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放尺
發(fā)布時(shí)間：
2025-09-29 15:27
來源：
電瓷是電力系統(tǒng)中承擔(dān)絕緣和機(jī)械支撐功能的關(guān)鍵陶瓷部件，其尺寸精度直接影響裝配兼容性、電氣絕緣性能和機(jī)械承載能力。而放尺是電瓷生產(chǎn)中為補(bǔ)償泥坯在“干燥-燒成”過程中的體積收縮，預(yù)先將泥坯/模具尺寸放大的核心技術(shù)，是保證最終產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)圖紙要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
一、定義與目的
電瓷的生產(chǎn)流程中，從濕泥坯到成品瓷件會(huì)經(jīng)歷兩個(gè)不可逆的體積收縮階段：干燥收縮（水分蒸發(fā)導(dǎo)致顆粒致密化）和燒成收縮（高溫下礦物相變、玻璃相形成及顆粒燒結(jié)）。這兩個(gè)階段的總收縮率通常可達(dá)8%~18%（隨原料和工藝變化）。
放尺的本質(zhì)是：根據(jù)預(yù)測試的收縮率，反向計(jì)算并放大泥坯/模具的尺寸，確保收縮后成品尺寸與設(shè)計(jì)值一致。其核心目的包括：
1. 保證尺寸精度：使成品的直徑、高度、壁厚、孔位等關(guān)鍵尺寸符合圖紙公差（電瓷常見公差為 ±0.5%~±1.5%）；
2. 滿足裝配要求：避免因尺寸偏差導(dǎo)致電瓷與金屬附件（如法蘭、電極）裝配困難（過松漏液、過緊開裂）；
3. 保障性能穩(wěn)定：尺寸偏差可能破壞電瓷的電場分布（如套管內(nèi)壁偏薄導(dǎo)致電場集中）或機(jī)械應(yīng)力分布（如傘盤厚度不足降低抗彎強(qiáng)度）。
二、影響放尺的關(guān)鍵因素
放尺的核心是精準(zhǔn)預(yù)測收縮率，而收縮率受原料、工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多重因素影響，需針對(duì)性調(diào)整：
因素1：原料配方
電瓷原料主要由黏土（塑性相）、長石（助熔相）、石英（骨架相）組成：
- 黏土含量越高：干燥收縮越大（黏土吸水性強(qiáng)，失水后體積收縮明顯）；
- 長石含量越高：燒成收縮越小（長石降低燒結(jié)溫度，促進(jìn)玻璃相快速形成，減少顆粒間隙收縮）；
- 石英粒度越細(xì)：燒成收縮越均勻（細(xì)顆粒燒結(jié)活性高，避免局部收縮差異）。
因素2：成型工藝
電瓷常見成型方式有壓制成型、注漿成型和車削成型：
- 壓制成型：壓力越大（通常 15~30MPa），泥坯致密度越高，干燥收縮越小（水分含量低），但燒成收縮略大（顆粒間隙更易被玻璃相填充）；
- 注漿成型：泥坯致密度低（水分含量 18%~25%），干燥收縮大（可達(dá) 10%~15%），燒成收縮相對(duì)較小。
- 車削成型：泥坯致密度相對(duì)適中，干燥收縮相對(duì)適中，燒成收縮相對(duì)適中。
因素3：干燥工藝
干燥速度、溫度、濕度直接影響干燥收縮的均勻性：
- 干燥過快（如高溫強(qiáng)風(fēng)）：表面水分蒸發(fā)快，內(nèi)部水分遷移慢，易導(dǎo)致 “表面收縮滯后”，甚至開裂，但總干燥收縮率變化不大；
- 低溫慢干：收縮更均勻，可減少變形，但總收縮率與快速干燥差異小（主要影響尺寸穩(wěn)定性，而非總放尺率）。
因素4：燒成工藝
燒成溫度（通常 1250~1350℃）、升溫速率、保溫時(shí)間決定燒成收縮：
