專利名稱：實心絕緣子及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實心絕緣子及其制造方法。
根據(jù)其瓷器組成，實心絕緣子中包括含方英石結(jié)晶的方英石瓷器構(gòu)成的絕緣子，和不含該結(jié)晶的非方英石瓷器構(gòu)成的絕緣子等。這些實心絕緣子中，任何一種都要求具有高的機械強度和電強度。
這些絕緣子中，方英石結(jié)晶量為20wt.%以上的方英石瓷器構(gòu)成的絕緣子，與方英石結(jié)晶量為10wt.%以下的方英石瓷器構(gòu)成的絕緣子或該結(jié)晶量為零的非方英石瓷器構(gòu)成的絕緣子相比較，在強度方面是優(yōu)良的。然而，從絕緣子制造工藝方面來看，由于其燒成時的燒結(jié)溫度范圍寬從而容易控制燒結(jié)溫度，因而方英石結(jié)晶量少的瓷和非方英石瓷器構(gòu)成的后一種絕緣子卻更為優(yōu)良。
作為增大絕緣子強度的強度賦予方法，已知的有在刊物“ 業(yè)工學手冊，第1260頁-1261頁(昭和46年2月15日技報堂發(fā)行)”中提出的手段。這種強度賦予手段是，作為絕緣子坯體的原料，采用容易生成方英石結(jié)晶的原料，同時作為燒成條件，也采用容易生成方英石結(jié)晶的條件，在燒結(jié)工序中生成方英石結(jié)晶從而使絕緣子坯體的熱膨脹率比絕緣子表面釉料層的熱膨脹率大，可通過在冷卻工序中對釉料層產(chǎn)生壓縮應(yīng)力而使抗拉強度和抗彎強度增大10-40%。
這種強度賦手段，在方英石結(jié)晶量為20wt.%以上的方英石瓷器構(gòu)成的絕緣子中，由于能使絕緣子坯體在燒結(jié)時的熱膨脹率增大，因而是有效的手段。然而，在方英石結(jié)晶量為10wt.%以下的該結(jié)晶生成比例少的絕緣子或該結(jié)晶量為零的絕緣子中，由于燒成工序中絕緣子坯體的熱膨脹率不增大，因此，為了使絕緣子坯體釉料層的熱膨脹率之差變大，需要調(diào)整釉料的熱膨脹率，這增加了制造上的困難，因此上述強度賦予手段不能說是有效的手段。而且，絕緣子表面上形成的釉料層厚度極薄，在絕緣子制品的處理過程中即使給與絕緣表面很淺的傷痕，也會很容易地以該傷痕為基點而使其破壞，即使是方英石結(jié)晶量為高比例的瓷器構(gòu)成的絕緣子，上述強度賦予手段也未必是有效的。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種實心絕緣子及其制造方法，該絕緣子是方英石結(jié)晶量為10wt.%以下的瓷器或該結(jié)晶量為零的非方英石瓷器構(gòu)成的實心絕緣子，它具有高強度，即使受到機械損傷也不會降低強度。
本發(fā)明涉及的實心絕緣子是方英石結(jié)晶量為10%以下的絕緣子或該結(jié)晶量為零的非方英石瓷器構(gòu)成的絕緣子，其特征是該絕緣子的柱狀絕緣子本體中內(nèi)在的壓縮方向上的內(nèi)部應(yīng)變在徑外側(cè)處要比徑內(nèi)側(cè)的大，而且當設(shè)定該絕緣子本體的胴徑為X(mm)時，上述絕緣子本體的外周部和徑中心部位的內(nèi)部應(yīng)變之差Y為Y≥(1.76×10-6)X，但是，20≤x≤250。
本發(fā)明中的內(nèi)部應(yīng)變是用下述方法測定。內(nèi)部應(yīng)變將絕緣子本體的縱向中央部位按規(guī)定厚度環(huán)切，在其切斷面的直徑線上保持規(guī)定間隔粘貼電阻式應(yīng)變計的應(yīng)變傳感元件，以該狀態(tài)下的應(yīng)變計所示值作為基準值，其后將各應(yīng)變傳感元件的粘貼部位切成縱、橫為10mm、厚度為5mm的板狀樣品，測定這種板狀樣品周邊方向的長度變化，計算出該測定值相對于上述基準值的比例(每單位長度的伸長量)，將該值規(guī)定為各部的內(nèi)部應(yīng)變。
