Технологические параметры напыления термопластов различными методами

* Время в секундах. ** Д.ПЯ марки фторопласта-3. *** Время в часах.

Врепр,ч

Рис, 3-6. вависимость толщины покрытия от продолжительности выдержки трансформаторов в псевдоожижепном слое. Температура изделия 145±5С, порошка 35±5°С. --на катушке;----- на обойме.

з,г

г 4 в S

количество напылений

Рис. 3-6. Зависимость толщины-покрытия от количества операций напыления трансформаторов.

Размер сердечников: ШЛ 8X16 (/), ШЛ J2XI6 (2), ШЛ 16X25 (3), ШЛ 25X25 (4).

Количество напылений

Рис. 3-7. Зависимость толщины покрытия на обойме трансформаторов от количества операций напыления при горизонтальном и вертикальном положении поверхностей.

Размер сердечников: / -ШЛ 8X16; 2 - ШЛ 12X16; 3-ШЛ 16X25; 4 - ШЛ 25Х Х25.--горизонтальная поверхность; ----- вертикальная поверхность.

вибровихревым методом эпоксидного порошкообразного компаунда ЭП-49Д/2 [83-86, 94, 96].

С целью влагозащиты применяются также покрытия изделий эмалями и специальными покрывными лаками. Нередко лакокрасочные материалы выполняют также функции внешней отделки.

Лаки и эмали воздушной сушки более удобны, так как не требуют специальных печей, однако лакокрасочные покрытия печной сушки обычно обладают более высокими характеристиками: большей твердостью и влагостойкостью, а также более высокими электроизоляционными свойствами. Поэтому покрытия печной сушки применяют для изделий тропического исполнения и с более высокой нагревостойкостью.

Основные требования к покрывным лакокрасочным материалам: высокая адгезия к покрываемой поверхности; малое время высыхания; гладкая, плотная, твердая, глянцевая и прочная пленка после высыхания; влагостойкость и хорошие электроизоляционные характеристики.

Кроме того, к покрывным лакам и эмалям могут предъявляться требования специальные: холодостойкость, тропикоустойчивость, стойкость к термоударам, истиранию и т. п. Известны также проводящие покрытия, наносимые на наружную поверхность высоковольтных конструкций с целью предохранения от ионизации.

Нанесение лакокрасочных материалов осуществляют различными методами: пневматическим и гидравлическим распылением, распылением в электрическом поле высокого напряжения, окунанием и струйным обли-вом с выдержкой в парах растворителя и др. Эти методы позволяют механизировать и автоматизировать процесс и обеспечивают образование высококачественного защитного или'декоративного покрытия.

Одним из наиболее распространенных в промышленности методов является пневматическое распыление, сущность которого заключается в диспергировании лакокрасочного материала сжатым воздухом и нанесении его на поверхность в виде мелкодисперсного аэрозоля. Этот метод позволяет наносить все виды лакокрасочных материалов, обеспечивая высокое качество получаемых покрытий. Лакокрасочный материал может применяться без подогрева и с подогревом. Недостатками этого метода являются большие потери материала на

Рис. 3-8. Разрез напыленного трансформатора.

туманообразование (от 20 до 40%), дорогостоящее оборудование. Метод гидравлического распыления основан на диспергировании лакокрасочных материалов за счет высоких скоростей истечения из насадок щелевого типа специальной конструкции. Лакокрасочный материал под избыточным давлением более 6 МПа подается к соплу краскораспылителя, в котором приобретает скорость выше критической для данной вязкости. При истечении через сопло в атмосферу происходит дробление струи лакокрасочного материала. При распылении без подогрева лаки и эмали подают к соплу краскораспылителя под избыточным давлением 10-20 МПа, при подогреве - 6-8 МПа. В последнем случае происходит дополнительное дробление материала в результате более интенсивного испарения растворителя. Покрытия получаются высокого качества, беспористые, с ровным хорошим глянцем и хорошей адгезией.

Нанесение покрытия кисточкой наиболее экономично из-за малого расхода материала и применяется обычно для изделий сложной формы. Покрытие с помощью пульверизатора целесообразно применять для изделий простой конфигурации.

