挤压模具
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挤压模具范文第1篇
1 挤压模具介绍
挤压模具结构设计和制造环节较多，包括选材、设计、制造、修模等环节，其成本占到型材挤压生产成本的35%左右。在型材加工生产中，一般有两种主要挤压方法：分流组合模挤压法和穿孔针挤压法。前者加工起来简单且成本较低，后者成本高且应用范围较小，在实际型材加工生产中，分流组合模应用更为广泛。
1.1 挤压模具的工作条件。对于大截面复杂型材的挤压成形，挤压难度比较大，对挤压模具的结构与形状要求也很高，特别是对于这种断面形状较复杂，壁厚相差悬殊，断面面积及外接圆大，多腔空心等型材，挤压模具的工作条件变得更加恶劣。因此，对挤压模具要求较高，主要有如下几个方面：一是高温高压条件下工作；二是要具有较好的抗磨损能力；三是具有很高的强度和韧性，避免在工作中出现应力集中而使模具破坏。
1.2 挤压模具的分类。挤压模具种类很多，根据不同的分类条件可以进行归类。分类的主要依据有模具结构和模孔压缩区断面外形。分流组合模在目前是应用最为广泛的一种模具形式，平面分流组合模的组成结构主要包括上模、下模、定位销和联结螺钉四个部分，其工作原理是在一定的挤压力作用下，锅淀通过分流孔被分流成金属流，流经焊合室进行汇集和傅合，最终由模芯和模孔流出，形成具有所要求几何形状的型材产品。
1.3 模具的设计步骤。实际生产中，产品类型、工艺方法、设备和模具结构都是影响模具设计过程的重要因素。但是在设计过程中，挤压模具模腔的设计一般按照以下步骤进行：
1.3.1 模腔参数确定和模孔布置。模腔参数的确定主要根据挤压机、工艺规程和现场工具设备来确定。模孔布置合理与否直接影响着模具强度，同时影响金属流动的均匀性。一般在设计过程中，即使非对称的型材也要尽量保证模孔的对称性，同时使其尽量接近中心紧凑一些。通常情况下，模孔多设置在同心圆上（模孔之间的间距大于30-50mm，模孔距离模具边缘大于25-50mm，模孔与挤压筒边缘的距离大于20-40mm）。
1.3.2 设计模孔尺寸。在计算模孔尺寸时，应该考虑各种因素。一般采用下列公式来计算模孔尺寸：A=A0+M+（KY+KP+KT）A0
其中A0、M、KY、KP、KT分别表示型材的工程尺寸、允许偏差、拉力作用而使型材部分尺寸减少的系数、拉伸矫直时尺寸缩减系数和管材的热收缩量。在设计过程中公式只是一个参考，还需要综合考虑模具弹塑性变形、弯曲变形等因素。
1.3.3 调整金属流动速度。合理的金属材料流动速度是指同一截面上的材料质点流出模孔的速度一致。为了达到金属流动速度合理调整的目标，不仅要增加分流孔数目，尽量对称排列，而且在确定工作带长度时，还要综合考虑壁厚差异及其与挤压筒中心的距离。在生产过程中，还可以通过调整阻流块、促流角或者分流孔的外形和数目来达到调控型材挤出断面上速度均匀性的目的。
2 分流组合模的设计
分流组合模由上、下模组合而成。其中，上模有分流孔、分流桥及模芯，下模有焊合室和型孔，在模芯与型孔上均设有工作带。对于分流组合模，制品的焊缝数与金属流的股数相同。所以分流模只适应于如铅、镁、锌及其合金等高温焊合性能好的金属，而不适合硬铝等焊合性能不好的金属。
2.1 分流比K的选择。分流孔的面积与制品面积的比称为分流比，用K表示。对于型材挤压过程而言，K值越大越有利于金属流动和焊合及减小挤压力，所以在模具强度允许的范围内，要尽量选取较大的尺值。对于空心型材，取k=10-30；而对于管材，取K=5-15。
2.2 分流孔的确定。需要确定的分流孔参数主要包括分流孔形状、数目、截面尺寸及分布。形状有圆形、腰子形和异形，对管材或简单断面型材一般取圆形，对复杂型材多采用异形。通常，可通过减少分流孔数目同时增大分流孔面积来减少焊合缝的数量和降低挤压力。对于分流孔的数目，一般有二孔、三孔及四孔等偶数个模孔，分流孔形状可以设计成斜孔，即入口小出口略大，同时也要根据型材的形状而具体确定，最终以有利于金属焊合为目的。
