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摘 要： 通过对影响玻璃绝缘套合格率不高的原因进行分析和试验，采取控制晶化程度、保证压坯精度、优化烧制工艺来保障玻璃绝缘套精度要求，确保了玻璃绝缘套的合格率。
关键词： 玻璃绝缘套；晶化程度；精度；烧制；合格率
【中图分类号】 TJ510.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）11-0186-01
1 引言
在液浮陀螺生产过程中，出现浮子接线柱处漏率超差，超差比例为40%。该接线柱处是由接线柱、环氧套胶封而成。接线柱、环氧套及胶粘剂的膨胀系数不一致是其漏率超差的主要原因。根据产品结构及尺寸要求，经充分试验认为将环氧套改为玻璃绝緣套为最佳。将环氧套改为玻璃绝缘套之后确实解决了接线柱处漏率超差的问题，但制造玻璃绝缘套的合格率仅为10%，严重制约了公司的科研生产。提高玻璃绝缘套合格率是迫切需要解决的问题。
2玻璃绝缘套合格率不高的原因分析
通过对玻璃绝缘套的技术指标、制造过程以及检测要求等进行全面分析后，玻璃绝缘套合格率不高可能由以下几方面原因引起的。
2.1玻璃绝缘套的技术要求高。
玻璃绝缘套主要是因尺寸及精度要求较高，导致烧制困难，无法满足需求。具体指标为长度：（4.5±0.05）mm；外径：（1.6±0.05）mm；内径：（0.8±0.05）mm；同轴度：0.03mm。
2.2压制成形难。
由于成品的壁厚只有0.4mm，那么压坯工装的进料空隙不会超过0.5mm，必然要求玻璃粉料很细，但玻璃粉料太细后存在聚集作用，很难进入到压坯工装的容仓内。另外，成品长度较长，一般容仓高度只有8mm左右，即使一次压制成形，最高也只有3.5mm左右。
2.3烧制保证同轴度难。
在烧制时，由于成品壁薄且长度较长，玻璃在高温结晶化后极易发生变形，难保证0.03mm的同轴度。
2.4 压坯工装制作难度大。
由于成品壁薄且长度较长，在制作工装芯轴和顶出器时很困难，容易产生变形而报废。
2.5成品检测难。
根据参数精度要求，检测成品应用千分尺，但该零件尺寸较小且壁薄，特别容易碎裂，不易操作。特别是同轴度检测更难。
3采取的措施
针对以上存在的问题并根据玻璃的特性，采取以下措施来提高玻璃绝缘套的合格率。
3.1采取合理的玻璃组份控制晶化程度。
液浮陀螺的浮子内需充填氦气，氦气的渗透能力很强。在查阅氦气与各种玻璃的渗透系数时，发现硼铅玻璃的渗透系数是最小的[1]。经认真细致的分析，觉得问题的突破口应从这里开始。因为铅元素与硼元素的原子半径差异较大[1]，原子半径较小的硼原子填充在原子半径较大的铅原子的空隙中，从而阻挡氦气分子的渗透，以满足玻璃绝缘套密封性能的要求。
而硼铅玻璃种类繁多，内部结构复杂，性能差异较大。不过，该类玻璃除熔点较低（相对难熔点玻璃）外，还要一个特点就是利用辅料能有较控制玻璃化（即析晶化）。也就是可控制玻璃化后制品的形变从而达到尽可能保证对玻璃绝缘套同轴度的要求。
经缜密的分析，结合各种因素，通过多次试验，最终确定玻璃的配方（其P值为1.115）组份（重量比）为：PbO（70%）、B2O3（13%）、SiO2（10%）、Al2O3（7%）。
配制时将上述几种物料准确称量后放入石墨坩埚内，拌匀。再放置于850℃的马弗炉内，30分钟后取出并倒入冷水中，接着烘干并研磨成粉，再过60目筛，以防粉料太细，最后装瓶备用。现用时应添加适量（5%～7%）的粘合剂（硝化纤维棉或石蜡）。
3.2利用工装来保证压制时坯子质量的多少。
