本發(fā)明涉及一種實(shí)心柱體的成型方法，尤其涉及一種大直徑實(shí)心柱體的成型方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有輸變電用的支柱絕緣子主要有瓷類支柱絕緣子和復(fù)合支柱絕緣子。復(fù)合支柱絕緣子具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐污閃等特點(diǎn)，其在高壓輸變電中的應(yīng)用越來越廣泛。隨著電壓等級(jí)的提高，要求復(fù)合支柱絕緣子的強(qiáng)度和剛度要足夠高，進(jìn)而要求復(fù)合支柱絕緣子芯棒的直徑要足夠大。CN104299731A公開了一種支柱型空心復(fù)合絕緣子制造工藝：1)制備坯體：將玻璃纖維原料纏繞在圓柱形體上，并使玻璃纖維的軸向和徑向分布均勻，形成直徑不小于絕緣子直徑的絕緣子坯體棒，圓柱形體的直徑等于圓筒形孔的直徑；2)制備膠液：將環(huán)氧樹脂、苯酐、增韌劑和催化劑混合后在真空中進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬蟮玫江h(huán)氧樹脂膠液；3)真空浸膠：將絕緣子坯體棒裝入模具進(jìn)行抽真空處理后烘模；烘模完成后將環(huán)氧樹脂膠液在真空中注入模具；4)絕緣子坯體棒固化：將模具進(jìn)行保壓固化，固化完成后脫模得到絕緣子玻璃纖維增強(qiáng)塑料毛坯；5)加工成型：將絕緣子玻璃纖維增強(qiáng)塑料毛坯經(jīng)車床加工出芯棒和傘裙，之后將圓柱形體分離使芯棒成為空心芯棒；6)膠裝法蘭：在空心芯棒的上端部膠裝上端頭法蘭，在空心芯棒的下端部膠裝下端頭法蘭，產(chǎn)品加工完成。該專利文獻(xiàn)沒有闡述真空條件，也沒有給出復(fù)合絕緣子的機(jī)械性能。另外，該制造工藝采用纖維纏繞，工序較長。CN101740186A公開了一種二步成型的高電壓復(fù)合絕緣子實(shí)心芯棒的制備方法，首先按用戶要求及機(jī)械負(fù)荷強(qiáng)度，確定纏繞管外徑、壁厚，用抽真空注膠法制作高強(qiáng)度玻璃纖維纏繞管；對(duì)高強(qiáng)度玻璃纖維管內(nèi)壁進(jìn)行處理，用高壓發(fā)泡機(jī)對(duì)管內(nèi)孔進(jìn)行二次發(fā)泡；發(fā)泡材料選用耐170℃高溫的耐高溫材料，以便滿足復(fù)合絕緣子傘套、硅橡膠硫化成型工藝要求。該專利文獻(xiàn)沒有詳細(xì)闡述真空條件。另外，該制備方法采用纖維纏繞，工序較長；并且機(jī)械性能有待于提高。因此，迫切需要一種實(shí)心柱體的成型方法，其可以快速生產(chǎn)大直徑的實(shí)心柱體，并工序合理，獲得的實(shí)心柱體的強(qiáng)度相對(duì)比較高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)心柱體的成型方法，其可以快速生產(chǎn)大直徑的實(shí)心柱體。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種實(shí)心柱體的成型方法，其工序合理，并能夠避免材料浪費(fèi)現(xiàn)象，從而能夠降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明更進(jìn)一步的目的在于提供一種實(shí)心柱體的成型方法，其獲得的實(shí)心柱體的強(qiáng)度相對(duì)比較高。本申請(qǐng)采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了上述目的。本發(fā)明提供一種實(shí)心柱體的成型方法，包括如下步驟：1)表面處理步驟：將內(nèi)芯棒的外表面進(jìn)行噴砂處理和清潔處理，從而形成表面粗糙的內(nèi)芯棒，所述內(nèi)芯棒的直徑為70～130mm；2)卷繞步驟：將玻璃纖維單向布直接卷繞在所述表面粗糙的內(nèi)芯棒上得到直徑為150～350mm的芯棒預(yù)制體，初始卷繞張力為350～500牛頓，并且逐層遞減；其中，所述芯棒預(yù)制體上形成由玻璃纖維單向布卷繞而成的布層，所述的玻璃纖維單向布包括經(jīng)紗和緯紗，緯紗為紡織纖維材料，經(jīng)紗為玻璃纖維，玻璃纖維與內(nèi)芯棒的中心軸之間的夾角為0±1°；所述玻璃纖維單向布的幅寬與所述表面粗糙的內(nèi)芯棒的長度相等，所述玻璃纖維單向布的卷繞角為零，所述的卷繞角是指玻璃纖維單向布的緯紗的螺旋角；3)真空成型步驟：在所述芯棒預(yù)制體的中部的外表面設(shè)置導(dǎo)流網(wǎng)，在所述芯棒預(yù)制體的兩端則不設(shè)置導(dǎo)流網(wǎng)，在所述導(dǎo)流網(wǎng)上環(huán)向纏繞有至少三個(gè)螺旋管，所述螺旋管上設(shè)有多個(gè)滲透縫或滲透孔，所述螺