2.3 焊合室。增大焊合室高度有利于焊合区的焊合，但会使得模芯的稳定性下降和制品壁厚不均；当压力增大和焊合室高度过小时，就会影响焊合区的焊合质量。焊合室高度通常可根据挤压筒的直径而定（参考表1）。
表1 挤压筒直径与焊合室高度对照表
[筒径＼&115-170＼&170-220＼&220-280＼&300以上＼&焊合室高度＼&10-20＼&20-30＼&30＼&40＼&]
2.4 分流桥的确定。分流桥可按照其结构分为固定式分流桥和可拆式分流桥两种。若分流桥宽设置较小，则可以加大分流比和降低挤压力；若设置较大，则可以改善金属流动的均匀性。分流桥高度与模具强度及挤压力有直接关系，在保证模具强度情况下，应愈小愈好，若分流桥的高度过大，则压力就会变大。所以分流桥的高度值必须要能保证模具的强度。
3 挤出模具的维护
对于模具的维护和保管是直观的一个环节，从模具出厂以后就需要对模具建立档案，详细记载模具的相关情况，包括订购验收情况、工艺参数和使用过程中的技术状况、磨损和维修情况等。在平常使用过程中要根据使用强度对真空系统和冷却系统等进行必要的清理工作。使用过程中如果模具表面出现擦伤或轻微腐蚀现象，要及时用1000目以上的细砂纸打磨抛光，对严重的损伤要及时进行修复处理。在模具闲置不用的情况下要放置在清洁、干燥且通风的地方进行保管，谨防受到腐蚀，对于长时间不用的模具要采取油封等其他的防止损伤的措施。另外，模具的维修和养护需要具有专业技能的工人承担，切不可粗心大意。
参考文献：
挤压模具范文第2篇
【摘要】：结合国内外温挤压技术的研究现状，对温挤压的特点、适用范围以及存在的问题加以介绍和作适当的评述。
挤压技术作为一种高效、优质、低消耗的少无切屑加工工艺，在机械、轻工、汽车、宇航、军工、电器等部门已成为金属塑性成形加工的一种极重要手段。介于冷挤压和热挤压之间的温挤压是近学来国内外发展较快的一种毛坯精化新型工艺。温挤压适用于对常温成形时变形抗力高、塑性差、加工硬化激烈且又很难成形的高强度金属及耐蚀耐热钢、不锈钢、铁合金钢及含铬量高的钢等材料的加工，更适合于形状复杂的非轴对称异形零件的成形，在汽车、拖拉机、发动机、军工以及航空航天等领域已成了一种不可替代的成形方法，有人预言，温挤压件十年内应用比重有可能超过冷挤压件。
1.温挤压模具的特点
1.1与冷挤压相比的特点
（1）金属塑性提高，变形抗力下降
温挤压时可以将坯料加热到再结晶温度以下塑性好、变形抗力较低的温度区域，以降低变形力。经测试，一般情况下温挤压的成形力仅为冷挤压的1/3～l/2，降低了设备吨位和模具负荷。
（2）温挤压件的尺寸精度和表面质量接近冷挤压件
温挤压的成形温度越低，其制件的尺寸精度也越高，表面粗糙度值也越低，更接近于冷挤压件的质量；反之，尺寸精度和表面质量随温度上升而下降。
（3）每道工步的变形量较冷挤压大，可减少工步数
由于温挤压时金属塑性好，金属的流动性能要明显优于冷挤压，在冷挤压时要数道工步完成的成形在温挤压时可能只要一道即可完成，生产效率提高。
（4）可连续生产，有利于降低成本
冷挤压在多工步成形时，工步间需要进行软化和处理。温挤压在多工步成形时，一股可在连续加热后连续成形，不需要进行工步间的软化和表面处理，减低了生产成本。
（5）对模具的要求高
冷挤压时仅需对模具进行，不考虑漠具的冷却；而温挤压时不仅要对模具进行，还要给予模具充分冷却。
1.2与热挤压相比的特点
（1）尺寸精度和表面质量远优于热挤压件
由于温挤压加热温度要低于热挤压，避开了钢的剧烈氧化温度，同样在非保护气氛中温挤压坯料的氧化极微，无脱碳现象，避免了因氧化、脱碳等造成的缺陷，使挤压件的尺寸精度和表面质量大大提高。