- 溫度越高：燒結(jié)越充分，玻璃相填充越多，燒成收縮越大（但超過臨界溫度會(huì)導(dǎo)致過燒，反而使產(chǎn)品膨脹變形）；
- 保溫時(shí)間越長：顆粒擴(kuò)散更充分，收縮更徹底，收縮率略增。
因素5：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
薄壁件（如套管壁厚 3~8mm）、厚壁件（如傘盤根部壁厚 15~30mm）、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件（帶孔 / 螺紋）的收縮差異顯著：
- 薄壁件：干燥收縮快且均勻，但燒成時(shí)易因熱應(yīng)力導(dǎo)致微小變形；
- 厚壁件：干燥收縮不均勻（內(nèi)部水分難蒸發(fā)），易出現(xiàn) “中心收縮滯后”，需額外放大尺寸；
- 孔位 / 螺紋：收縮后易出現(xiàn)孔徑縮小、螺紋牙距偏差，需單獨(dú)計(jì)算放尺（通常比主體尺寸多放 1%~2%）。
三、放尺率的計(jì)算方法
放尺率的核心是反向補(bǔ)償總收縮率，需先通過試驗(yàn)測定干燥收縮率（S?）和燒成收縮率（S?），再計(jì)算放尺后的泥坯尺寸。
1. 關(guān)鍵參數(shù)測定（收縮率試驗(yàn)）
需制備與產(chǎn)品原料、成型工藝一致的標(biāo)準(zhǔn)試樣（通常為Φ50×100mm的圓柱坯體），通過三次尺寸測量計(jì)算收縮率：
- 濕坯尺寸：成型后立即測量試樣的直徑（D?）和高度（H?）（此時(shí)為放尺后的初始尺寸）；
- 干坯尺寸：干燥結(jié)束后（水分≤1%）測量尺寸（D?、H?）；
- 成品尺寸：燒成冷卻后測量尺寸（D?、H?）。
根據(jù)測量值計(jì)算收縮率：
干燥收縮率：S?=（D?-D?）/D? x 100% （高度收縮率計(jì)算方式相同，取平均值）；
燒成收縮率：S?=（D?-D?）/D? x 100%（基于干坯尺寸計(jì)算，避免干燥收縮的重復(fù)影響）；
總收縮率：S=1-（1-S?）x（1-S?）（實(shí)際收縮是干燥和燒成的疊加，非簡單相加）。
2. 放尺尺寸與放尺率計(jì)算
設(shè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸為D（圖紙要求的成品尺寸），放尺后泥坯尺寸為D?，則根據(jù)收縮關(guān)系：
D=D? x （1-S?）x（1-S?）
反向推導(dǎo)泥坯放尺尺寸：
D?=D/（1-S?）x（1-S?）
放尺率（K）是放大尺寸與設(shè)計(jì)尺寸的比值，計(jì)算公式：
K=（D?-D）/D x 100%
示例：某絕緣子傘盤放尺計(jì)算
假設(shè)某絕緣子傘盤的設(shè)計(jì)直徑D=220mm，通過試驗(yàn)測得：
干燥收縮率S?=7%，燒成收縮率S?=9%；
則放尺后泥坯直徑：
D?= 220/（1-0.07）x（1-0.09）≈ 260mm
放尺率：
K=（260-220）/220 x 100% ≈ 18.2%
四、放尺的實(shí)施流程
放尺并非單一計(jì)算步驟，而是貫穿“設(shè)計(jì)-試產(chǎn)-量產(chǎn)”的閉環(huán)過程：
1. 前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（基礎(chǔ)收縮率測定）
按產(chǎn)品配方制備3~5組標(biāo)準(zhǔn)試樣，在目標(biāo)成型、干燥、燒成工藝下測試收縮率，取平均值（避免單次試驗(yàn)誤差）；