Окраска в электрическом поле является самым высокопроизводительным и экономичным методом. Сущность метода заключается в том, что между электродами, одним из которых является окрашиваемое изделие (положительный электрод), а другим - коронирующие электроды (отрицательные), создается постоянное электрическое поле высокого напряжения. Частицы лакокрасочного материала, получившие отрицательный заряд, движутся по силовым линиям электрического поля и осаждаются на изделии.

Преимущества метода: уменьшение потерь лакокрасочных материалов до 5-10%, возможность комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, значительное сокращение затрат на оборудование вентиляционных устройств, улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

Недостатки: неполное окрашивание изделий сложной конфигурации, имеющих глубокие впадины, сочетание сложных сопряжений, а также внутренние поверхности. В этих случаях требуется дополнительное ручное подкрашивание.

Экспериментально установлено, что в электрическом поле хорошо распыляются лакокрасочные материалы.

рабочий состав которых имеет удельное сопрбтиблениё 5-10*-5-10 Ом-м и диэлектрическую проницаемость 6-10. Плохо распыляемые материалы могут быть улучшены за счет введения в н.их полярных растворителей: спиртов, кетонов, сложных и гликолевых эфиров.

Хорошо окрашиваются в электрическом поле металлические и некоторые неметаллические материалы: дерево, волокнистые материалы и др.

Для окраски этим методом применяют стационарные самоходные и передвижные (ручные) установки в зависимости от габаритов изделий и объема производства. Из установок ручной электроокраски получили распространение в отечественной промышленности установки УЭРЦ-1.

По методу окрашивания обливанием (окунанием) с последующей выдержкой изделия в парах растворителей свежепокрытое изделие пропускается через туннель, заполненный парами того же растворителя, что и в покрывном материале. При этом создаются благоприятные условия для разлива эмали или краски: образуется слой равномерной толщины, без дефектов, прокрашиваются труднодоступные места. Увеличивается полезное использование краски и растворителя за счет непрерывной циркуляции их в установке. Преимущества этого метода: возможность одновременного окрашивания деталей различных размеров и конфигураций, значительная экономия краски (потери-не больше 5%), уменьшение в среднем в 10 раз количества краски в системе, улучшение качества окрашивания и санитарно-гигиенических условий работы.

Этот метод позволяет наиболее полно осуществить автоматизацию процесса окрашивания.

Методы обычного окрашивания окунанием и обливанием, путем погружения в ванну с краской или обливанием из шланга широко применяются в промышленно- сти, так как легко поддаются механизации и автоматизации, являются экономичными по расходам материала и затратам труда. Недостатки: неравномерная толщина пленки на изделиях (подтеки, наплывы) и ограничение изделий по конфигурации, которая должна обеспечить полное стекание избытка краски.

В настоящее время для отделки преимущественно металлических деталей в некоторых отраслях промышленности находит распространение окраска водоразбав-ляемыми лакокрасочными материалами методом элект-

роосаждения (электрофореза), т. е. нанесения лакокрасочного материала окунанием с одновременным наложением напряжения постоянного тока. Это один из самых прогрессивных методов, обладающий следующими преимуществами: полной автоматизацией процесса окраски, сокращением расхода лакокрасочных материалов, получением высоких защитных и декоративных свойств покрытия, отсутствием пожароопасности и уменьшением токсичности из-за отсутствия органических растворителей. При окраске изделий сложной конфигурации обеспечивается высококачественное окрашивание труднодоступных мест.

Во всех случаях степень влагозащиты, достигаемая с применением покрытий из лакокрасочных материалов, значительно ниже, чем в случае применения жидких и порошкообразных обволакивающих компаундов.

Вакуум-плотная герметизация осуществляется в герметичных металлических или пластмассовых кожухах, в которые заключаются изделия, после чего технологические отверстия в корпусах запаиваются или свариваются.

Кожух или корпус имеет крышку, на которой обычно крепятся проходные изоляторы - стеклянные или керамические, служащие для герметичного вывода.

Основным условием герметичности конструкции является вакуум-плотное соединение всех деталей кожуха.

Вакуум-плотной герметизации подвергаются главным образом трансформаторы, дроссели, конденсаторы постоянной емкости, высокостабильные проволочные ре- зисторы, полупроводниковые приборы и др.