本發(fā)明涉及的實心絕緣子的制造方法，是制造上述本發(fā)明涉及的特定實心絕緣子的方法，其特征是在該方法中具有將未燒成的實心絕緣子坯體升溫至1000℃以上的規(guī)定燒結(jié)溫度的燒結(jié)工序，和將燒結(jié)的實心絕緣子坯體冷卻的冷卻工序;在該制造方法中，將所述冷卻工序劃分為從上述燒結(jié)溫度至600℃的第1冷卻工序溫度區(qū)域，和從600℃的至500℃的第2冷卻溫度區(qū)域，以及從500℃至常溫的第3冷卻溫度區(qū)域;這些溫度區(qū)域與上述絕緣子本體的胴徑X(mm)之間有一定的關(guān)系，將上述第1冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度設(shè)定在下式Za(℃/hr)示出的范圍內(nèi)。
-1.0X+400≤Za≤-2.4X+900
將上述第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度設(shè)定在下式Zb(℃/hr)示出的范圍值內(nèi)-0.25X+80≤Zb≤-0.45X+160而且將上述第3冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度設(shè)定在下式Zc(℃/hr)示出范圍內(nèi)Zb≤Zc一般，當絕緣子承受來自外部的彎曲載荷時，在絕緣子表面施加載荷的一側(cè)拉伸應(yīng)力起作用，與此同時，在施加載荷側(cè)的相反側(cè)壓縮應(yīng)力起作用，絕緣子表面上拉伸應(yīng)力值最大的部位就成為破壞開始點。此時，如果在絕緣子表面有壓縮方向的內(nèi)部應(yīng)變存在，這種內(nèi)部應(yīng)變對抗來自外部作用的載荷的拉伸應(yīng)力，使它得以緩和，從而提高絕緣子的強度。
本發(fā)明涉及的實心絕緣子中，在絕緣子本體的外周部和徑中心部具有下式表示的內(nèi)部應(yīng)變之差YY≥(1.76×10-6)X因此在絕緣子本體的表面?zhèn)?，在壓縮方向上存在大的內(nèi)部應(yīng)變。因而，這種大的內(nèi)部應(yīng)變在承受來自外部的載荷時，則可大大地緩和其拉伸應(yīng)力，從而能大大地增加絕緣子的強度。而且，在該實心絕緣子中，不僅僅在絕緣子本體表面?zhèn)却嬖趦?nèi)部應(yīng)變，這種內(nèi)部應(yīng)變是從絕緣子本體的內(nèi)側(cè)逐漸向外側(cè)增大，因而即使絕緣子表面被劃傷，也會減少以該傷痕作為破壞開始點的破壞強度的降低，從而保持住高強度。
按照本發(fā)明涉及的制造方法，將絕緣子坯體燒結(jié)后的冷卻工序中的冷卻稱為Za、Zb、Zc，其急劇冷卻的程度不會產(chǎn)生導(dǎo)致絕緣子坯體中的內(nèi)部應(yīng)力急劇增加的冷裂紋，通過這種急劇冷卻就可以使絕緣子本體中上述之壓縮方向上的內(nèi)部應(yīng)變之差成為規(guī)定值以上的大數(shù)值(Y)，因此可以很容易地制得內(nèi)部應(yīng)變之差大的本發(fā)明實心絕緣子。
也就是說，從絕緣子坯體的燒結(jié)溫度至600℃的第1冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度Za，比以前的50～100℃/hr平均冷卻速度大得多，因此，冷卻時絕緣子本體的內(nèi)部側(cè)與外部側(cè)的溫度差變大，內(nèi)部側(cè)還處于熔融狀態(tài)時外部側(cè)就開始固化，然后內(nèi)部側(cè)才逐漸固化以致收縮。其結(jié)果是，在絕緣子的外部側(cè)殘留有內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致在壓縮方向存在大的內(nèi)部應(yīng)變。
