專利名稱：組合式絕緣子金具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在高壓輸變電線路、電氣化鐵路以及 機車車頭使用的絕緣子金具，特別是涉及一種組合式絕緣子金具及其制造方法。
二背景技術(shù)：
金具是對使用在高壓輸變電線路、電氣化鐵路接觸網(wǎng)等系 統(tǒng)上面所有金屬配件的統(tǒng)稱。絕緣子金具是指絕緣子上面使用的金屬件。圖1 所示是一只完整的絕緣子，它由三部分組成中部.的絕緣棒(水泥或玻璃纖維)， 外部的絕緣傘裙(玻璃或硅橡膠或陶瓷)，兩端的連接金具。
對于輸變電線路，絕緣子起的作用一是拉線，二是將高壓電線與鐵塔之間 進行絕緣， 一端金具與鐵塔上的金具連接，另一端金具與下面的拉線金具連接; 對于電氣化鐵路，絕緣子起的作用一是拉線，是將電氣化接觸網(wǎng)與線桿之間進 行絕緣， 一端金具與鐵路路基旁線桿上的金具連接，另一端金具與電氣化接觸 網(wǎng)的拉線金具連接；對于機車車頭，絕緣子起到電氣化接觸網(wǎng)與機車車身的絕 緣作用。
鑒于絕緣子的使用環(huán)境，要求它有極高的可靠性，使用中產(chǎn)生的導(dǎo)電擊穿 和斷裂掉線都會造成難以估量的損失，輕易不敢發(fā)生任何的質(zhì)量事故，由此對 組成絕緣子的零件同樣有極高的穩(wěn)定性和高品質(zhì)要求。絕緣子的技術(shù)參數(shù)主要 包括電絕緣性能、抗拉強度。這兩項是判定絕緣子合格與否的主要標(biāo)準，是 每只絕緣子出廠時都必須做的檢驗項目。絕緣子的絕緣性能是由絕緣材料和絕 緣子的結(jié)構(gòu)決定的，抗拉強度是由金具本身的強度、金具與中間絕緣棒的連接 強度共同決定的。
目前，絕緣子與其他金具的連接方式主要有以下幾種球頭球窩連接、槽 型連接、Y型連接等。連接金具分別叫做球頭、球窩、單耳、雙耳、Y型、環(huán)形等。
每一金具的金具本體外端為標(biāo)準接頭、中間為連接桿、內(nèi)端為絕緣子封膠 座。由于連接互換性的要求，絕緣子金具與其他金具連接的具體部位即標(biāo)準接
頭都是標(biāo)準的，統(tǒng)一執(zhí)行國際IEC標(biāo)準，既有尺寸的要求(精度在0.1-1.0毫米 之間)，又有很高的強度要求和硬度要求。為達到不同級別強度的要求，可以選 用不同材料或進行熱處理使其達到相應(yīng)強度和硬度。
同時，由于電壓等級的不同，金具的標(biāo)準規(guī)格和強度也有較大的變化，IEC 標(biāo)準中分別用16標(biāo)記、20標(biāo)記、24標(biāo)記、28標(biāo)記和32標(biāo)記等進行區(qū)分，分別 應(yīng)用在強度為70KN、 IOOKN、 120KN、 160KN、 180KN、 210KN、 240KN、 300KN、 400KN,530KN等絕緣子上，但金具的標(biāo)準接頭的總體形狀不會發(fā)生改變。
連接桿和絕緣子封膠座與中間絕緣棒的連接目前國內(nèi)外廣泛采用的是壓接 式連接。即使用壓接機把連接桿(中間是空心)和插到連接桿中間絕緣棒壓接 到一起，連接強度取決于該部分的尺寸精度和材料硬度。目前，該部位的尺寸 精度達到0.04-1.0毫米，硬度要求HB 170-200，更重要的是要求硬度的均勻性。
從上可以明顯的看出來，金具的標(biāo)準接頭和連接桿兩部分的強度、硬度要 求是不一樣的。目前，金具的制造材料多采用中碳鋼或低碳合金鋼，材料本身 的強度達不到標(biāo)準接頭的強度要求，但完全能夠滿足連接桿部分的硬度和均勻 性的要求。所以在具體的制造過程中，對標(biāo)準接頭部分要通過局部的熱處理(或 換好的合金鋼)以提高強度、硬度，但這種局部處理往往影響連接桿部分的硬 度以及硬度的均勻性，這給制造帶來了很大的難度，不但影響生產(chǎn)效率，提高 了成本，同時大大的影響了金具的質(zhì)量穩(wěn)定性。