（2）挤压件得到强化，不需要进行挤压后热处理
温挤压后可以使挤压件产生加工硬化，对于低碳钢而言可以改善切削性能，不需要进行正火调节硬度。对于一些不需要进行最终热处理的零件，温挤压的强化作用足以满足其对力学性能的要求。
（3）对校具的使用要求高
热挤压时可以对模具进行模内循环水冷却，也可进行外部喷射水冷却，而不影响金属的成形性能。温挤压时只能采用模内循环水冷却，因为外部冷却水接触坯料会使坯料过冷，使温挤压无法进行。对于一些变形量不大的零件，热挤压时可不对坯料进行处理，也可使模具达到相当的寿命。但温挤压时，坯料与放具的接触应力虽比冷挤压时小得多，但在无的条件不会出现早期失效。由此可见，温挤压对模具的要求比冷、热挤压高得多。
（4）对坯料的加热方法要求高
由于温济压埋料加热时不得出现严重的氧化和脱碳政象，对炉温控制的准确性要求高。故应尽可能采用电加热方法，如感应加热和电阻炉加热等。火焰加热也仅限于煤气和天然气加热，一般情况下不采用煤或油加热。
2.国内温挤压技术研究现状
我国近几年在温挤压技术方面的研究取得了很大的进展。我国上海交通大学洪慎章等人利用温挤压技术成形了一直靠进口的电机磁极和洗衣机制动轮；青岛理工大学田福祥采用浮动的上凹模与下凹模对合结构，温挤压成形了3Crl3马氏体不锈钢液压机阀瓣；燕山大学张立玲等人采用热机藕合弹塑性有限元法温挤压成形了20CrMnTi轿车等速万向节滑套；广东阳春轴承厂黄觉亮利用温挤压与冷精冲复合工艺成形了W208PPB5外球面方孔轴承。于沪平等采用塑性成形模拟软件DEFORM；结合刚粘塑性有限元罚函数法对平面分流模的挤压变形过程进行了二维模拟，得出了挤压过程中铝合金的应力、应变、温度以及流动速度等的分布特点和变化规律；刘汉武等利用ANSYS软件对分流组合模挤压铝型材进行了有限元分析和计算，找出了模具设计中不易发现的结构缺陷；周飞等采用三维刚粘塑性有限元方法，对连续挤压过程进行了数值模拟，分析了连续挤压的不同成形阶段，给出了成形各阶段的应力、应变和温度场分布情况；马思群等使用三线非线性有限元分析软件MSC.marc，对挤压工艺进行数值模拟研究，分析了挤压过程中金属流动分布规律，并得到了挤压过程中变形体中任一指定点应力、温度随时间变化的规律。王彦可等针对辄承保持架温挤压模具失效，利用三维绘图软件SolidWorks建立保持架凹模的三维模型，将三维模型导入ANSYS有限元软件进行模拟和分析，发现应力分布不均匀且应力集中是回模开裂的问题；李更新等人利用Pro/E和DEFORM软件进行温济压成形数值模拟解决了20Cr直齿圆柱齿轮齿形角限充不满的难题。可以说，温挤压是一项有效的毛坯精化技术，值得大大推广。
3.温挤压的适用范围
温挤压是一项有效的毛坯精化工艺。它一般不需添加机器设备，工艺也不复杂，而且收效快，值得大力推广。
当然，温挤压与冷挤压相比，需要增添加热装置，产品尺寸精度与表面光洁度虽于冷挤压较接近，但不免稍差一些，劳动条件由于毛坯加热也较冷挤压时差。所以温挤压虽有一系列优点，但一般说来，在下列三种情况下采用温挤压时比较适宜的，即：
（l）对于高合金钢、高强度材料，用冷挤压进行大变形加工有困难时；
（2）对于一般材料，用于冷挤压而压机吨位不够时；
（3）打算组织连续生产时。
4.所要解决的主要问题
目前，温挤压采用的剂，虽然有许多进展，但还不能十分令人满意。同时也还缺乏加工方面的一些实际数据，完全适合温挤压的模具材料还正在研究试验。温挤压技术远没有冷、热挤压技术广泛推广于我国工业生产和实际应用，最根本原因之一就是其模具工作零件存在着严重的早期失效现象，模具寿命没有达到预定理想目标，从而影响着温挤压技术优势的发挥。此外相应研究与实践的资料还不十分完整。因此，要使温挤压加工应用范围迅速发展，还有许多技术方面的问题有待解决。
参考文献
[1]贾俐俐，挤压工艺及模具[M]，北京：机械工业出版牡，2004