從600℃至500℃的第2冷卻溫度區(qū)域中，絕緣子坯體組成中的石英由β型轉(zhuǎn)移成α型，因此熱膨脹率產(chǎn)生急劇變化，從而使內(nèi)部應(yīng)力變大，絕緣子本體中容易產(chǎn)生裂紋。因此，第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度Zb和以前相同或者比其略微大一些，因而防止了冷裂紋的產(chǎn)生。
從500℃至常溫的第3冷卻溫度區(qū)域中，如果采用以上的冷卻條件，就不必對絕緣子進行緩慢冷卻，以和第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度相等或比它大的平均冷卻速度Zc進行冷卻在經(jīng)濟上是有利的。
由此，可經(jīng)濟而有利地制造出上述絕緣子本體的內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部中內(nèi)部應(yīng)變差大的本發(fā)明之高強度的實心絕緣子。
實施例實施例1內(nèi)部應(yīng)變與強度之間的關(guān)系(絕緣子)

圖1中示出了作為本發(fā)明適用對象的絕緣子。該絕緣子10是由非方英石瓷器構(gòu)成的絕緣子，使用由硅砂20-40wt.%，長石20-40wt.%、粘土40-60wt.%組成的坯體原料，形成絕緣子坯體，在各種條件下燒成而制得，該瓷器的組成為石英10-20wt.%，富鋁紅柱石8-20wt.%，玻璃50-70wt.%。該絕緣子10由圓柱狀的實心絕緣子本體11，和從絕緣子本體11的外周向外延伸的許多傘狀部分12構(gòu)成，絕緣子本體11的胴徑為85mm。
(制造條件)圖2中示出了制造該絕緣子10的三種方法，在A、B、C這三種制造方法中，絕緣子坯體的燒結(jié)條件相同，但燒結(jié)后的冷卻條件不相同。
在各制造方法的燒結(jié)工序中，從開始加熱絕緣子坯體在3小時內(nèi)達到300℃，然后在2小時內(nèi)達到500℃，其后在7小時內(nèi)升溫至1000℃，保持該1000℃狀態(tài)達5小時，然后在5小時半內(nèi)升溫至1250℃，保持這種1250℃達2小時進行燒結(jié)。燒結(jié)過的絕緣子坯體(以下往往稱之為燒結(jié)絕緣子)在以下各條件下冷卻至常溫。
在制造方法A的冷卻上序中，從燒結(jié)溫度至600℃的第1冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度被規(guī)定為600℃/hr，600℃至500℃的第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度被規(guī)定為70℃/hr，而500℃至常溫的第3冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度被規(guī)定為250℃/hr。在制造方法B的冷卻工序中，從燒結(jié)溫度至600℃的第1冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度被規(guī)定為400℃/hr，600℃至500℃的第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度被規(guī)定為70℃/hr，而500℃至常溫的第3冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度被規(guī)定為250℃/hr。這些平均冷卻速度都要比先有技術(shù)的冷卻速度大得多。