目前絕緣子金具的制造和使用流程如下整體制坯——機械加工——熱處 理——熱鍍鋅——機械精加工——與絕緣棒壓接在一起。目前，整體金具制坯方法有以下幾種1、鑄造如球窩、單耳、雙耳、Y 型、環(huán)形等；2、鍛造如球頭、單耳、球窩、雙耳、Y型、環(huán)形等；3、棒料 如球頭等。
用鑄造方法制坯的優(yōu)點是它能夠制造出形狀比較復(fù)雜的毛坯，尤其是內(nèi) 腔復(fù)雜的毛坯；缺點是(1)由于鑄造本身的特點，所制毛坯件的外表粗糙， 內(nèi)部不可避免的存在氣孔、沙眼、夾沙，裂紋，在進行機械加工時產(chǎn)生一定的 廢品率。(2)不容易保證所有零件的硬度的一致性，這一點在金具與絕緣子之 間采用壓接式連接的時候容易出現(xiàn)很大的問題，造成連接的不牢固，以使整個 絕緣子的抗拉強度降低，造成相當(dāng)量的不合格品。(3)尺寸稍有不同就要采用 不同的模具制作，開發(fā)模具的數(shù)量大，成本高。
用鍛造方法制坯的優(yōu)點是克服了由于鑄造缺陷引起的金具內(nèi)部的氣孔、 沙眼、夾沙，裂紋等問題，但有時候也不能避免鍛造引起的裂紋缺陷，金具內(nèi) 部質(zhì)量的可靠性較鑄造加強。其缺點是(1)技術(shù)難度大，金具零件形狀稍有 復(fù)雜就不能采用該種方法制坯，(2)模具投入大，使用壽命短，成本高。(3) 仍不能完全避免鍛造過程中出現(xiàn)鍛造裂紋等致命缺陷。(4)不能滿足金具的不 同硬度要求和硬度均勻性的要求。
圓棒料做坯直接用機床加工的方法，優(yōu)點是可以保證金具硬度的統(tǒng)一性， 不存在鑄造和鍛造存在的缺點，內(nèi)部質(zhì)量的可靠性較上兩種方法都高，但其缺 點也是明顯的，即由于金具形狀在直徑方向上變化較大，大部分材料都要被加 工掉，材料的利用率很低，同時加工效率也很低，成本高，有一些內(nèi)腔形狀復(fù) 雜的零件難以加工出來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計新穎、制造和使用方便、成本較低的組合式絕緣子金具，并且提供一種工藝簡單、便 于加工、容易實施且節(jié)約材料的所述組合式絕緣子金具的制造方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種組合式絕緣子金具，含有金具本體，所述金具本體外端為標(biāo)準接頭、 中間為連接桿、內(nèi)端為絕緣子封膠座，所述標(biāo)準接頭和所述連接桿為分體式結(jié) 構(gòu)，二者通過摩擦焊接固定在一起，所述連接桿和所述絕緣子封膠座為一體式 結(jié)構(gòu)，或為分體式結(jié)構(gòu)，為分體式結(jié)構(gòu)時，二者通過摩擦焊接固定在一起。
所述標(biāo)準接頭為Y字型雙耳，或為球頭，或為球窩，或為U字型雙耳，或 為一字型單耳、或為吊環(huán)型單耳。
一種上面所述組合式絕緣子金具的制造方法，其特征是:包括以下步驟， a、根據(jù)具體形狀的不同，分別釆用鑄造、鍛造或棒料切削的方法制造出不 同形狀的所述標(biāo)準接頭；