旋管分別與進(jìn)膠管相連通，在所述導(dǎo)流網(wǎng)外套設(shè)真空袋，并將該真空袋密封；在真空條件下，首先通過中間進(jìn)膠管注入樹脂，所述樹脂經(jīng)過所述螺旋管上的滲透縫或滲透孔，并經(jīng)所述導(dǎo)流網(wǎng)導(dǎo)流至所述芯棒預(yù)制體的布層，當(dāng)所述樹脂達(dá)到所述中間進(jìn)膠管兩側(cè)的進(jìn)膠管的管口時(shí)再通過全部的進(jìn)膠管同時(shí)進(jìn)膠，位于所述芯棒預(yù)制體兩端的出膠管則出膠，直至所述芯棒預(yù)制體的布層被完全浸潤，從而得到浸潤體；所述樹脂的注入速度為250～650g/min；4)固化步驟：將所述出膠管與所述進(jìn)膠管封閉，并置于固化裝置進(jìn)行固化過程。在本發(fā)明中，所述的實(shí)心柱體可以為絕緣子芯棒，例如用于高壓輸電線路的絕緣子芯棒。本發(fā)明的噴砂處理是指采用壓縮空氣將砂子噴在內(nèi)芯棒的外表面，從而使該外表面粗糙化，并可以除去該外表面的富樹脂層。噴砂處理所采用的壓縮空氣的壓力可以為0.4～1.0MPa，優(yōu)選為0.6～0.8MPa；所述噴砂處理的時(shí)間為20～60min，優(yōu)選為20～40min，更優(yōu)選為25～35min。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，優(yōu)選地，在表面處理步驟1)中，所述噴砂處理所采用的壓縮空氣的壓力為0.4～1.0MPa，所述噴砂處理的時(shí)間為20～60min。在本發(fā)明的表面處理步驟1)中，所述內(nèi)芯棒的直徑為70～130mm，優(yōu)選為100～120mm。更優(yōu)選地，所述內(nèi)芯棒的直徑為110～115mm。在本發(fā)明中，所述內(nèi)芯棒的長度為1500～5000mm，優(yōu)選為2000～3500mm。本發(fā)明的表面處理步驟1)還可以包括清潔處理步驟，即采用易揮發(fā)的有機(jī)溶劑進(jìn)行表面處理，這樣可以除去外表面的雜質(zhì)。易揮發(fā)的有機(jī)溶劑可以選自丙酮、酒精、甲醇、乙醚、氯仿的一種或多種，優(yōu)選為丙酮或酒精。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，將內(nèi)芯棒的外表面進(jìn)行噴砂處理，去除表面的富樹脂層并使內(nèi)芯棒的外表面粗糙化，然后用酒精將內(nèi)芯棒的外表面擦洗干凈并晾干。這樣有利于內(nèi)芯棒與后期成型的材料粘接牢固。在本發(fā)明的卷繞步驟2)中，將玻璃纖維單向布直接卷繞在表面處理后的內(nèi)芯棒上，得到芯棒預(yù)制體。所述玻璃纖維單向布的幅寬與所述表面粗糙的內(nèi)芯棒的長度相等。這樣可以保證玻璃纖維單向布裹在內(nèi)芯棒上。本發(fā)明的玻璃纖維單向布的卷繞角為零。也就是說，各層玻璃纖維單向布重疊排列，以保證玻璃纖維單向布中的玻璃纖維能夠基本上均平行于內(nèi)芯棒的中心軸。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，優(yōu)選地，在卷繞步驟2)中，所述初始卷繞張力為350～500牛頓，并且每層遞減幅度為1～3％。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述初始卷繞張力為400～450牛頓，并且每層遞減幅度為1～1.5％。通過在成型過程中調(diào)節(jié)卷繞張力以控制芯棒預(yù)制體的纖維含量，進(jìn)而改善實(shí)心柱體的強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，優(yōu)選地，在卷繞步驟2)中，所述紡織纖維材料選自棉纖維、滌綸纖維、尼龍纖維的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述紡織纖維材料為滌綸纖維。在本發(fā)明的真空成型步驟3)中，將導(dǎo)流網(wǎng)設(shè)置在芯棒預(yù)制體的中部的外表面，從而便于樹脂被引導(dǎo)至芯棒預(yù)制體的布層中，以浸潤玻璃纖維。在本發(fā)明中，所述芯棒預(yù)制體的兩端不設(shè)置導(dǎo)流網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，優(yōu)選地，在真空成型步驟3)中，不設(shè)置導(dǎo)流網(wǎng)的芯棒預(yù)制體兩端的長度分別為70～100mm，更優(yōu)選為80～90mm。這樣有利于樹脂充分浸潤布層。在本發(fā)明的真空成型步驟3)中，將至少三個(gè)螺旋管環(huán)向纏繞在導(dǎo)流網(wǎng)上，該螺旋管上設(shè)有多個(gè)滲透縫或滲透孔。