CN101303925A - 组合式绝缘子金具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式绝缘子金具及其制造方法，组合式绝缘子金具的标准接头和连接杆为分体式结构，二者通过摩擦焊接固定在一起，所述连接杆和所述绝缘子封胶座为一体式结构，或为分体式结构，为分体式结构时，二者通过摩擦焊接固定在一起。所述标准接头为Y字型双耳，或为球头，或为球窝，或为U字型双耳，或为一字型单耳、或为吊环型单耳等。其制造方法是：根据金具具体部位的使用特点，将一只金具分为两部分或三部分别制造，使其达到不同的强度和硬度要求，然后通过摩擦焊接工艺将各部分焊接固定在一起。本发明使绝缘子金具的生产更容易实现工业化，提高了产品的品质和生产的合格率，提高了工作效率，降低了生产过程中管理难度，社会和经济效益良好。

Description

组合式绝缘子金具及其制造方法

一、技术领域：

本发明涉及一种应用在高压输变电线路、电气化铁路以及机车车头使用的绝缘子金具，特别是涉及一种组合式绝缘子金具及其制造方法。

二、背景技术：

金具是对使用在高压输变电线路、电气化铁路接触网等系统上面所有金属配件的统称。绝缘子金具是指绝缘子上面使用的金属件。图1所示是一只完整的绝缘子，它由三部分组成：中部的绝缘棒(水泥或玻璃纤维)，外部的绝缘伞裙(玻璃或硅橡胶或陶瓷)，两端的连接金具。

对于输变电线路，绝缘子起的作用一是拉线，二是将高压电线与铁塔之间进行绝缘，一端金具与铁塔上的金具连接，另一端金具与下面的拉线金具连接；对于电气化铁路，绝缘子起的作用一是拉线，是将电气化接触网与线杆之间进行绝缘，一端金具与铁路路基旁线杆上的金具连接，另一端金具与电气化接触网的拉线金具连接；对于机车车头，绝缘子起到电气化接触网与机车车身的绝缘作用。

鉴于绝缘子的使用环境，要求它有极高的可靠性，使用中产生的导电击穿和断裂掉线都会造成难以估量的损失，轻易不敢发生任何的质量事故，由此对组成绝缘子的零件同样有极高的稳定性和高品质要求。绝缘子的技术参数主要包括：电绝缘性能、抗拉强度。这两项是判定绝缘子合格与否的主要标准，是每只绝缘子出厂时都必须做的检验项目。绝缘子的绝缘性能是由绝缘材料和绝缘子的结构决定的，抗拉强度是由金具本身的强度、金具与中间绝缘棒的连接强度共同决定的。

目前，绝缘子与其他金具的连接方式主要有以下几种：球头球窝连接、槽型连接、Y型连接等。连接金具分别叫做：球头、球窝、单耳、双耳、Y型、环形等。

每一金具的金具本体外端为标准接头、中间为连接杆、内端为绝缘子封胶座。由于连接互换性的要求，绝缘子金具与其他金具连接的具体部位即标准接头都是标准的，统一执行国际IEC标准，既有尺寸的要求(精度在0.1-1.0毫米之间)，又有很高的强度要求和硬度要求。为达到不同级别强度的要求，可以选用不同材料或进行热处理使其达到相应强度和硬度。

同时，由于电压等级的不同，金具的标准规格和强度也有较大的变化，IEC标准中分别用16标记、20标记、24标记、28标记和32标记等进行区分，分别应用在强度为70KN、100KN、120KN、160KN、180KN、210KN、240KN、300KN、400KN，530KN等绝缘子上，但金具的标准接头的总体形状不会发生改变。

连接杆和绝缘子封胶座与中间绝缘棒的连接目前国内外广泛采用的是压接式连接。即使用压接机把连接杆(中间是空心)和插到连接杆中间绝缘棒压接到一起，连接强度取决于该部分的尺寸精度和材料硬度。目前，该部位的尺寸精度达到0.04-1.0毫米，硬度要求HB170-200，更重要的是要求硬度的均匀性。