由于玻璃绝缘套的尺寸及精度要求高，所以压制的坯样尺寸精度就必须准确到位，才能保证最终尺寸及精度要求。该工装在设计时要考虑压和顶出坯样的方便，并重着考虑不能损伤坯样。
而工装下料空隙只有0.4毫米，本身细粉料存在着聚集作用，很容易形成一些粉团。想靠自身重量进入如此小的空隙中是很难实现。只能依靠操作者手持工装用力抖动来填充该空隙，达到进料的目的。注意每次进料时操作者抖动的手感要一致，否则会影响进料的多少（即密实程度存在差异），最终导致压制出的绝缘套尺寸不合格而废弃掉。
3.3优化玻璃绝缘套的烧制工艺来保障精度要求。
经上述压制出来的合格坯子是没有玻璃化的，也就是没有任何强度，稍许用力一捏就会碎。这样的坯子必须经过高温灼烧，使坯子内的粘合剂挥发掉再经高温玻璃化（即析晶）后，才能提高坯子的机械强度，便于后续工序的使用。烧制前坯子应过40目筛子，去除压制时附在其表面的玻璃粉，然后均匀的平铺在泥沙盘内，坯子间不能叠压。通过多次反复试验，摸索出既保证同轴度又有一定程度的玻璃化的烧制工艺规范。见图1。
3.4巧用工装检测玻璃绝缘套。
依据成品精度要求需用千分尺检测，但该零件尺寸较小且易碎，难操作。最后，在充分利用千分尺的结构再配以工装解决了此难题。在检测时用镊子夹取玻璃绝缘套，放置在千分尺的下端面上，左手轻轻旋转千分尺的套筒，力度适中，接触即可。如此一来大大提高检测速度和大大减少因疏忽大意而损坏玻璃绝缘套，并且单人很方便操作。
4 结论
通过采取以上的各项措施，玻璃绝缘套的制造合格率已达到80%以上，得以大幅度提高，完全取代了原用环氧绝缘套，彻底解决了浮子接线柱处泄漏问题，确保了该型号液浮陀螺仪的正常生产。目前已产十批有余，上万只产品。
另外，该技术成果已推广应用于工厂生产的多种型号液浮陀螺仪的研制、批生产过程中，具有良好的应用前景，也为工厂后续陀螺及相关产品的生产打下了较好的技术基础。
参考文献
[1] 西北轻工业学院主编.《玻璃工艺学》.【M】中国财政经济出版社
关键词： 玻璃绝缘套；晶化程度；精度；烧制；合格率
【中图分类号】 TJ510.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）11-0186-01
1 引言
在液浮陀螺生产过程中，出现浮子接线柱处漏率超差，超差比例为40%。该接线柱处是由接线柱、环氧套胶封而成。接线柱、环氧套及胶粘剂的膨胀系数不一致是其漏率超差的主要原因。根据产品结构及尺寸要求，经充分试验认为将环氧套改为玻璃绝緣套为最佳。将环氧套改为玻璃绝缘套之后确实解决了接线柱处漏率超差的问题，但制造玻璃绝缘套的合格率仅为10%，严重制约了公司的科研生产。提高玻璃绝缘套合格率是迫切需要解决的问题。
2玻璃绝缘套合格率不高的原因分析
通过对玻璃绝缘套的技术指标、制造过程以及检测要求等进行全面分析后，玻璃绝缘套合格率不高可能由以下几方面原因引起的。
2.1玻璃绝缘套的技术要求高。
玻璃绝缘套主要是因尺寸及精度要求较高，导致烧制困难，无法满足需求。具体指标为长度：（4.5±0.05）mm；外径：（1.6±0.05）mm；内径：（0.8±0.05）mm；同轴度：0.03mm。
2.2压制成形难。
由于成品的壁厚只有0.4mm，那么压坯工装的进料空隙不会超过0.5mm，必然要求玻璃粉料很细，但玻璃粉料太细后存在聚集作用，很难进入到压坯工装的容仓内。另外，成品长度较长，一般容仓高度只有8mm左右，即使一次压制成形，最高也只有3.5mm左右。
2.3烧制保证同轴度难。
在烧制时，由于成品壁薄且长度较长，玻璃在高温结晶化后极易发生变形，难保证0.03mm的同轴度。