若產(chǎn)品有復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如孔、法蘭結(jié)合面），需單獨(dú)制作對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的試樣（如帶Φ20孔的圓柱坯），測試局部收縮率。
2. 模具尺寸設(shè)計(jì)（放尺核心落地）
模具尺寸直接決定泥坯尺寸，需按計(jì)算的D?設(shè)計(jì)：
- 壓制成型：模具型腔尺寸=D?（考慮成型后泥坯的彈性回彈，通常需額外加0.1%~0.3%補(bǔ)償）；
- 注漿成型：模型尺寸=D?（注漿泥坯干燥后會(huì)與模型脫離，無需回彈補(bǔ)償）；
- 特殊部位處理：孔位模具尺寸需比計(jì)算值多放0.5%（避免干燥后孔壁收縮導(dǎo)致孔徑偏小），螺紋模具需按放尺后牙距設(shè)計(jì)（如M20螺紋牙距2.5mm，放尺后牙距≈2.5×(1+K)）。
3. 試生產(chǎn)驗(yàn)證（放尺精度校準(zhǔn)）
小批量試產(chǎn)（通常5~20件），燒成后全尺寸檢測關(guān)鍵尺寸（如直徑、壁厚、孔位）；
- 若檢測發(fā)現(xiàn)尺寸偏差（如成品直徑比設(shè)計(jì)值小1mm），需重新校準(zhǔn)收縮率：
例：設(shè)計(jì)D=220mm，實(shí)測成品D=219mm，說明收縮率比預(yù)計(jì)大，需重新計(jì)算D?=219/[(1-S?)(1-S?)]，調(diào)整放尺率；
- 若出現(xiàn)局部變形（如傘盤邊緣翹曲），需優(yōu)化干燥/燒成工藝，或?qū)ψ冃尾课粏为?dú)加大放尺（如傘緣尺寸額外放大1%）。
4. 量產(chǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)整（穩(wěn)定性控制）
量產(chǎn)中定期抽檢（每批次抽3~5件），監(jiān)控尺寸波動(dòng)；
若原料批次變化（如黏土產(chǎn)地更換）、燒成窯爐溫度漂移（如±20℃），需重新測試收縮率，微調(diào)放尺率（通常調(diào)整幅度≤1%）；
記錄每次放尺數(shù)據(jù)（原料批次、收縮率、模具尺寸、成品檢測值），建立追溯檔案，便于后續(xù)問題排查。
五、關(guān)鍵注意事項(xiàng)
1. 收縮均勻性優(yōu)先于放尺率
即使放尺率計(jì)算精準(zhǔn)，若原料混合不均（如黏土結(jié)塊）或干燥梯度大，仍會(huì)導(dǎo)致局部尺寸偏差，需通過原料均化和分段干燥保證收縮均勻；
2. 高溫性能與放尺的平衡
部分高電壓等級(jí)電瓷需提高燒成溫度以增強(qiáng)絕緣性，但高溫會(huì)增大收縮率，此時(shí)需在放尺率放大與避免過燒變形間平衡（通常通過延長保溫時(shí)間而非大幅提溫來優(yōu)化燒結(jié)）；
3. 不同部位差異化放尺
厚壁件（如套管法蘭結(jié)合段）的干燥收縮比薄壁段大2%~3%，需單獨(dú)提高放尺率；傘盤根部需承受機(jī)械載荷，壁厚放尺需確保收縮后仍滿足最小壁厚要求。
六、總結(jié)
放尺是電瓷生產(chǎn)中逆收縮規(guī)律的核心技術(shù)，其本質(zhì)是基于原料-工藝-結(jié)構(gòu)的多因素收縮率預(yù)測與補(bǔ)償。需通過精準(zhǔn)測收縮率→科學(xué)算放尺率→模具落地→試產(chǎn)校準(zhǔn)→量產(chǎn)調(diào)整的閉環(huán)流程，才能保證電瓷成品尺寸精度，進(jìn)而保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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聯(lián)系方式