从上可以明显的看出来，金具的标准接头和连接杆两部分的强度、硬度要求是不一样的。目前，金具的制造材料多采用中碳钢或低碳合金钢，材料本身的强度达不到标准接头的强度要求，但完全能够满足连接杆部分的硬度和均匀性的要求。所以在具体的制造过程中，对标准接头部分要通过局部的热处理(或换好的合金钢)以提高强度、硬度，但这种局部处理往往影响连接杆部分的硬度以及硬度的均匀性，这给制造带来了很大的难度，不但影响生产效率，提高了成本，同时大大的影响了金具的质量稳定性。

目前绝缘子金具的制造和使用流程如下：整体制坯——机械加工——热处理——热镀锌——机械精加工——与绝缘棒压接在一起。

目前，整体金具制坯方法有以下几种：1、铸造：如球窝、单耳、双耳、Y型、环形等；2、锻造：如球头、单耳、球窝、双耳、Y型、环形等；3、棒料：如球头等。

用铸造方法制坯的优点是：它能够制造出形状比较复杂的毛坯，尤其是内腔复杂的毛坯；缺点是：(1)由于铸造本身的特点，所制毛坯件的外表粗糙，内部不可避免的存在气孔、沙眼、夹沙，裂纹，在进行机械加工时产生一定的废品率。(2)不容易保证所有零件的硬度的一致性，这一点在金具与绝缘子之间采用压接式连接的时候容易出现很大的问题，造成连接的不牢固，以使整个绝缘子的抗拉强度降低，造成相当量的不合格品。(3)尺寸稍有不同就要采用不同的模具制作，开发模具的数量大，成本高。

用锻造方法制坯的优点是：克服了由于铸造缺陷引起的金具内部的气孔、沙眼、夹沙，裂纹等问题，但有时候也不能避免锻造引起的裂纹缺陷，金具内部质量的可靠性较铸造加强。其缺点是：(1)技术难度大，金具零件形状稍有复杂就不能采用该种方法制坯，(2)模具投入大，使用寿命短，成本高。(3)仍不能完全避免锻造过程中出现锻造裂纹等致命缺陷。(4)不能满足金具的不同硬度要求和硬度均匀性的要求。

圆棒料做坯直接用机床加工的方法，优点是可以保证金具硬度的统一性，不存在铸造和锻造存在的缺点，内部质量的可靠性较上两种方法都高，但其缺点也是明显的，即由于金具形状在直径方向上变化较大，大部分材料都要被加工掉，材料的利用率很低，同时加工效率也很低，成本高，有一些内腔形状复杂的零件难以加工出来。

三、发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计新颖、制造和使用方便、成本较低的组合式绝缘子金具，并且提供一种工艺简单、便于加工、容易实施且节约材料的所述组合式绝缘子金具的制造方法。

本发明的技术方案是：

一种组合式绝缘子金具，含有金具本体，所述金具本体外端为标准接头、中间为连接杆、内端为绝缘子封胶座，所述标准接头和所述连接杆为分体式结构，二者通过摩擦焊接固定在一起，所述连接杆和所述绝缘子封胶座为一体式结构，或为分体式结构，为分体式结构时，二者通过摩擦焊接固定在一起。

所述标准接头为Y字型双耳，或为球头，或为球窝，或为U字型双耳，或为一字型单耳、或为吊环型单耳。

一种上面所述组合式绝缘子金具的制造方法，其特征是：包括以下步骤，

a、根据具体形状的不同，分别采用铸造、锻造或棒料切削的方法制造出不同形状的所述标准接头；

b、采用棒料切削的方法制造出不同的所述连接杆和绝缘子封胶座，当所述连接杆和所述绝缘子封胶座为一体式结构时，采用同一棒料切削而成；当所述连接杆和所述绝缘子封胶座为分体式结构时，采用不同的棒料分别切削而成，再通过摩擦焊接固定在一起；并且通过选择材质使所述连接杆的硬度达到HB170-200；

