一种利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验的方法技术

一种利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验的方法，利用压痕法残余应力测试系统得到GIS盆式绝缘子表面残余应力的真实数值作为评价绝缘子质量的依据。相对于传统的采用水压法进行绝缘子机械性能出厂试验的方法，利用压痕法应力测试系统对盆式绝缘子机械性能进行出厂试验是一种微损测量手段，不会对产品造成不可修复的破坏，不影响检测盆式绝缘子的使用，降低了检验环节的成本；能够通过产品自身的力学参数来反映环氧材料的固化成型质量，质量评价标准更加直观，可靠；通过多点测量反应出表面残余应力的分布情况，所得的用于评价产品质量的数据更丰富更全面；最后，检测设备体积小，重量轻，结构简单，操作快捷，可提高检测工作的效率。

A method of inspecting mechanical properties of basin insulators by indentation

【技术实现步骤摘要】
一种利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验的方法
本专利技术属于电力设备的加工制造
，涉及GIS盆式绝缘子机械性能的评估，尤其涉及一种利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验的方法。
技术介绍
运行经验表明，对于特高压GIS盆式绝缘子，生产制造过程中产生的残余应力是导致其在工作中损坏的关键因素。而目前，在进行盆式绝缘子机械强度出厂试验以及现场交接试验时，是通过水压试验，即在抽选的盆式绝缘子凹面施加水压，记录盆式绝缘子发生破裂时承受的压强，根据国标Q/GDW11127-2013中压力破坏强度测试的标准判断一批绝缘子的机械性能是否合格。这种检测手段存在以下不足之处：第一，会对检测的绝缘子造成不可修复的损伤，所检测的盆式绝缘子均不能继续使用，使检测成本过高；第二，不能直接通过绝缘子本身的力学参数来反映环氧材料的固化成型质量而是依据绝缘子所能够承受的最大外部载荷从一个侧面说明制造质量，评价方法不够直观；第三，水压法得到的破坏水压数据只能反映盆式绝缘子最薄弱处的质量好坏，不能反映出盆式绝缘子环氧部分固化整体的均匀性。第四，用于水压法检测的设备体积大，质量重，造价高，操作复杂。目前，在GIS盆式绝缘子制造领域，急需一种在基本不对绝缘子造成损伤的前提下将残余应力水平作为评价绝缘子生产质量和机械性能依据的检测方法。当下，测量工件中残余应力的方法主要有物理测定法和机械测定法两种。常用的物理测定方法有X射线法和超声波法；常用的机械测定残余应力的方法有钻孔法，环芯法，以及近期国内首创的压痕法；其中X射线法只适用于测量晶体材料的残余应力，超声波法则只适用于各向同性材料。盆式绝缘子所用的环氧材料是掺杂了大量Al2O3的高分子复合材料，既不是晶体材料，也不属于各向同性材料，故X射线法和超声波法均不能用于GIS盆式绝缘子用环氧材料的残余应力测试。另一方面，机械测定法中的钻孔法和环芯法分别需要在绝缘子表面制孔洞和沟槽，导致绝缘子在使用的过程中发生放电闪络故障，影响GIS盆式绝缘子的继续使用。而压痕法作为一种微损的残余应力测量方法，测量时对盆式绝缘子的影响则几乎可以忽略，因此选择压痕法来测量GIS盆式绝缘子的残余应力具有很大的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验的方法，根据所得的盆式绝缘子表面残余应力具体数值及其在绝缘子表面的分布情况来评价绝缘子的机械性能，操作快捷，成本低，评价结果准确可靠。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：步骤1、通过标定实验得到标定曲线，将所得参数导入压痕应变测试仪，完成仪器设定；步骤2、在所测盆式绝缘子上选择测点，在应力较为集中的位置设定较多的测点；步骤3、先获取单个测点的残余应力数据，再获取盆式绝缘子表面的残余应力分布情况；步骤4、根据得到的所有盆式绝缘子表面测点残余应力的最大值σmax、平均值σav判断绝缘子的残余应力水平，数值越大代表绝缘子在生产过程中产生残余应力的程度越严重；根据所有盆式绝缘子表面测点残余应力的极差σR判断绝缘子残余应力分布的均匀性，数值越大代表绝缘子各个位置的残余应力数值相差越大，说明材料固化越不均匀。所述步骤1使用与盆式绝缘子相同的材料在标定模具中浇注得到标定试样，从标定试样的中心部位开始，以不小于20mm的间距向两头粘贴二向应变片，选择-0.3σy、-0.5σy、零应力、0.3σy、0.5σy、0.7σy和0.8σy这7个应力水平进行标定，σy指的是材料的屈服强度，每个应力水平下至少打击2个点，将所得数据按多项式三次方拟合绘制成标定曲线并得到各标定系数，将所得参数导入压痕应变测试仪，保存之后完成压痕应变测试仪的设定。所述的步骤2中应力较为集中的位置为盆式绝缘子凸面靠近金属中心嵌件处且径向弧度较大的位置，以及盆式绝缘子凸面靠近金属法兰处且径向弧度较大的位置。步骤2在盆式绝缘子凸面靠近金属中心嵌件处且径向弧度较大的位置依次粘贴1-4号应变片，在盆式绝缘子凸面靠近金属法兰处且径向弧度较大的位置依次粘贴5-8号应变片；σmax＝MAX(σ1σ2σ3σ4σ5σ6σ7σ8)；σmin＝MIN(σ1σ2σ3σ4σ5σ6σ7σ8)；σR＝σmax-σmin。所述的步骤3中选择单个测点及其他测点依次进行表面准备、粘贴应变片、制造压痕和数据处理得到单个测点的残余应力数据以及盆式绝缘子表面的残余应力分布。步骤3的具体操作步骤如下：1)清洁测点及其周围区域，并打磨平整、光滑；2)将应变片粘贴在测点处，在距离打击点1mm-2mm的范围内切断应变片基片与压痕打击处的联系；3)将应变片与压痕应变测试仪连接；4)在应变片上制造压痕；5)记录并整理测量数据。距离打击点1mm、2mm的位置用刀片各划一刀切断应变片基片与压痕打击处的联系。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验是一种微损测量手段，不会对产品造成不可修复的破坏，基本不影响检测盆式绝缘子的使用，大大降低了检验环节的成本。其次，通过产品自身的力学参数来反映环氧材料的固化成型质量，质量评价标准更加直观，可靠。再次，通过多点测量反应出表面残余应力的分布情况，所得到的用于评价产品质量的数据更丰富、更全面，有利于对产品质量做出更加科学的评价；最后，检测设备体积小，重量轻，结构简单，操作快捷，能提高检测工作的效率。附图说明图1应变片的分布位置俯视示意图；图2应变片的分布位置主视示意图；图3本专利技术盆式绝缘子机械性能出厂检验流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。目前，针对GIS盆式绝缘子机械性能出厂试验的手段，既不能确定盆式绝缘子表面残余应力的具体数值，也难以反应出表面残余应力的分布情况，为此本实施例给出了一种利用压痕法应力测试系统进行GIS盆式绝缘子出厂检验的方法，参见图3，具体包括以下步骤：步骤1：使用与GIS盆式绝缘子相同的材料在标定模具中浇注得到标定试样。从标定试样中心部位开始，以不小于20mm的间距向两头粘贴中航电测仪器股份有限公司生产的二向应变片。选择选择-0.3σy、-0.5σy、零应力、0.3σy、0.5σy、0.7σy和0.8σy这7个应力水平进行标定，其中σy为材料的屈服强度。每个应力状态至少打击2个点。将所得数据按多项式三次方拟合绘制成标定曲线和并得到各标定系数。打开应力测试仪，按照应力测试仪的操作说明，在DATA文件中依次输入各参数，保存后即可用于的残余应力测试；步骤2：在所测盆式绝缘子上选择测点。由于盆式绝缘子上应力较为集中的位置位于弧度较大处，为了在能充分反应绝缘子机械性能质量的同时节约成本，在弧度较大处设定较多的测点，其他部位的测点设定较为稀疏。粘贴位置参见图1-2，在盆式绝缘子凸面靠近金属中心嵌件处径向弧度较大的位置依次粘贴1-4号应变片；在盆式绝缘子凸面靠近金属法兰处径向弧度较大的位置依次粘贴5-8号应变片。步骤3：对于在步骤2中选择的单个测点，按照压痕法测试系统使用说明书依次进行表面准备、粘贴应变片、制造压痕以及数据处理以得到单个测点的残余应力数据。1)清洁该测试点及周围区域，并将其打磨平整、光滑；2)使用北京化工厂生产的502胶将准备好的应变片粘贴在待测点处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验的方法，其特征在于，包括：步骤1、通过标定实验得到标定曲线，将所得参数导入压痕应变测试仪，完成仪器设定；步骤2、在所测盆式绝缘子上选择测点，在应力较为集中的位置设定较多的测点；步骤3、先获取单个测点的残余应力数据，再获取盆式绝缘子表面的残余应力分布情况；步骤4、根据得到的所有盆式绝缘子表面测点残余应力的最大值σmax、平均值σav判断绝缘子的残余应力水平，数值越大代表绝缘子在生产过程中产生残余应力的程度越严重；根据所有盆式绝缘子表面测点残余应力的极差σR判断绝缘子残余应力分布的均匀性，数值越大代表绝缘子各个位置的残余应力数值相差越大，说明材料固化越不均匀。