[2]洪深泽，挤压工艺及模具设计[M]，北京：机械工业出版社，1996
[3]韩刚，挤压模具早期失效起因与处理[J]，河北冶金，1997，（7）
挤压模具范文第3篇
关键词：放电；电腐蚀；介质；优化处理；能量转换；探究深化；材料抛出
中图分类号：TP31 文献标识码：A
随着制造工业的进步，数控加工已逐步主导了传统的机械加工，人们对特种加工的认识与了解需求也越来越大，传统的机械加工已经有很久的历史，它对于人类的生产技术和物质文明起了极大的作用，但随着人类的进步复杂的工艺生产又严重制约了生产力的发展。直到1943年前苏联拉扎林可夫妇才摆脱了传统的切削方法，利用电能来切削金属，它是通过带电负荷的工具电极和带正电荷的电荷工件之间产生一次火花放电产生瞬间的高温使局部的金属熔化气化而被蚀除掉获得以柔克刚的效果。
一、电火花加工的基本原理及分类
受到工具及其工件的影响，电火花的应用需要进行上述两者脉冲性火花放电的应用，通过对电腐蚀原理的应用，进行不需要金属的腐除，从而实现对零件尺寸的优化，以满足现实工作的质量需要。在日常工作中，影响电腐蚀的因素是非常多的，比如电火花发电过程中的大量热量的产生，其温度是比较高的，能够让任何的金属材料融化，从而实现这些金属材料的蚀除。在电火花腐蚀方法的应用过程中，我们需要利用好电腐蚀的相关原理，进行金属材料的尺寸加工模式的应用。在上述应用模块下，我们需要进行工具与工件加工模式的协调，比如工件加工部位与工具电极放电间隙的保持。通过对脉冲性放电模块的优化，进行火花放电模块的应用，当然，为了确保上述模式的正常开展，需要安全其在具备绝缘性能的液体介质中进行。
在现实工作中，通过对电火花加工原理的分析，可以满足现阶段问题的解决。在脉冲电源的应用过程中，要进行工具与工件的两端连接。进行自动进给调节装置的应用，保证工件与工具之间的放电间隙的保持，通过对单脉冲电压的应用，保证其工具与加工工件表面间隙的介质的击穿。受到上述环节的影响，该处会进行火花放电的产生，也就是一瞬间进行高温的产生，就会导致工具及其工件的表面的金属的蚀除，也就会出现凹孔。
受到脉冲放电的影响，电蚀坑会出现，在脉冲放电结束之后，也其位于脉冲的间隔期，在工作液体恢复其绝缘能力之后，在进行第二个脉冲电压的应用，在板件的相对距离的绝缘强度薄弱处进行击穿放电，就会出现一个小凹坑。就这样进行多次脉冲放电应用后，其电极表面会产生一系列的凹坑。这是由于放电点的不断转移而产生的，通过对工具形状的具体复制，进行工件的应用，进行所需工件的加工，实现加工表面的小凹坑的构成。
为了满足现实工作的开展，进行电火花加工工艺方法的优化是非常必要的。这就需要我们根据工具电极及其工件运动情况展开具体的分类，进行电火花线切割加工模式、电火花穿孔成型加工模式等的应用。在这些类型中，其都属于电火花成型的尺寸加工模式，一般应用于零件形状及其尺寸的改变。我们所说的电火花高速小孔加工模式就是一种表面的加工模式，适合于高边零件表面性质的优化。
二、电火花加工机理的分析
在火花放电中，其金属材料的被蚀除，经过了一个比较复杂的过程中，这就需要我们进行电火花加工原理的具体分析，进行电火花加工物理本质的深入研究，从而进行电火花加工规律的深入了解，保证脉冲电源进给装置的有效设置，以满足机床设备的应用需要。在日常应用中，电火花的腐蚀需要经过一个比较复杂的过程中，需要发展一系列的综合作用。这需要我们就其介质热分解情况、电极材料的变化情况等进行分析，实现极间介质电离击穿模块的具体分析，从而更好的应对日常工作的需要。
在工作模式中，可以得知当发生极间介质的电离击穿情况时，形成了一系列的电流波及其电压。其不同程度的脉冲电压施加于工件及其工具之间，也就形成了一个电场。随着极间距离及其电压变化情况的改变，极间电场强度也发生着改变。受到工件及其工具电极表面的影响，其微观表面是不平整的，其极间距离也比较小。并且由于其极间电场强度的不均匀性，两极间的距离的尖端接近处，电场强度是相同的。