與此不同，制造方法C的冷卻工序中，與先有技術(shù)相同，與上述制造方法A和B的冷卻速度相比較，采用的是冷卻速度小的緩慢冷卻范圍的冷卻速度，從燒結(jié)溫度至1150℃至950℃區(qū)域的平均冷卻速度為30℃/hr，1150℃至950℃區(qū)域的平均冷卻速度為55℃/hr，950℃至650℃區(qū)域的平均冷卻速度為80℃/hr，650℃至常溫區(qū)域的平均冷卻速度為40℃/hr。
(內(nèi)部應(yīng)變)圖3中示出測定制造方法A、B、C制得的各絕緣子10a、10b、10c中直徑方向上各部位內(nèi)部應(yīng)變的方法，圖4示出用上述內(nèi)部應(yīng)變測定方法測出的內(nèi)部應(yīng)變。絕緣子本體內(nèi)部應(yīng)變的測定方法是本發(fā)明者們研究的內(nèi)容，如圖3(a)中所示將各絕緣子的中央部位按2片傘狀部位的長度切斷，在其胴部13的直徑方向上保持規(guī)定的間隔粘貼許多應(yīng)變傳感元件14。但是，最外周的應(yīng)變傳感元件位置在距離外周緣向中心側(cè)相隔5mm的地方。
具有各應(yīng)變傳感元件14的應(yīng)變計是眾所周知的電阻式應(yīng)變計，將這種狀態(tài)下的各應(yīng)變計值調(diào)整到零(基準值)。然后將貼有各應(yīng)變傳感元件14的部位切成縱、橫為10mm，厚為5mm的板塊，用作圖3(b)中所示的板狀測定樣品15，用應(yīng)變計測定各樣品15周邊方向上長度的延伸量，將每單位長度的延伸量規(guī)定為內(nèi)部應(yīng)變。
圖4是表示各絕緣子胴體的各部位中內(nèi)部應(yīng)變值的曲線圖。在絕緣子本體的內(nèi)部側(cè)其內(nèi)部應(yīng)變小，而在外部側(cè)則逐漸加大。此外，作為冷卻條件，采用急劇冷卻的制造方法A、B制得的絕緣子10a、10b中，內(nèi)部側(cè)和外部側(cè)的內(nèi)部應(yīng)變之差極大，與此相反，采用緩慢冷卻作為冷卻條件的先有技術(shù)的制造方法C制得的絕緣子10C中，內(nèi)部側(cè)和外部側(cè)的內(nèi)部應(yīng)變之差極小。用于測定內(nèi)部應(yīng)變的胴體部13與絕緣子本體相比較，其內(nèi)部應(yīng)力為相當開放的狀態(tài)，所得之內(nèi)部應(yīng)變的絕對值與絕緣子本體具有的內(nèi)部應(yīng)變值的真值不相同，而在考慮內(nèi)部側(cè)與外部側(cè)的內(nèi)部應(yīng)變之差時是適宜的數(shù)值(強度)圖5示出各個絕緣子10a、10b、10c表面的容易損傷的程度(加傷狀態(tài))。加傷狀態(tài)用圖6所示之加傷裝置20來測定。加傷裝置20的結(jié)構(gòu)是在支柱21的中間部位并可在上下方向作回轉(zhuǎn)運動的支持桿22的前端裝有錘23，錘23的下面粘固著鎢制的球24，支持桿22的長度為330mm，錘23的重量為133g，鎢球24的半徑為5mm，錘23回轉(zhuǎn)運動的半徑為330mm，使之從任意高度落下，由此對絕緣子表面造成損傷。
使用這種加傷裝置20，從任意高度使錘23落到橫倒放置的絕緣子10a、10b、10c的絕緣子本體表面上，為了知道加傷程度，測定此時的打擊能量和傷痕深度之間的關(guān)系，其結(jié)果示于圖5曲線中。從該曲線可清楚地看出，采用急劇冷卻條件制得的絕緣子10a、10b上其加傷程度小，這說明其表面強度高;與此相反，采用緩慢冷卻條件制得的絕緣子10c上其加傷程度比10a、10b兩絕緣子的大，這說明它的表面強度低。