c、将步骤a中的所述标准接头和步骤b中的所述中间杆对接，且通过摩擦焊接固定在一起；当步骤b中所述中间杆和所述绝缘子封胶座为分体结构时，将所述中间杆和所述绝缘子封胶座对接，且通过摩擦焊接固定在一起。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用组合的方式制作绝缘子金具，根据金具具体部位的使用特点，将一只金具分为两部分或三部分制作，不同部位采用不同的材料，或者不同的热处理方法、或者不同的制作方法以满足金具的整体技术要求，使绝缘子金具的生产更容易实现工业化，并且大大的提高了产品的品质和生产的合格率，同时大大的提高了工作效率，降低了生产过程中管理难度。

2、本发明采用摩擦焊接的工艺，这种焊接工艺可以使需要焊接的两部分材料(无论是否同一种材料，硬度是否一致)之间达到分子间的完全结合，强度可以达到原焊接材料的强度。同时摩擦焊接设备的自动化程度很高，实现焊接的效率很高(根据焊接件大小的不同，焊接时间一般在20-50秒之间，包括装夹时间)，装夹方便，质量稳定，可靠性强，焊接精度高(由设备本身保证，同轴度可以保证在0.2以内)。

3、本发明将标准接头与连接杆分开制作有以下优点：(1)可以采用大批量的制作方法(如采用冷挤压生产球头、一字型单耳)，形成工业化生产，降低成本。(2)可以采用高品质材料以满足金具标准接头高强度高硬度的要求。(3)在金属材料本身不能满足强度硬度的要求下，可以采取统一的热处理方案，提高其硬度，达到强度要求而对连接杆不产生任何影响。(4)对于部分标准接头，(不易锻造和机加的)也可以采取铸造的方法，但连接杆不使用铸造方法，可以大大的减少铸造的使用量，最大限度的减少铸造缺陷引起的质量事故。(5)由于是标准接头，可以使用相同的模具，可以大量的减少铸造和锻造的模具量。(6)大大降低了生产管理的难度。

4、本发明将连接杆分开制作，可以全部使用圆棒料加工的方法制作，优点如下：(1)可以很容易的满足HB170-200的硬度要求和均匀性的要求。(2)可以根据用户不同的直径和长度要求，选择合适的圆棒料下料，提高了材料的利用率。(3)完全避免了铸件或锻件在加工过程中出现气孔、沙眼、裂纹等废品情况，只要尺寸精度达到要求，不存在材料品质的问题，大大提高了产品的合格率。(4)将该部位从整体的铸造或锻造中分离出来，减少了铸造或锻造的制作难度，减少了模具的投入量。(5)大大降低了生产管理的难度。

5、本发明的绝缘子封胶座预防雨水进入绝缘子的中心部位，其轴向长度一般在5-15毫米之间，但径向尺寸的变化比较大，整体制作金具时，一般采用大直径的材料来满足该部位的尺寸要求，材料浪费较多，有时也采用锻造的办法，在金具的内端部位打出一个台阶，但由于锻造的加热会造成金具连接杆部分的硬度发生变化，影响压接的强度。分体制作以后，如果绝缘子封胶座与连接杆部分的直径相差不大，可以将二者合并为一个整体，采用同一圆棒料加工而成，若两部分的直径相差较大，采用分别棒料切削而成。这样做的优点(1)节省原材料。(2)保证压接的连接杆不发生硬度的变化。(3)整体制作时，无论是铸造还是锻造，绝缘子封胶座都是容易发生质量缺陷的地方，分体制作就完全避免了这种情况，大大提高了产品的合格率。(4)大大减少了铸造或锻造的模具使用数量。

