关于灌封爆胶预防技术研究

关于灌封爆胶预防技术研究

易春斌

苏州华旃航天电器有限公司 江苏 苏州 邮编：215129

摘要灌胶工艺技术是一项非常重要的制造技术工艺,灌胶不良影响产品的外观质量，更会影响产品的电性能和机械性能。从近几年来所暴露出的一系列灌封质量问题来看，电缆组装件灌封质量形势非常严峻。本文是以灌封固化爆胶为研究对象，着重阐述了灌封固化过程中爆胶的形成机理工艺技术研究及预防措施等。

关键词灌封  爆胶  预热处理

0.引言

灌封技术工艺是一项非常重要的制造技术, 其是采用固体介质在未固化前排除空气后填充到两个零部件界面之间，将各个零件粘接在一起，形成一个整体结构，达到减震、加固、密封、定型以及提高抗电强度的作用。

在双头电缆、多头电缆及单头长电缆制作时，时不时会出现爆胶问题，尤其是当交付紧张，需要高温快速固化或在冬季时，爆胶问题出现更频繁。爆胶返工造成周期加长，临时采用室温固化时间较长，严重影响产品产出，需要进行工艺研究，解决爆胶问题，提高效率。

1.灌封爆胶不良的形成机理

1.1 现状分析

近一年爆胶问题总结：

通过对以上数据分析总结，有以下几个共同点：

1、爆胶问题发生时间集中于11月﹣2月份，此期间天气较冷，环境温度可能为爆胶产生的因素之一；

2、从产品头数来看，集中于多头产品；

3、从加热方式来看，爆胶产品全使用烘箱加热固化；

4、从导线型号来看，常规导线均有发生过爆胶的现象，与导线型号无直接关系；

5、从导线长度来看，发生爆胶问题的产品大部分导线较长，与导线长度有一定关系；

6、从胶液型号来看，几款常规胶液均发生爆胶现象，与胶液型号无直接关系；

通过以上共同点的分析总结，推测可能为导线内存在气体，灌封时气体通过绝缘间隙进入灌胶腔，部分气体受胶液压力影响无法及时排出，随着温度高，气体压强增大，当气体压强增大至大于胶液压力时，出现爆胶现象。

1.2 导线内气体理论计算及验证

1.2.1 导线结构分析

1、19*0.1导线分析

整体面积＝3.14*0.252=0.19625mm2

芯线面积＝19*3.14*0.052=0.14915mm2

导线内空隙面积＝整体面积﹣芯线面积＝0.19625-0.14915=0.0471mm2

按照目前爆胶最短80mm计算，空隙体积＝导线内空隙面积＊导线长度=0.0471*80=3.768mm3

依据压强公式：

（P1*V1)/T1=(P2*V2)/T2

其中：P1=P2

T1=20℃、T2=80℃

V1=3.768mm

故：V2=(V1*T2)/T1=(3.768*80)/20=15.072mm3

膨胀增加体积＝V2-V1=11.304mm3

2、30*0.08导线分析

整体面积＝3.14*0.2516601052=0.198865019mm2

芯线面积＝30*3.14*0.042=0.15072mm2

导线内空隙面积＝整体面积﹣芯线面积＝0.198865019-0.15072=0.048145019mm2

按照目前爆胶最短80mm计算，空隙体积＝导线内空隙面积＊导线长度=0.048145019*80=3.85160152mm

依据压强公式：

（P1*V1)/T1=(P2*V2)/T2

其中：P1=P2

T1=20℃、T2=80℃

V1=3.85160152mm

故：V2=(V1*T2)/T1=(3.85160152*80)/20=15.40640608mm3

膨胀增加体积＝V2-V1=11.55480456mm3

从数据上看，导线受热后膨胀的体积较大，从机理上能够造成爆胶的可能性。

1.2.2 导线内气体验证

数据分析，导线内存在大量气体，判断爆胶产生的原因为导线在低温下放置一晚，第二天灌封固化时，产品放入烘箱，导线内气体受热膨胀，于绝缘间隙进入胶内，出现爆胶现象，对导线内气体受热膨胀产生爆胶机理进行验证，确认此根因。