b、采用棒料切削的方法制造出不同的所述連接桿和絕緣子封膠座，當(dāng)所 述連接桿和所述絕緣子封膠座為一體式結(jié)構(gòu)時，采用同一棒料切削而成；當(dāng)所 述連接桿和所述絕緣子封膠座為分體式結(jié)構(gòu)時，采用不同的棒料分別切削而成， 再通過摩擦焊接固定在一起；并且通過選擇材質(zhì)使所述連接桿的硬度達到 HB170-200;
c、將步驟a中的所述標(biāo)準接頭和步驟b中的所述中間桿對接，且通過摩擦 焊接固定在一起；當(dāng)步驟b中所述中間桿和所述絕緣子封膠座為分體結(jié)構(gòu)時， 將所述中間桿和所述絕緣子封膠座對接，且通過摩擦焊接固定在一起。
本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明采用組合的方式制作絕緣子金具，根據(jù)金具具體部位的使用特點， 將一只金具分為兩部分或三部分制作，不同部位采用不同的材料，或者不同的熱處理方法、或者不同的制作方法以滿足金具的整體技術(shù)要求，使絕緣子金具 的生產(chǎn)更容易實現(xiàn)工業(yè)化，并且大大的提高了產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)的合格率，同 時大大的提高了工作效率，降低了生產(chǎn)過程中管理難度。
2、 本發(fā)明采用摩擦焊接的工藝，這種焊接工藝可以使需要焊接的兩部分材 料(無論是否同一種材料，硬度是否一致)之間達到分子間的完全結(jié)合，強度 可以達到原焊接材料的強度。同時摩擦焊接設(shè)備的自動化程度很高，實現(xiàn)焊接 的效率很高(根據(jù)焊接件大小的不同，焊接時間一般在20—50秒之間，包括裝 夾時間)，裝夾方便，質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性強，焊接精度高(由設(shè)備本身保證，同 軸度可以保證在0.2以內(nèi))。
3、 本發(fā)明將標(biāo)準接頭與連接桿分開制作有以下優(yōu)點(1)可以采用大批量 的制作方法(如采用冷擠壓生產(chǎn)球頭、 一字型單耳)，形成工業(yè)化生產(chǎn)，降低成 本。(2)可以采用高品質(zhì)材k以滿足金具標(biāo)準接頭高強度高硬度的要求。(3) 在金屬材料本身不能滿足強度硬度的要求下，可以采取統(tǒng)一的熱處理方案，提 高其硬度，達到強度要求而對連接桿不產(chǎn)生任何影響。(4)對于部分標(biāo)準接頭，
(不易鍛造和機加的)也可以采取鑄造的方法，但連接桿不使用鑄造方法，可 以大大的減少鑄造的使用量，最大限度的減少鑄造缺陷引起的質(zhì)量事故。(5) 由于是標(biāo)準接頭，可以使用相同的模具，可以大量的減少鑄造和鍛造的模具量。
(6)大大降低了生產(chǎn)管理的難度。
4、 本發(fā)明將連接桿分開制作，可以全部使用圓棒料加工的方法制作，優(yōu)點 如下(1)可以很容易的滿足HB170-200的硬度要求和均勻性的要求。(2)可 以根據(jù)用戶不同的直徑和長度要求，選擇合適的圓棒料下料，提高了材料的利 用率。(3)完全避免了鑄件或鍛件在加工過程中出現(xiàn)氣孔、沙眼、裂紋等廢品 情況，只要尺寸精度達到要求，不存在材料品質(zhì)的問題，大大提高了產(chǎn)品的合格率。(4)將該部位從整體的鑄造或鍛造中分離出來，減少了鑄造或鍛造的制 作難度，減少了模具的投入量。(5)大大降低了生產(chǎn)管理的難度。