圖7示出各個絕緣子10a、10b、10c的傷痕深度與破壞應(yīng)力之間的關(guān)系。破壞應(yīng)力的測定，如圖1所示，是使絕緣子為豎立狀態(tài)，在絕緣子本體的前端從一側(cè)施加一外力R以向其給予彎曲載荷，所測得的造成破壞時的力即為破壞應(yīng)力。外力R在絕緣子的一側(cè)作為拉伸應(yīng)力起作用，與此同時在另一側(cè)卻是作為壓縮應(yīng)力起作用，在最大拉伸應(yīng)力時加傷部位被破壞。因此，在本發(fā)明中將此時的破壞應(yīng)力稱為加傷強度。
從7圖可看出，采用急劇冷卻條件制得的絕緣子10a、10b、中，盡管傷痕深但加傷強度高，而采用緩慢冷卻條件制得的絕緣子10c的加傷強度卻比10a、10b兩絕緣子的低。圖8示出以相對于絕緣子無損傷時破壞強度(無傷強度)的加傷強度作為強度比率的曲線。即使在這種強度比率中也顯示出與加傷強度相同的傾向，對于10a和10b這兩種絕緣子而言，從這種強度比率可清楚地看出，加傷狀態(tài)下的強度對無傷狀態(tài)下強度之比值降低很少。
(考察)從以上結(jié)果得到以下認識。在絕緣子本體的外側(cè)部位存在有壓縮方向上內(nèi)部應(yīng)變大的情況下很難對絕緣子本體的表面造成損傷，而且即使造成損傷也很少降低以加傷部位為基點的破壞強度(強度比率的降低)。因此，在絕緣子組裝工序中的損傷時，例如即使在使用工具不小心而使絕緣子表面受損傷時，也會抑制絕緣子的強度降低，并降低絕緣子的廢品率。
實施例2絕緣子本體的胴徑及內(nèi)部應(yīng)變差值和強度之間的關(guān)系除了在冷卻工序中對具有不同胴徑的絕緣子本體采用不同的冷卻速度之外，采用與實施例1相同的制造條件來制造絕緣子本體的胴徑及內(nèi)部應(yīng)變不相同的各種絕緣子，測定這些絕緣子本體的胴徑及胴部的徑中心部和外周部的內(nèi)部應(yīng)變差，及其和強度之間的關(guān)系。
(內(nèi)部應(yīng)變差和強長比率的關(guān)系)圖9中示出，對于胴徑為85mm具有不同內(nèi)部應(yīng)變差的絕緣子本體的表面，采用圖6所示加傷裝置造成深度為1.0mm，1.5mm，及2.0mm傷痕的內(nèi)部應(yīng)變差和強度比率(加傷強度/無傷強度)之間的關(guān)系。在該圖中符號○表示傷痕深1.0mm的絕緣子本體、△表示傷痕深1.5mm的絕緣子本體、□表示傷痕深2.0mm的絕緣子本體的內(nèi)部應(yīng)變差和強度比率。此外，曲線G10L和G10U分別表示傷痕深1.0mm的絕緣子本體的強度比率的上限和下限，曲線G15L和G15U分別表示傷痕深1.5mm的絕緣子本體的強度比率上限和下限，而曲線G20L和G20U分別表示傷痕深2.0mm的絕緣子本體的強度比率的上限和下限。從這些曲線可清楚地看出，傷痕的深度越深，其強度比率越低，然而，即使在傷痕深的情況下，內(nèi)部應(yīng)變差越大，其強度比率也越高。
關(guān)于強度比率，就經(jīng)驗而言，傷痕深為1.5mm的絕緣子本體中其強度比率在50%以上就被認為是可以了。因此，圖9中將強度比率50%用一條點橫線L表示。
(各胴徑中內(nèi)部應(yīng)變差與強度比率之間的關(guān)系)圖10、圖11及12所示曲線表示傷痕深為1.5mm的絕緣子本體且胴徑為85mm、145mm、220mm的絕緣子本體中的內(nèi)部應(yīng)變差與強度比率之間的關(guān)系。在各曲線圖中，強度比率為50%的線用一條點橫線L表示，從各曲線可看出，強度比率為50%以上的內(nèi)部應(yīng)變差，對胴徑為85mm的絕緣子本體而言是150×10-6以上，對胴徑為145的絕緣子本體而言是270×10-6以上，對胴徑為220mm的絕緣子而言是390×10-6以上。