在工作过程中，极间介质一旦发生变化，也就是被击穿或者电离之后，会产生放电通道。在此过程中，受到脉冲电源的影响，通道的电子会实现不同正负极的变动，比如正离子进行负极的运动。在该模式中，电能会进行动能的转换，动能在外界碰撞的影响下，可能会进行热能的转换。在放电通道中，无论是负极还是正极的表面都得到了较大温度的升华，受到这种高温情况的影响，其工作液会发生气化情况，金属材料也会发生融化。这些气化之后的工作液及其金属蒸汽，会在很短时间内体积膨胀，具备爆炸的特性，在应用过程中，会产生很大的压力。
由于型材挤压磨具工作温度在450℃～500℃之间，硬度在HRC54-HRC58之间，并且模具在较高压力下工作，因此对模具材料较高，具有耐高温抗冲击能力。通常模具材料选择为高温合金。由于挤压模具结构特点决定，阳模加工过程中，由于模具硬度较高，采用普通机械加工方法及线切割加工无法加工，只有采用电火花加工方法来完成加工。在加工挤压模具时，采用工作带长度控制型材在模具中的流出速度，工作带主要在阴模中控制，也是通过电极加工控制工作带长度。保持适当的液面高度，调节冲油压力，控制进给速度。利用粗精加工采用低损耗电规准，点击的综合损耗小，加工表面精度高、粗糙度值低。拋修量小，满足零件要求。
结语
电火花加工在挤压磨具中的应用需要经过一个比较长久的阶段，需要我们做好挤压磨具应用下的电火花加工体系的优化，以满足现实工作的开展。
参考文献
[1]李冬梅，韩敬宇.电火花加工技术在模具加工中精度问题分析及对策[J]. 内蒙古民族大学学报（自然科学版），2007（01）.
挤压模具范文第4篇
随着经济的快速发展和市场需求的多样化，人们对产品生产周期的要求越来越短，尤其在小批量甚至单件生产方面，要求现代制造技术不仅要有较高的柔性，还要有更新的、更能满足市场要求迅速变化的生产模式。数控单元冲压模具快速成形技术，就是为适应此种状态而产生的。
2单元冲模快速成形的数字化编码
饭金件的形状可分割成一些简单的图形元素，然后合成所需图形。例如:矩形是4个直角的合成;波浪形是一些曲线的合成等。因此，对于一些精度要求较高的小批量甚至单件生产的饭金件，可以用一些通用件迅速组装成单元冲压模具，采用数控技术，使之快速成形。
将被加工饭金件看成一个可被分割的平面图形，对分割出来的简单图形元素进行数字化处理。即按其方位进行定位编码。如图1所示的非等距简单图形零件的数字化，缺口1,2,3,4的(Δx,Δy)均相等方孔5的(x,y)均等于2倍的(x,y)设现有通用冲头的宽等于x长等于y则按如图1所示进行编号。缺口1由位置((2,0)以及位置((3,0)合成缺口2,3,4同样由两个位置合成方孔由8个位置合成。如果采用矩形单元快速成形，可以获得如图2所示的二维编码，由于划分过细使得到的编码较长。
矩形单元二维编码如下：
对于等距简单图形零件如钥匙齿形的快速成形由于齿距相等河以进一步简化编码。
参数定义：
齿数—冲压的次数，现假使为5。
齿距—冲压时，Y方向的每次移动的距离。
级差值—冲压时X方向移动一个单位时的距离。
级差数—冲压时，X方向的移动单位。
当选定齿距和级差值后，钥匙的齿形加工位置可以转换为级差数最后齿形编码为一维数组((21321)。由以上可知数字化编码是单元冲模快速成形的关键，合适的编码不仅可以提高生产效率，而且可以节省存储内存。
3快速成形的结构设计
目前，大部分中小型企业尚不具备购买高档数控冲床的经济实力，数控单元冲压模具可以直接安装在普通冲床上作为简易数控冲床来使用。
上模为凸模机构。光电头安装在上模板下方以检测凸模的起落。坯料的装夹要根据不同的需要进行设计。料板由步进电机控制丝杠分X,Y方向驱动。下模为凹模机构，直接安装在工作台上。