5、 本發(fā)明的絕緣子封膠座預(yù)防雨水進入絕緣子的中心部位，其軸向長度一 般在5-15毫米之間，但徑向尺寸的變化比較大，整體制作金具時， 一般采用大 直徑的材料來滿足該部位的尺寸要求，材料浪費較多，有時也釆用鍛造的辦法， 在金具的內(nèi)端部位打出一個臺階，但由于鍛造的加熱會造成金具連接桿部分的 硬度發(fā)生變化，影響壓接的強度。分體制作以后，如果絕緣子封膠座與連接桿 部分的直徑相差不大，可以將二者合并為一個整體，采用同一圓棒料加工而成， 若兩部分的直徑相差較大，采用分別棒料切削而成。這樣做的優(yōu)點(1)節(jié)省原 材料。(2)保證壓接的連接桿不發(fā)生硬度的變化。(3)整體制作時，無論是鑄 造還是鍛造，絕緣子封膠座都是容易發(fā)生質(zhì)量缺陷的地方，分體制作就完全避 免了這種情況，大大提高了產(chǎn)品的合格率。(4)大大減少了鑄造或鍛造的模具 使用數(shù)量。
6、 本發(fā)明適用范圍廣，其成本低，易于推廣，推廣后具有良好的社會和經(jīng) 濟效益。
四

圖l為絕緣子的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為組合式絕緣子金具的結(jié)構(gòu)示意圖之一； 圖3為組合式絕緣子金具的結(jié)構(gòu)示意圖之二； 圖4為組合式絕緣子金具的結(jié)構(gòu)示意圖之三； 圖5為組合式絕緣子金具的結(jié)構(gòu)示意圖之四； 圖6為組合式絕緣子金具的結(jié)構(gòu)示意圖之五； 圖7為組合式絕緣子金具的結(jié)構(gòu)示意圖之六。五具體實施例方式
實施例參見圖1—圖7，圖中，組合式絕緣子金具1的金具本體外端為標(biāo) 準接頭4、中間為連接桿5、內(nèi)端為絕緣子封膠座6，標(biāo)準接頭4和連接桿5為 分體式結(jié)構(gòu)，二者通過摩擦焊接固定在一起，連接桿5和絕緣子封膠座6為一 體式結(jié)構(gòu)，或為分體式結(jié)構(gòu)，為分體式結(jié)構(gòu)時，二者通過摩擦焊接固定在一起。
標(biāo)準接頭4為Y字型雙耳(圖4所示)，或為球頭(圖2所示)，或為球窩 (圖3所示)，或為U字型雙耳(圖5所示)，或為一字型單耳(圖6所示)，或 為吊環(huán)型單耳(圖7所示)。絕緣棒3上設(shè)置有傘裙2。
上述組合式絕緣子金具1的制造方法，包括以下步驟，
a、 根據(jù)具體形狀的不同，分別采用鑄造、鍛造或棒料切削的方法制造出不 同形狀的標(biāo)準接頭4，并且通過選擇材質(zhì)或熱處理使標(biāo)準接頭4的強度、硬度達 到其相對應(yīng)級別的使用要求。既70KN級強度大于550N/mm2、硬度HB150-180 ; 100KN級強度大于650 N/mm2 、硬度HB170-200; 120KN-160KN級強度大于 800N/mm2 ，硬度HB230-270; 180KN以上級強度大于850N/mm2 、硬度 HB230-270;并且強度穩(wěn)定、分散性小。
b、 采用棒料切削的方法制造出不同的連接桿5和絕緣子封膠座6，當(dāng)連接 桿5和絕緣子6為一體式結(jié)構(gòu)時，采用同一棒料切削而成；當(dāng)連接桿5和絕緣 子封膠座6為分體式結(jié)構(gòu)時，采用不同的棒料分別切削而成；并且通過選擇材 質(zhì)使連接桿5的硬度達到HB170-200;
c、 將步驟a中的標(biāo)準接頭4和步驟b中的中間桿5對接，且通過摩擦焊接 固定在一起；當(dāng)步驟b中中間桿5和絕緣子封膠座6為分體結(jié)構(gòu)時，將中間桿5 和絕緣子封膠座6對接，且通過摩擦焊接固定在一起。