圖13中，符號○表示相對于上述各絕緣子本體胴徑的強度比率為50%時的內(nèi)部應(yīng)變差。如果設(shè)內(nèi)部應(yīng)變差為Y，設(shè)絕緣子本體的胴徑為X，則這些點連成直線可用下式表示Y＝(1.76×10-6)X因此，為得到強度比率為50%以上的絕緣子，則可滿足下式Y(jié)≥(1.76×10-6)X符號×表示作為先有技術(shù)的內(nèi)部應(yīng)變差小的絕緣子中胴徑與內(nèi)部應(yīng)變差之間的關(guān)系，這些絕緣子本體中強度比率沒達到50%。由此可看出強度比率為50%以上的絕緣子本體其內(nèi)部應(yīng)變極大。
實施例3胴徑及內(nèi)部應(yīng)變差與冷卻速度之間的關(guān)系除了在冷卻工序中對具有不同胴徑的絕緣子本體采用不同的冷卻速度之外，采用與實施例1相同的制造條件來制造具有不同胴徑及內(nèi)部應(yīng)變的各種絕緣子，測定這些絕緣子本體的胴徑以及內(nèi)部應(yīng)變差，及其與冷卻速度之間的關(guān)系。
(特異的冷卻溫度區(qū)域)將絕緣子本體胴徑為125mm的絕緣子坯體于1250℃燒結(jié)后，以200℃/hr的冷卻速度從燒結(jié)溫度冷卻至常溫時，在燒結(jié)絕緣子本體的內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力過程中產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力呈最大值狀態(tài)，用眾所周知的有限要素法分析該狀態(tài)與冷卻過程的關(guān)系。其結(jié)果示于圖14的曲線圖中。從該曲線可清楚地看出，在冷卻工序中的600℃-500℃冷卻溫度區(qū)域，內(nèi)部應(yīng)力急劇增加以致形成峰值。該現(xiàn)象被解釋為，由于燒結(jié)絕緣子的絕緣子本體內(nèi)組成中的石英從β型轉(zhuǎn)化成α型，使熱膨脹率發(fā)生急劇變化，因而內(nèi)部應(yīng)力增大。
因此，在冷卻工序中，600℃～500℃的冷卻溫度區(qū)域可以稱為特異冷卻溫度區(qū)域，在該冷卻溫度區(qū)域中，如果將燒結(jié)絕緣子急劇冷卻就有可能發(fā)生冷裂紋。因此，有必要討論在該冷卻溫度區(qū)域中的冷卻和其前后的冷卻溫度區(qū)域中的冷卻之間的差別。為此，在上述冷卻工序中將燒結(jié)溫度至600℃劃分為第1冷卻溫度區(qū)域，將600℃至500℃劃分為第2冷卻溫度區(qū)域，將500℃至常溫劃分為3冷卻溫度區(qū)域，以下對各冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度進行討論。
(第1冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度)在冷卻工序中，設(shè)定從燒結(jié)溫度至600℃為第1冷卻溫度區(qū)域的平均冷卻速度為Za(℃/hr)，600°至500℃的第2次序卻區(qū)域的平均冷卻速度為10℃/hr，500℃至常溫的第3冷卻溫度區(qū)域的平均冷卻速度為50℃/hr，將于1250℃燒結(jié)后的胴徑各不相同的各種絕緣子冷卻，即可制得各絕緣子。規(guī)定第2及第3冷卻溫度區(qū)域的條件，該條件應(yīng)以絕緣子本體不產(chǎn)生冷裂紋為前提。
將所得絕緣子之絕緣子本體的胴徑X和平均冷卻速度之間的關(guān)系，內(nèi)部應(yīng)變差的值合并示于圖15中。內(nèi)部應(yīng)變差值示于括號()內(nèi)。該圖中的符號×表示第1冷卻溫度區(qū)域中發(fā)生冷裂紋的情況，符號○表示不發(fā)生冷裂紋且內(nèi)部應(yīng)變Y滿足Y≥(1.76×10-6)X的情況(強度比率為50%以上)，而符號△表示處于Y＜(1.76×10-6)的情況(強度比率不足50%)。因此，強度比率高、而且不產(chǎn)生冷裂紋的第1冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度Za在圖15所示的圖形范圍內(nèi)，也就是滿足下式的冷卻速度。