4快速成形的控制系统设计
4.1电机驱动及选用
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。共有3种:永磁式、反应式和混合式。混合式集中了前二种的优点。从性价比方面进行综合考虑，拟选用步进角1.8的两相混合式步进电机。
驱动器的型号、种类较多，细分型为考虑对象。因为细分型可消除电机的低频振荡，可提高电机的输出转矩及分辨率。顾及速度和精度细分系数定为4。
4.2系统硬件设计
数控单元冲模是安装在曲轴式压力机上的，机床的冲压原理不变。需要控制的是两方面内容:首先要确定零点以及各工位点的位置;其次在上冲模往复动作的启停间被加工件的按编码所得的X,Y方向的快速进给送料运动以及这两个动作的协调。即实现冲压和送料动作的同步控制。
数控系统的人机界面采用键盘输入LED显示键盘具有数字键、设定、修改、查寻、X及Y方向的调整、执行等的功能键，可用来完成加工程序的输入、修改及对控制的操作和调整等。操作人员根据被加工件的形状在计算机上进行编码，自动生成加工程序通过串行口将加工程序下载给单片机并且保存在FLASHROM中。工模安装后手动调整零位。进入执行后单片机从FLASHROM中取得加工程序，并计算X,Y方向的步进距离后再将其转换成相应的步进脉冲数控制X,Y方向的步进电机的转动步数。当光电信号检测到上模位于开启位置时数控系统迅速将待加工件定位到加工位置，并且启动冲床上冲模下压，实现一次冲压。在冲床带动上冲模开启时数控系统迅速地将待加工件移动到下一加工位置等待下次冲压，直到完成加工停止冲床运动。
4.3系统软件设计
整个系统由上位机来管理。系统软件语言采用VisualBasic6.0编制其集成开发环境(IDE)集设计、修改、调试、生成等功能于一体，人机交互界面十分友好。它是功能强大的Windows环境下的编程语言简单易学可视化程度高。
系统软件结构采用模块化结构，共有5个功能模块:系统开机后进入Windows界面双击“数控单元冲模”图标，即弹出应用界面，可选择功能模块。
编辑模块用来完成用户对所设定的参数组进行操作的程序的编辑、修改、生成。参数设定模块将输入的参数组制成数据表，送入数据库以备程序的调用。运行管理模块负责程序的运行、中断。通信模块负责上、下位机之间的通信管理，就是将控制程序段及调用的参数组使用MSCOMM控件，通过RS232串行口送入单片机使单片机执行控制工作。查询模块。方便用户对已存文件的查看与调用。
单片机的程序也采用模块化结构，与上位机一样共有5个功能模块通过通信接口接受上位机的输入指令，控制X,Y方向步进电机的运动。也可以脱离上位机直接控制运行。
挤压模具范文第5篇
关键词 机车辅助变压器；聚酰亚胺薄膜； WR薄膜
中图分类号 U26 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0183-02
0 引言
交流机车用辅助变压器连接在电网直流回路上的辅助逆变器模块与机车辅助负载之间，起到滤波和变压的作用，并为机车辅助设备提供电源。我国交流机车用辅助变压器一般都采用三相干式变压器的结构，采用风冷的方式进行冷却。该结构的辅助变压器上线运行至今已发生多起接地故障，当对辅助变压器进行通风干燥后故障消除。通过分析，发现暴雨天气时，大量雨水进入辅助变压器是导致其接地的根本原因。
1 辅助变压器工作环境
辅助变压器一般安装在机车机械间或吊挂安装在机车车底。利用风机从车外吸风对辅助变压器进行冷却，在使用过程中如遇暴雨天气，雨水会沿着车体侧墙随冷却风被吸入变压器器身。此外，由于机车使用区域大，车外环境中的雨、雪、尘埃、砂粒、盐雾、煤尘也会随着冷却风进入变压器器身中，长期的侵蚀对辅助变压器是一个严峻的影响。
2 聚酰亚胺薄膜的应用