В целях повышения эксплуатационных характеристик (улучшения отвода тепла, повышения механической прочности и т. п.) обмотки изделий, смонтированных в герметичных корпусах, предварительно пропитывают, а свободное пространство в корпусе заливают наполненными компаундами.

Указанный метод герметизации наряду с высокой надежностью отличается большой трудоемкостью, увеличением массы габаритов и стоимости. Кроме того, требуется высокая квалификация исполнителей. Применение его оправдывается в тех случаях, когда менее сложные и менее эффективные методы влагозащиты неприемлемы [42, 43, 45, 70, 76, 108, 120].

Сушка изделий. Сушка является непременным усло-РИем большинства процессов герметизащи для удале-

ния влаги из пор изоляционных материалов, капилляров и межвитковых промежутков. Сушка до пропитки обмоток из волокнистой изоляции обязательна в связи с тем, что влага, содержащаяся в порах и капиллярах, способна резко снижать электрическую прочность и создавать препятствия глубокому проникновению лака. Кроме того, при пропитке нагретых обмоток происходит более глубокое проникновение лака за счет разрежения воздуха в капиллярах. Сушка перед пропиткой не всегда обязательна для обмоток с влагостойкой изоляцией-.

Таблица 3-2

Технологические режимы сушки

Допустимые температуры сушки для различных классов изоляции перед пропиткой приведены в табл. 3-2.

Процесс сушки после пропитки по существу состоит из двух стадий: первая - разогрев обмоток и удаление летучих растворителей в случае пропитки лаками, вторая - отверждение смоляной пленки.

Время сушки обмоток зависит от многих факторов, в том числе от конструкции, свойств материала пропитываемых обметок и пропиточного электроизоляционного лака или компаунда, габаритов изделия, температуры сушки, циркуляции воздуха в сушильной установке и др.

По данным [106] увеличение температуры предварительной сушки с 100-120°С до 130-140°С сокращает продолжительность сушки в 2 раза. Однако для каждого класса изоляции температура сушки перед пропиткой и отверждения пленки должна быть ограничена во избежание ускоренного старения изоляционных материалов и эмали проводов. При вакуумной сушке удаление летучих и влаги из обмоток значительно ускоряется, поэтому при таком методе температуру сушки можно значи-

гелы-ю снизить. Однако йрй вакуумной сушке пропитанных изделий возможен отсос с растворителем и смоляной части, что приведет к образованию каналов проникновения влаги в изоляцию. Длительную вакуумную сушку изделий, пропитанных масляно-смоляными лаками, применять не следует, так как при отсутствии кислорода воздуха процесс пленкообразования указанных лаков не происходит.

Для сушки герметизируемых изделий используется различное сушильное оборудование: сушильные шкафы с естественной и принудительной циркуляцией воздуха, установки сушки инфракрасными лучами и терморадиационные, а также вакуум-сушильные шкафы и др. Недостатки сушильных шкафов с естественной циркуляцией заключаются в неравномерности нагрева в различных зонах шкафа и малой скорости циркуляции воздуха. Этих недостатков лишены шкафы с принудительной циркуляцией воздуха. Постоянное обновление воздуха особенно необходимо для отверждения пленок масляно-смоляных лаков.

Инфракрасными лучами обычно сушат тонкие лаковые пленки на поверхности изделий. Сушка на конвейерной установке туннельного типа с использованием ламп инфракрасного излучения широко применяется в радиоэлектронном производстве.

Ускорение времени сушки достигается с применением терморадиационного нагрева. Здесь в качестве источников инфракрасных лучей используются плиты (экраны) темного излучения с вмонтированными внутри них нагревательными элементами.

Сущность процесса терморадиационной сушки заключается в следующем. Энергия, излучаемая экраном, частично поглощается изделием. В результате поглощения лучистой энергии и проникновения тепловых лучей на глубину до 3 мм при одновременном охлаждении поверхности создается разность температур наружного и внутренних слоев.