-1.0X+400≤Za≤-2.4X+900(第2、第3冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度)在冷卻工序中，將從燒結(jié)溫度至600℃的第1冷卻溫度區(qū)域的平均冷卻速度規(guī)定為對胴徑為150mm以下的絕緣子是400℃/hr，對胴徑為150mm以上的絕緣子是250℃/hr;將600℃至500℃的第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度規(guī)定為Zb℃/hr，從500℃至常溫的第3冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度規(guī)定為50℃/hr，將經(jīng)過1250℃燒結(jié)后的胴徑不相同的各種燒結(jié)絕緣子進行冷卻制得各種絕緣子。對第1及第3冷卻溫度區(qū)域規(guī)定一些不會使絕緣子本體產(chǎn)生冷裂紋的條件。
將所得絕緣子之絕緣子本體的胴徑X和平均冷卻速度Zb的關(guān)系，內(nèi)部應(yīng)變差的值合并示于圖16中。該圖中的符號×表示第2冷卻溫度區(qū)域中發(fā)生冷裂紋的情況，符號○表示不發(fā)生冷裂紋的情況。因此，強度比率高，而且不產(chǎn)生冷裂紋的第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度Zb是圖16中示出的上側(cè)曲線圖，也就是滿足下式的范圍內(nèi)。
Zb≤-0.45X+160然而，如果此時的平均冷卻速度Zb小則冷卻工序需要的時間變長，因而有必要根據(jù)胴徑的大小將該平均冷卻速度規(guī)定在適當值以上。根據(jù)經(jīng)驗，其下限值在滿足圖16中下側(cè)曲線所表示的下式的范圍內(nèi)。
-0.25X+80≤Zb因此，第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度最好是在滿足下式的范圍內(nèi)。
-0.25X+80≤Zb≤-0.45X+160此外，從500℃至常溫的第3冷卻溫度區(qū)域中，如果采用以上的冷卻條件，就不必緩慢地冷卻燒結(jié)絕緣子，最好是以一種與第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度相等或比它大，在經(jīng)濟上有利的平均冷卻速度Zc來冷卻，Zc還可以滿足下式。
Zb≤Zc以下簡單說明附圖。
圖1是作為本發(fā)明適用對象的絕緣子側(cè)面圖。
圖2是表示制造絕緣子的燒結(jié)工序和冷卻工序中各項條件的加熱及冷卻曲線。
圖3示出絕緣子中絕緣子本體的內(nèi)部應(yīng)變的測定方法，該圖(a)是從絕緣子本體中切出的一部分并在其斷面上粘貼了應(yīng)變傳感元件狀態(tài)的胴部斜視圖，該圖(b)是從胴部按板狀切下來的貼有應(yīng)變傳感元件部分的測定用板狀樣品的斜視圖。
圖4所示曲線表示絕緣子本體中的各部位的內(nèi)部應(yīng)變。
圖5所示曲線表示對絕緣子本體表面加傷時的打擊能量和傷痕深度之間的關(guān)系。
圖6是本發(fā)中使用的加傷裝置的概略構(gòu)成圖。
圖7所示曲線表示絕緣子本體表面的傷痕深度和破壞應(yīng)力(加傷強度)之間的關(guān)系。
圖8所示曲線表示絕緣子本體表面的傷痕深度和強度比率(加傷強度/無傷強度之間的關(guān)系。
圖9所示曲線表示絕緣子本體中的內(nèi)部應(yīng)變差和強度比率之間的關(guān)系。
圖10所示曲線表示胴徑為85mm的絕緣子本體中的內(nèi)部應(yīng)變差和強度比率之間的關(guān)系。