由于机车辅助变压器运行环境的特殊要求，为提高辅助变压器的运行可靠性，最直接有效的方法是尽量改善变压器的通风环境，优化的变压器通风风道结构设计，使冷却风流经线圈最热部分，最大限度提高冷却效率。
为提高辅助变压器本身对复杂环境条件的适应性，交流机车用辅助变压器采用的聚酰亚胺薄膜烧结结构的导线，具有较好的防水性能。
2.1 标准聚酰亚胺薄膜的性能
标准的聚酰亚胺薄膜是由均苯四甲酸二酐与二氨基二苯醚所合成的，在宽广的温度范围内有优异的电气、机械、化学性能。
1）聚酰亚胺具有很好的机械性能，均苯型聚酰亚胺的薄膜为250Mpa，而联苯型聚酰亚胺薄膜达到530Mpa。由均苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺纤维其弹性模量可到500Gpa；
2）聚酰亚胺对稀酸较稳定，但一般的品种不耐水解，尤其是碱性水解；
3）聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在吸收剂量达到5×107Gy时强度仍可保持86%；
4）聚酰亚胺具有很好的介电性能，普通芳香聚酰亚胺的相对介电常数为3.4左右，引入氟、大的侧基或将空气以纳米尺寸分散在聚酰亚胺中，相对介电常数可降到2.5左右，介电强度为100kV/mm~300kV/mm，这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持在较高的水平；
5）聚酰亚胺为自熄灭聚合物，发烟率低。
然而当聚酰亚胺薄膜长时间暴露在高温且潮湿的环境下时，这些优异特性将会受到影响。
2.2 耐水型聚酰亚胺薄膜的性能
大多数聚酰亚胺薄膜的应用并不会将其连续地暴露在潮湿的环境下，但在一些特别的应用下，如潜油电泵机组、机车辅助变压器，聚酰亚胺薄膜可能会长时间的暴露在潮湿的环境中，标准的聚酰亚胺薄膜已不能满足其应用要求。此时可采用耐潮湿的WR聚酰亚胺薄膜，它与标准薄膜相比，具有更好的性能。
WR薄膜与标准聚酰亚胺薄膜性能对比如下表1：
25微米的WR薄膜 25微米标准聚酰亚胺薄膜
介电强度kV/mm 6850 7500
介电常数 3.34 3.4
抗张强度Mpa 28.8 33.5
伸长量% 89 72
抗张模量Gpa 412 370
热膨胀系数 40 20
比热 1.21 1.09
表1 WR薄膜与标准聚酰亚胺薄膜性能性能对比表
2.3 标准聚酰亚胺薄膜与WR薄膜对比性能试验
试验方法：分别在铜导线上用厚度为25微米的标准聚酰亚胺薄膜/氟化物和25μm的WR薄膜/氟化物依照48%和65%的重叠率进行绕包，将这些导线样品以直径为15.9mm的棒弯绕成直径约16.5mm的环形线圈，再将这些环形线圈放在90℃的水中进行老化试验，以提供加速试验来检验不同聚酰亚胺薄膜的相对抗水解稳定性。
试验结果：标准聚酰亚胺薄膜/氟化物在经过数天的老化试验后，其介电强度都会有明显的损失，而以WR聚酰亚胺薄膜/氟化物包绕的绝缘导线在超过800h之后仍可以维持在其起始击穿电压的90%~100%。其中65%重叠率的试验结果如下图1。
试验证明WR聚酰亚胺薄膜比标准的聚酰亚胺薄膜具有更有效的防水性能。
图1 标准聚酰亚胺薄膜与WR薄膜耐水解稳定性试验
3WR聚酰亚胺薄膜应用案例
目前，WR聚酰亚胺薄膜已经在炼钢工业的水冷式电磁搅拌电泵上有成功的应用案例，电磁搅拌电泵特殊和高温的环境环境使得电磁搅拌电泵必须长期浸入循环水中冷却。因此，电磁搅拌泵必需具有优良的耐温和耐潮湿性能。采用一般的耐温电泵往往使用几天就会损坏，而使用具有防水功能的WR薄膜，使电磁搅拌电泵的使用寿命能明显的延长。
4 结论
WR聚酰亚胺薄膜与标准聚酰亚胺薄膜相比，具有更优越的性能。标准聚酰亚胺薄膜已广泛应用在机车辅助变压器中，若能将WR聚酰亚胺薄膜在机车辅助变压器进行应用，能够较高的提高辅助变压器的运用可靠性。
参考文献