Разность коэффициентов теплопроводности и теплоемкости пропиточного материала и металла обусловливает направление сушки от металла к пропиточному материалу, т. е. от внутренних слоев к наружным, и создает благоприятные направления потоков тепла, растворителя и фронта отверждения. Это ускоряет режим сушки без образования поверхностной пленки и закупоривания пор.

Сушку изделий нередко сочетают с пропиткой, за-= Ливкой и обволакиванием в ваКуум-пропиточной или вакуум-заливочной установках, в которых вначале изделия высушивают под вакуумом, после чего без снятия вакуума производятся пропитка, пропитка с заливкой или обволакивание.

После этих операций осуществляется отверждение полимерных материалов, как указано выше.

Высушенные изделия должны немедленно тем или иным способом герметизироваться, так как проникновение влаги протекает тем интенсивнее, чем больше разница во влажности между окружающей средой и высушенным изделием.

Опрессовка (пресс-изолирование). Этот метод представляет собой частный случай метода обволакивания, однако отличается высокой производительностью, поскольку может быть выполнен с помощью современных литьевых машин-автоматов.

Опрессовка осуществляется термопластичными материалами (полиамиды, полиэтилен и т. п.) и применяется в основном для изделий несложной конфигурации. Из-за повышенных давлений, применяемых при опрессовке термопластами, такие изделия как большинство вакуумных или газонаполненных приборов или сосудов с жидкостями герметизировать термопластами нельзя.

Опрессовываются некоторые типы точных постоянных проволочных резисторов, импульсные трансформаторы, галетные катушки, небольшие радиоблоки и другие изделия. Указанный метод герметизации требует сложных пресс-форм и дорогого технологического оборудования. Применение его целесообразно при массовом изготовлении изделий.

Вызывает затруднения также вопрос герметизации выводов, так как применяемые для опрессовки термопласты имеют весьма малую адгезию к металлам. Кроме того, большая и нестабильная усадка некоторых термопластов не гарантирует точность размеров деталей. Не исключена возможность комбинированного метода влагозащиты. Например, пластмассовый чехол с армированными выводами, в котором изделие заполняется заливочной массой. Однако такой метод малотехнологичен в массовом производстве.

Опрессовка осуществляется также термореактивными пресс-порошками, в том числе премиксами, способными прессоваться при относительно низких удельных давле-

ниях (0,5-5 МПа), которые позволяют значительно упростить процесс изготовления пресс-форм и облегчить их, кроме того, использовать Для этих целей прессы небольших мощностей. Благодаря низким удельным давлениям прессования оказывается возможным прессовать изделия больших размеров, запрессовывать арматуру, деформирующуюся или разрушающуюся при высоких давлениях, спрессовывать детали или изделия (например, конденсаторы, полупроводниковые приборы, тороидальные катушки и др.), не выдерживающие значительных давлений.

Отечественные пресс-порошки (премиксы) на основе эпоксидных, полиэфирных, кремнийорганических и других смол допускают короткий цикл прессования, что позволяет обеспечить значительную производительность оборудования. Некоторые марки премиксов могут перерабатываться литьем под давлением, что позволяет осуществление высокоавтоматизированного производства изделий из них с использованием многоместных форм. Получающиеся методом опрессовки изделия имеют точные размеры 1и- хороший внешний вид.

Герметизация премиксами осуществляется на установке типа УГП-25.

Высокая стоимость оборудования и оснастки для использования этого метода может компенсироваться только в случае большого объема производства. Для получения необходимых влагозащитных свойств изделий рекомендуется производить после опрессовки реактопла-стами термообработку с целью завершения процесса полимеризации.

Для метода опрессовки целесообразно использовать пресс-порошки в виде таблеток, которые упрощают дозировку.

Известна технология изготовления катушек из эмаль-провода с клеящим слоем марки ПЭВД с последующей термообработкой при температуре 150±5°С в течение примерно 1 ч. Запечка катушки производится на оправке, предварительно покрытой антиадгезибнным слоем. После охлаждения катуЩки с оправкой до температуры 30-40С витки катушки склеиваются, и последняя может быть легко снята с оправки. Снятая катушка без какой-либо дополнительной операции сохраняет свою форму и точные геометрические размеры. Наружная защита катушек осуществляется обычно напылением порошкообразным компаундом вибровихревым методом.