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栾艺娜+赵海洋+宫云霞
摘 要：针对电瓷绝缘子釉坯掉伞问题，分析了该缺陷原因为施釉过程中坯体主体较粗，外露面小吸水后径向膨胀较小，伞部接触面大，吸水后径向膨胀大，伞部与主体的径向膨胀差导致伞部与主体的过渡弧处产生应力集中，引起掉伞。指出应合理控制坯料泥浆的细度、釉层厚度与釉浆密度、粉料颗粒级配与水分、坯体出烘水分来减缓吸水膨胀应力以达到釉坯合格率提高的目的。
关键词：电瓷绝缘子；吸水膨胀应力；掉伞
1前言
我公司于2006年投产以来，经过对配方及生产工艺的不断完善，产品合格率得到了稳定提高，产品性能也不断提高，但伞裂问题一直影响着产品的合格率。掉伞多发生在冬季， 2016年末，2017年初釉坯掉伞率增大超过了往年这个季节的平均水平。尤其有一批釉坯在装窑前的掉伞率达到了50%以上，公司高度重视，对此伞裂发生进行了深入的调查研究，寻求解决办法。
2缺陷的特征及判定
掉伞、伞裂产品出窑时断面为黄色，断面整齐。此种缺陷的规律性强，裂口集中在瓷件伞下与瓷件连接的过渡弧处，呈小半圈或半圆圈状，情况严重的产生掉伞，不严重呈现出伞裂，裂口宽约0.3mm，深度（5～8）mm。缝隙内无釉渍，喷釉前检查光坯无伞裂、掉伞现象，可以排除光坯掉伞。经过对釉坯的人工筛选后出窑合格率显著上升，综合可以判定缺陷出现在施釉环节。
3缺陷产生的原因分析及改进措施
已经分析出缺陷产生在施釉工序，施釉是坯体表面水分变化最大的环节，坯体主体粗，外露面积小，吸水相对较少，吸湿的径向膨胀小，而伞面外露面积大，吸水多，产生的径向膨胀大，这就导致在主体与伞面的连接部位产生坯体径向膨胀的差值，从而产生内应力，当内应力大于坯体能承受的最大内应力是就产生裂缝，严重的情况表现为掉伞。具体原因分析如下：
3.1釉层过厚以及釉浆密度过大
电瓷干法成型时，上釉方式为光坯出烘立即上釉，借助坯体温度加速水分蒸发，有效减少吸湿现象。在操作工上釉方式方法固定的情况下釉层厚度及釉浆密度对坯体吸湿起着主要作用。冬季温度低，釉浆流动性差，保持需要的流动性需要相应的增加水分，这就容易引起掉伞。釉层的厚度是由上釉时间及釉浆密度决定的，即釉浆密度越大及上釉时间越长其釉层
越厚[1]。本文做的是上釉方式为喷釉的研究。釉浆密度与釉层厚度是不可分割的。釉层厚度控制在0.3mm-0.5mm，釉浆密度大时，釉浆相应的水分就小，喷釉时
釉浆雾化差，相同的上釉方式釉层就厚；釉浆密度小时，釉浆相应的水分就大，
第一作者： 栾艺娜（1982年生）， 女， 山东淄博人，工程师。
但釉浆雾化好，相应的釉层厚度就小。改进措施为合理的控制釉浆密度，使釉浆在不同的季节中即不同的环境温度下做出最合理的调整。夏季温度高，釉浆流动性好，可适当的提高釉浆密度即减少釉浆的水分含量；冬季温度低时，适当的降低釉浆密度即增加釉浆的水分含量。在生产大型产品时实行两遍上釉的方式，保证合理的釉层厚度防止吸湿过度。
3.2光坯含水率过低
光坯含水率低时，喷釉环节光坯表面对釉浆中水分吸收能力加强，吸湿严重，更容易产生吸湿膨胀，引起伞裂。表2中的207#窑表现明显，207#窑光坯因为放假入烘时间过长导致掉伞率升高明显。
光坯含水率低，造成的主要原因有：粉料（公司为等静压干法成型）本身水分过低；烘干工艺制定不合理；烘房出风口设计不合理。
改进措施，严格监控喷塔粉料水分，对水分过低的粉料施行判废作为回料使用；烘干制度合理制定，对大瓷件施行分温度段烘干制度，先入低温烘房，后提高烘房温度，防止温度过高，坯体水分流失过快；同样也要严格执行烘房的工艺制度，生产调度做出合理的排产安排，谨防坯体入烘时间过长。