采用摩擦焊接的工藝，可以使需要焊接的兩部分材料(無論是否同一種材料，硬度是否一致)之間達到分子間的完全結(jié)合，強度可以達到原焊接材料的 強度。同時，摩擦焊接設(shè)備的自動化程度很高，實現(xiàn)焊接的效率很高，裝夾方 便，質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性強，焊接精度高(由設(shè)備本身保證，同軸度可以保證在
0.2以內(nèi))。因而焊接效率高、焊接后的強度高。
權(quán)利要求
1.一種組合式絕緣子金具，含有金具本體，所述金具本體外端為標(biāo)準接頭、中間為連接桿、內(nèi)端為絕緣子封膠座，其特征是所述標(biāo)準接頭和所述連接桿為分體式結(jié)構(gòu)，二者通過摩擦焊接固定在一起，所述連接桿和所述絕緣子封膠座為一體式結(jié)構(gòu)，或為分體式結(jié)構(gòu)，為分體式結(jié)構(gòu)時，二者通過摩擦焊接固定在一起。
2、 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式絕緣子金具，其特征是所述標(biāo)準接頭為 Y字型雙耳，或為球頭，或為球窩，或為U字型雙耳，或為一字型單耳、或為 吊環(huán)型單耳。
3、 一種權(quán)利要求1或2所述組合式絕緣子金具的制造方法，其特征是包 括以下步驟，a、根據(jù)具體形狀的不同，分別采用鑄造、鍛造或棒料切削的方法制造出不 同形狀的所述標(biāo)準接頭；b、采用棒料切削的方法制造出不同的所述連接桿和絕緣子封膠座，當(dāng)所 述連接桿和所述絕緣子封膠座為一體式結(jié)構(gòu)時，采用同一棒料切削而成；當(dāng)所 述連接桿和所述絕緣子封膠座為分體式結(jié)構(gòu)時，采用不同的棒料分別切削而成， 再通過摩擦焊接固定在一起；并且通過選擇材質(zhì)使所述連接桿的硬度達到 HB170-200;c、將步驟a中的所述標(biāo)準接頭和步驟b中的所述中間桿對接，且通過摩擦 焊接固定在一起；當(dāng)步驟b中所述中間桿和所述絕緣子封膠座為分體結(jié)構(gòu)時， 將所述中間桿和所述絕緣子封膠座對接，且通過摩擦焊接固定在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合式絕緣子金具及其制造方法，組合式絕緣子金具的標(biāo)準接頭和連接桿為分體式結(jié)構(gòu)，二者通過摩擦焊接固定在一起，所述連接桿和所述絕緣子封膠座為一體式結(jié)構(gòu)，或為分體式結(jié)構(gòu)，為分體式結(jié)構(gòu)時，二者通過摩擦焊接固定在一起。所述標(biāo)準接頭為Y字型雙耳，或為球頭，或為球窩，或為U字型雙耳，或為一字型單耳、或為吊環(huán)型單耳等。其制造方法是根據(jù)金具具體部位的使用特點，將一只金具分為兩部分或三部分別制造，使其達到不同的強度和硬度要求，然后通過摩擦焊接工藝將各部分焊接固定在一起。本發(fā)明使絕緣子金具的生產(chǎn)更容易實現(xiàn)工業(yè)化，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)的合格率，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)過程中管理難度，社會和經(jīng)濟效益良好。
文檔編號H01B17/02GK101303925SQ20081014052
公開日2008年11月12日 申請日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者劉鳳林, 劉志鐵, 袁雅雯 申請人:鄭州經(jīng)緯電力技術(shù)有限公司