由于前期分析，爆胶与胶液牌号影响较小，后续验证使用透明胶液，便于观察气泡。

胶液不静置              胶液静置0.5H              液静置1H

通过对比：

a、导线内确实有气体存在；

b、胶液静止时间越短，则胶液流动性越好，产生的气泡越少；

验证结论：爆胶产生的原因为导线在低温情况下灌封，灌封固化时温度升高，气体受热膨胀，涌入灌胶腔导致；

当胶液流动性好时，胶液对气泡的压力较小，气体可及时涌出胶液面；

当胶液流动性较差时，胶液对气泡产生的压力较大，气体无法及时排出，由于气泡的受热膨胀，压强逐渐增大，当气体压强增大至大于胶液压力时，造成爆胶；

1.2.3 胶本身固化是否产生气体验证

通过前期对比，无法排除胶液在固化时，通过自身发生化学反应产生气泡这一机理，对胶在低温晾置情况下，固化是否会产生气泡进行验证，从而确立或排除此根因。

按照上述导线验证条件进行验证

验证结论：通过上述对比观察：胶液在低温晾置情况下，自身并不会产生气泡，排除此根因。

确认根因：通过前期理论及实际验证，确定根因为导线内气泡涌入胶液出现爆胶现象，气泡量与导线长度及根数成正比，与环境温度成反比。

由于爆胶多发生在冬季，气泡数量与导线温度有一定关系，可以试着先将导线预热，使导线内气体排出一部分，再进行灌封。

1.3 爆胶复现及措施的影响

为了使爆胶现象重现，同时观察措施的有效性，制作样品，样品制作完成后，在CCD下观察灌胶腔气泡。

验证结果，观察对比胶液内气泡情况：

验证结论：通过对比观察，得出以下结论

1、爆胶复现，证实导线温度过低，固化时受热，气体膨胀至灌胶胶液内是导致爆胶的主要原因；

2、将导线提前预热至室温，可以有效避免气泡的产生，不会出现爆胶现象。

最佳方案：天气较冷时，先对导线进行预热，再进行灌封、固化。

1.4 爆胶措施

爆胶措施机理分析：

使用吹风机、烘箱对产品进行预热，依据压强公式（P1*V1）/T1=（P2*V2）/T2，在灌封前，当T1与T2越相近时，则气泡的排出（V2-V1）量会越少，所以在灌封时尽可能使产品温度达到固化时的温度，产生的气泡量会越少。

爆胶解决措施：

针对短双头电缆、长电缆、多头电缆，当气温较低时、尤其在在冬季，灌封前使用烘箱或吹风机将导线提前预热至室温，可以有效避免气泡的产生。

2.效果验证

2.1 效果验证

根据有无措施制作两批产品，通过对比观察两批产品灌封固化后的爆胶情况，得出措施的有效性。

未采取措施固化按照措施固化后

验证结论：通过验证，可以看出无措施制作出来的产品，灌封固化后产生大量气泡，出现爆胶现象，增加措施后制作出的产品固化后未出现气泡，通过对比可明显看出措施的有效性。

2.2 试验验证

制作样品实验室进行切片验证，切片结果无明显气泡。

2.3 应用验证

在经实物验证可行及完善作业程序对现场所有灌封人员进行了培训，在培训后，共运用了1000批次8000只产品以上，未出现爆胶不良。

3.结束语

本文针对爆胶问题，通过理论及试验找出导线内气体受热膨胀造成爆胶的根本原因，针对爆胶的原因，采取了灌封前对导线进行预热等措施，解决了爆胶的难点和关键，达到了通过爆胶原因机理研究，验证找出爆胶的根因，从而解决爆胶问题。

参考文献

［1］电缆组装件设计与工艺，苏天德，2012.2，贵州航天电器股份有限公司