圖11所示曲線表示胴徑為145mm的絕緣子本體中的內(nèi)部應(yīng)變差和強度比率之間的關(guān)系。
圖12所示冷線表示胴徑為220mm的絕緣子本體中的內(nèi)部應(yīng)變差和強度比率之間的關(guān)系圖13所示曲線表示強度比率為50%時絕緣子本體的胴徑和內(nèi)部應(yīng)變差之間的關(guān)系。
圖14所示曲線表示用有限要素法來分析絕緣子本體在冷卻工序中的內(nèi)部應(yīng)變?yōu)樽畲笾禃r的溫度，時間的變化而求得的數(shù)值。
圖15所示曲線表示絕緣子本體的胴徑和第1冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度之間的關(guān)系。
圖16所示曲線表示絕緣子本體的胴徑和第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度之間的關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種實心絕緣子，其特征在于它是由方英石結(jié)晶量為10wt.%以下的瓷器或方英石結(jié)晶量為零的非方英石瓷器構(gòu)成的實心絕緣子，該絕緣子的柱狀絕緣子本體內(nèi)存在的壓縮方向上的內(nèi)部應(yīng)變在徑外側(cè)處比徑內(nèi)側(cè)處的大，而且當設(shè)定該絕緣子本體的胴徑為X(mm)時上述絕緣子本體的外周部和徑中心部的內(nèi)部應(yīng)變之差值Y為Y≥(1.76×10-6)X但是20≤X≤250。
2.權(quán)利要求1所述實心絕緣子的制造方法，該方法具有將未燒成的實心絕緣子坯體升溫至1000℃以上的規(guī)定燒結(jié)溫度進行燒結(jié)的燒結(jié)工序，和將燒結(jié)過的實心絕緣子坯體冷卻的冷卻工序;在該方法中，將所述冷卻工序劃分為從上述燒結(jié)溫度至600℃的第1冷卻溫度區(qū)域，從600℃至500℃的第2冷卻溫度區(qū)域，和從500℃至常溫的第3冷卻溫度區(qū)域，與所述絕緣子本體的胴徑X(mm)之間的關(guān)系為，將上述第1冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度設(shè)定在下式Za(℃/hr)所示范圍內(nèi);-1.0X+400≤Za≤-2.4X+900而第2冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度設(shè)定在下式Zb(℃)所示范圍內(nèi);-0.25X+80≤Zb≤-0.45X+160而第3冷卻溫度區(qū)域中的平均冷卻速度設(shè)定在下式Zc(℃/hr)所示范圍內(nèi)。Zb≤zC
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種高強度的實心絕緣子及其制造方法，其特征是，該實心絕緣子是方英石的結(jié)晶量為10％以下的瓷器構(gòu)成的實心絕緣子，該絕緣子中的柱狀絕緣子本體中存在的壓縮方向上的內(nèi)部應(yīng)變在徑外側(cè)處比徑內(nèi)側(cè)處的大，而且所述絕緣子本體的外周部和徑中心部的內(nèi)部應(yīng)變之差為Y，當設(shè)定該絕緣子本體的胴經(jīng)為X(mm)時，Y≥(1.76×10
文檔編號H01B17/00GK1108423SQ9410232
公開日1995年9月13日 申請日期1994年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月9日
發(fā)明者伊藤宏, 山口真紀雄, 伊藤直人, 中井崇夫, 森重男 申請人:日本礙子株式會社