6、本发明适用范围广，其成本低，易于推广，推广后具有良好的社会和经济效益。

四、附图说明：

图1为绝缘子的结构示意图；

图2为组合式绝缘子金具的结构示意图之一；

图3为组合式绝缘子金具的结构示意图之二；

图4为组合式绝缘子金具的结构示意图之三；

图5为组合式绝缘子金具的结构示意图之四；

图6为组合式绝缘子金具的结构示意图之五；

图7为组合式绝缘子金具的结构示意图之六。

五、具体实施方式：

实施例：参见图1-图7，图中，组合式绝缘子金具1的金具本体外端为标准接头4、中间为连接杆5、内端为绝缘子封胶座6，标准接头4和连接杆5为分体式结构，二者通过摩擦焊接固定在一起，连接杆5和绝缘子封胶座6为一体式结构，或为分体式结构，为分体式结构时，二者通过摩擦焊接固定在一起。

标准接头4为Y字型双耳(图4所示)，或为球头(图2所示)，或为球窝(图3所示)，或为U字型双耳(图5所示)，或为一字型单耳(图6所示)，或为吊环型单耳(图7所示)。绝缘棒3上设置有伞裙2。

上述组合式绝缘子金具1的制造方法，包括以下步骤，

a、根据具体形状的不同，分别采用铸造、锻造或棒料切削的方法制造出不同形状的标准接头4，并且通过选择材质或热处理使标准接头4的强度、硬度达到其相对应级别的使用要求。既70KN级强度大于550N/mm²、硬度HB150-180；100KN级强度大于650N/mm²、硬度HB170-200；120KN-160KN级强度大于800N/mm²，硬度HB230-270；180KN以上级强度大于850N/mm²、硬度HB230-270；并且强度稳定、分散性小。

b、采用棒料切削的方法制造出不同的连接杆5和绝缘子封胶座6，当连接杆5和绝缘子6为一体式结构时，采用同一棒料切削而成；当连接杆5和绝缘子封胶座6为分体式结构时，采用不同的棒料分别切削而成；并且通过选择材质使连接杆5的硬度达到HB170-200；

c、将步骤a中的标准接头4和步骤b中的中间杆5对接，且通过摩擦焊接固定在一起；当步骤b中中间杆5和绝缘子封胶座6为分体结构时，将中间杆5和绝缘子封胶座6对接，且通过摩擦焊接固定在一起。

采用摩擦焊接的工艺，可以使需要焊接的两部分材料(无论是否同一种材料，硬度是否一致)之间达到分子间的完全结合，强度可以达到原焊接材料的强度。同时，摩擦焊接设备的自动化程度很高，实现焊接的效率很高，装夹方便，质量稳定，可靠性强，焊接精度高(由设备本身保证，同轴度可以保证在0.2以内)。因而焊接效率高、焊接后的强度高。

Claims (3)

1.一种组合式绝缘子金具，含有金具本体，所述金具本体外端为标准接头、中间为连接杆、内端为绝缘子封胶座，其特征是：所述标准接头和所述连接杆为分体式结构，二者通过摩擦焊接固定在一起，所述连接杆和所述绝缘子封胶座为一体式结构，或为分体式结构，为分体式结构时，二者通过摩擦焊接固定在一起。

2.根据权利要求1所述的组合式绝缘子金具，其特征是：所述标准接头为Y字型双耳，或为球头，或为球窝，或为U字型双耳，或为一字型单耳、或为吊环型单耳。

3.一种权利要求1或2所述组合式绝缘子金具的制造方法，其特征是：包括以下步骤，

a、根据具体形状的不同，分别采用铸造、锻造或棒料切削的方法制造出不同形状的所述标准接头；

b、采用棒料切削的方法制造出不同的所述连接杆和绝缘子封胶座，当所述连接杆和所述绝缘子封胶座为一体式结构时，采用同一棒料切削而成；当所述连接杆和所述绝缘子封胶座为分体式结构时，采用不同的棒料分别切削而成，再通过摩擦焊接固定在一起；并且通过选择材质使所述连接杆的硬度达到HB170-200；

c、将步骤a中的所述标准接头和步骤b中的所述中间杆对接，且通过摩擦焊接固定在一起；当步骤b中所述中间杆和所述绝缘子封胶座为分体结构时，将所述中间杆和所述绝缘子封胶座对接，且通过摩擦焊接固定在一起。

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