3.3坯料泥浆粒径过小
泥浆中颗粒粒径小时，压制成型的光坯孔隙率增大 [2]。当光坯孔隙率增大时，毛细作用增强，相应的相同釉层厚度及釉浆密度下更易吸水。
通过对最近几批掉伞严重产品的回查发现其控制泥浆颗粒到标准粒度（粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺寸的大小[3]）即达到激光粒度仪测得小于10um的泥浆颗粒总含量占（83±2）%标准时，筛余超标严重，细度控制标准为过325目筛余为不大于0.09%，2015年工艺数据分析过325目筛余为0.05%，2016年下半年开始下降，直至最近产品料浆细度过325目筛余为0.01%以下。泥浆粒径对坯体吸湿大小的影响通过实验进行了验证。
相同配方的原料，通过控制球磨时间及氧化铝球的不同级配获得不同细度的泥浆。式样1激光粒度仪测量<10um粒径颗粒为83.12%，325目筛余为0.07%；式样2激光粒度仪测量<10um粒径颗粒为85.32%，325目筛余为0.02%。泥浆经烘干制粉后，压制成直径50mm，厚5mm的圆饼，烘干后测其直径与质量。将干燥器底部加水改造为吸湿装置，参考模拟梅雨季节的吸湿膨胀量测试装置[4]将试样放入吸湿器内，静置200min，取出测其吸湿后尺寸及质量，获得其吸水率与尺寸变化率。
电瓷生产中回料较多，而回料中细颗粒占比重较大。回坯泥颗粒细化主要是由于泥料中的黏土类原料受到水化、剪切力、正压力、负压力等作用后，黏土颗粒细化[5]，由表1数据可以得出，泥浆中细颗粒较多时，吸湿膨胀严重，相应的对光坯吸湿掉伞起着不利的影响。同样新浆的颗粒分布由球磨机的球石比例以及球磨时间有关。本公司对大型球磨机内氧化铝球石重新筛分，发现球石总质量及球石配比与设定严重偏差，这是新浆颗粒级配改变的原因之一。
改进措施，重新改进球石配比，制定球石检查、添加以及更换时间。降低新浆粒度标准为激光粒度仪<10um的总含量占（82±2）%，改进球石配比后达到标准相应的降低了球磨时间6小时，测得325目筛余为0.05%。
4改进以后生产结果验证
不同产品的掉伞程度不一样，本文选取的对照产品为最易出现掉伞的百万伏产品，产品代号8000.1。采取以上措施以后，经过一个生产周期后，第一批产品为2017.4.15入窑，窑次号为510#窑，百万伏8000.1产品的瓷检结果显示，510#窑前检测与窑后检测伞裂产品的合格率提高明显，随着生产的进行，工艺的不断完善，伞裂产品不断减少，最后合格率能稳定在96%以上。
5结论
通过调整釉浆密度，不同季节控制合理的水分，降低喷釉的釉层厚度；合理的粉料级配以及合理的粉料水分；对泥浆粒度以及细度的严格控制能有效的减少釉坯伞裂缺陷的产生。只有在每个环节严格把关，严格执行工艺要求才能有效的减少缺陷的产生，提高出窑合格率，节约成本。虽然是一個缺陷，但产生的原因是多方面的，解决缺陷的方法也是多种多样的，要更加有效的减少缺陷造成的损失，需要不断的探索验证。
参考文献：
[1] 孙艳云.大型瓷件掉伞及伞内裂的原因分析[J].电瓷避雷器，2004（4）.10-12.
[2] 刘宏烈，沈俊，李红宝.等静压成型电瓷坯料干坯孔隙率的控制[J].电瓷避雷器，2013（4）.6-9.
[3] 张锐，王海龙，许红亮.陶瓷工艺学[M].北京：化学工业出版社，2013.
作者简介：
栾艺娜（1982年生）， 女， 山东淄博人，工程师。