2.4 压坯工装制作难度大。
由于成品壁薄且长度较长，在制作工装芯轴和顶出器时很困难，容易产生变形而报废。
2.5成品检测难。
根据参数精度要求，检测成品应用千分尺，但该零件尺寸较小且壁薄，特别容易碎裂，不易操作。特别是同轴度检测更难。
3采取的措施
针对以上存在的问题并根据玻璃的特性，采取以下措施来提高玻璃绝缘套的合格率。
3.1采取合理的玻璃组份控制晶化程度。
液浮陀螺的浮子内需充填氦气，氦气的渗透能力很强。在查阅氦气与各种玻璃的渗透系数时，发现硼铅玻璃的渗透系数是最小的[1]。经认真细致的分析，觉得问题的突破口应从这里开始。因为铅元素与硼元素的原子半径差异较大[1]，原子半径较小的硼原子填充在原子半径较大的铅原子的空隙中，从而阻挡氦气分子的渗透，以满足玻璃绝缘套密封性能的要求。
而硼铅玻璃种类繁多，内部结构复杂，性能差异较大。不过，该类玻璃除熔点较低（相对难熔点玻璃）外，还要一个特点就是利用辅料能有较控制玻璃化（即析晶化）。也就是可控制玻璃化后制品的形变从而达到尽可能保证对玻璃绝缘套同轴度的要求。
经缜密的分析，结合各种因素，通过多次试验，最终确定玻璃的配方（其P值为1.115）组份（重量比）为：PbO（70%）、B2O3（13%）、SiO2（10%）、Al2O3（7%）。
配制时将上述几种物料准确称量后放入石墨坩埚内，拌匀。再放置于850℃的马弗炉内，30分钟后取出并倒入冷水中，接着烘干并研磨成粉，再过60目筛，以防粉料太细，最后装瓶备用。现用时应添加适量（5%～7%）的粘合剂（硝化纤维棉或石蜡）。
3.2利用工装来保证压制时坯子质量的多少。
由于玻璃绝缘套的尺寸及精度要求高，所以压制的坯样尺寸精度就必须准确到位，才能保证最终尺寸及精度要求。该工装在设计时要考虑压和顶出坯样的方便，并重着考虑不能损伤坯样。
而工装下料空隙只有0.4毫米，本身细粉料存在着聚集作用，很容易形成一些粉团。想靠自身重量进入如此小的空隙中是很难实现。只能依靠操作者手持工装用力抖动来填充该空隙，达到进料的目的。注意每次进料时操作者抖动的手感要一致，否则会影响进料的多少（即密实程度存在差异），最终导致压制出的绝缘套尺寸不合格而废弃掉。
3.3优化玻璃绝缘套的烧制工艺来保障精度要求。
经上述压制出来的合格坯子是没有玻璃化的，也就是没有任何强度，稍许用力一捏就会碎。这样的坯子必须经过高温灼烧，使坯子内的粘合剂挥发掉再经高温玻璃化（即析晶）后，才能提高坯子的机械强度，便于后续工序的使用。烧制前坯子应过40目筛子，去除压制时附在其表面的玻璃粉，然后均匀的平铺在泥沙盘内，坯子间不能叠压。通过多次反复试验，摸索出既保证同轴度又有一定程度的玻璃化的烧制工艺规范。见图1。
3.4巧用工装检测玻璃绝缘套。
依据成品精度要求需用千分尺检测，但该零件尺寸较小且易碎，难操作。最后，在充分利用千分尺的结构再配以工装解决了此难题。在检测时用镊子夹取玻璃绝缘套，放置在千分尺的下端面上，左手轻轻旋转千分尺的套筒，力度适中，接触即可。如此一来大大提高检测速度和大大减少因疏忽大意而损坏玻璃绝缘套，并且单人很方便操作。
4 结论
通过采取以上的各项措施，玻璃绝缘套的制造合格率已达到80%以上，得以大幅度提高，完全取代了原用环氧绝缘套，彻底解决了浮子接线柱处泄漏问题，确保了该型号液浮陀螺仪的正常生产。目前已产十批有余，上万只产品。
另外，该技术成果已推广应用于工厂生产的多种型号液浮陀螺仪的研制、批生产过程中，具有良好的应用前景，也为工厂后续陀螺及相关产品的生产打下了较好的技术基础。
参考文献
[1] 西北轻工业学院主编.《玻璃工艺学》.【M】中国财政经济出版社