【技术特征摘要】
1.一种利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验的方法，其特征在于，包括：步骤1、通过标定实验得到标定曲线，将所得参数导入压痕应变测试仪，完成仪器设定；步骤2、在所测盆式绝缘子上选择测点，在应力较为集中的位置设定较多的测点；步骤3、先获取单个测点的残余应力数据，再获取盆式绝缘子表面的残余应力分布情况；步骤4、根据得到的所有盆式绝缘子表面测点残余应力的最大值σmax、平均值σav判断绝缘子的残余应力水平，数值越大代表绝缘子在生产过程中产生残余应力的程度越严重；根据所有盆式绝缘子表面测点残余应力的极差σR判断绝缘子残余应力分布的均匀性，数值越大代表绝缘子各个位置的残余应力数值相差越大，说明材料固化越不均匀。2.根据权利要求1所述的利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验的方法，其特征在于：所述步骤1使用与盆式绝缘子相同的材料在标定模具中浇注得到标定试样，从标定试样的中心部位开始，以不小于20mm的间距向两头粘贴二向应变片，选择-0.3σy、-0.5σy、零应力、0.3σy、0.5σy、0.7σy和0.8σy这7个应力水平进行标定，σy指的是材料的屈服强度，每个应力水平下至少打击2个点，将所得数据按多项式三次方拟合绘制成标定曲线并得到各标定系数，将所得参数导入压痕应变测试仪，保存之后完成压痕应变测试仪的设定。3.根据权利要求1所述的利用压痕法进行盆式绝缘子机械性能出厂检验的方法，其特征在于：所述的步骤2中应...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峻，李永飞，吴锴，贾贝贝，姜映烨，郝留成，袁端鹏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61