作為優(yōu)選，螺旋管的數(shù)量為3～6個(gè)，更優(yōu)選為3～5個(gè)。所述至少三個(gè)螺旋管包括至少一個(gè)位于中間的螺旋管和至少兩個(gè)位于兩側(cè)的螺旋管。每個(gè)螺旋管與至少一個(gè)進(jìn)膠管連通，優(yōu)選地，每個(gè)螺旋管與一個(gè)進(jìn)膠管連通。本發(fā)明的進(jìn)膠管的數(shù)量與螺旋管的數(shù)量是一致的，也為至少三個(gè)，包括一個(gè)中間進(jìn)膠管和位于所述中間進(jìn)膠管兩側(cè)的進(jìn)膠管。作為優(yōu)選，進(jìn)膠管的數(shù)量為3～6個(gè)，更優(yōu)選為3～5個(gè)。螺旋管與進(jìn)膠管可以通過三通管相連通。在本發(fā)明的真空成型步驟3)中，將真空袋套設(shè)在所述導(dǎo)流網(wǎng)的外面，并將該真空袋密封。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，優(yōu)選地，在真空成型步驟3)中，所述真空袋為兩層，且兩層真空袋之間設(shè)置有一層玻璃纖維氈。這樣可以達(dá)到更好的抽真空效果。在本發(fā)明的真空成型步驟3)中，在真空條件下，首先通過中間進(jìn)膠管注入樹脂，所述樹脂經(jīng)過所述螺旋管上的滲透縫或滲透孔，并經(jīng)導(dǎo)流網(wǎng)導(dǎo)流至芯棒預(yù)制體的布層，當(dāng)樹脂達(dá)到位于中間進(jìn)膠管兩側(cè)的進(jìn)膠管的管口時(shí)再通過全部的進(jìn)膠管同時(shí)進(jìn)膠，位于所述芯棒預(yù)制體兩端的出膠管則出膠，直至所述芯棒預(yù)制體的布層被完全浸潤，從而得到浸潤體。這樣有利于樹脂均勻地浸潤布層，避免氣泡產(chǎn)生，并且可以大大降低布層未被浸潤的可能性，從而有利于改善實(shí)心柱體的強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，優(yōu)選地，所述真空條件的相對(duì)真空度為-0.08～-0.1MPa，更優(yōu)選為-0.085～-0.095MPa。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，樹脂的注入速度可以為250～650g/min，優(yōu)選為350～450g/min。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，優(yōu)選地，在真空成型步驟3)中，所述樹脂為聚氨酯樹脂或環(huán)氧樹脂；當(dāng)兩端的出膠管出膠在300mm以上停止灌注。例如，當(dāng)兩端的出膠管出膠在350mm時(shí)停止灌注樹脂。本發(fā)明的樹脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂可以選自以下樹脂中的一種或多種：雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環(huán)氧樹脂。本發(fā)明的雙酚A型環(huán)氧樹脂就是二酚基丙烷縮水甘油醚。本發(fā)明的雙酚F型環(huán)氧樹脂通常為雙酚F與環(huán)氧氯丙烷在NaOH作用下反應(yīng)而得的液態(tài)雙酚F型環(huán)氧樹脂。多酚型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂是一類多官能團(tuán)環(huán)氧樹脂，在其分子中有兩個(gè)以上的環(huán)氧基。脂肪族縮水甘油醚環(huán)氧樹脂是是由二個(gè)或二個(gè)以上環(huán)氧基與脂肪鏈直接相連而成的縮水甘油醚。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂優(yōu)選為雙酚A型環(huán)氧樹脂，例如CYD-128環(huán)氧樹脂(湖南省岳陽巴陵石化化工公司)。在本發(fā)明的真空注射成型步驟3)中，所述的環(huán)氧樹脂可以包括100重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂、60～100重量份的固化劑、0.5～2.5重量份的有機(jī)胺促進(jìn)劑、0.1～0.5重量份的有機(jī)硅消泡劑。優(yōu)選地，所述的環(huán)氧樹脂可以包括100重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂、70～80重量份的固化劑、0.8～1.0重量份的有機(jī)胺促進(jìn)劑、0.2～0.3重量份的有機(jī)硅消泡劑。本發(fā)明的固化劑、促進(jìn)劑、消泡劑可以采用本領(lǐng)域已知的那些。作為優(yōu)選，固化劑選自酸酐固化劑，促進(jìn)劑可以選自胺基苯酚類促進(jìn)劑、消泡劑選自有機(jī)硅聚合物消泡劑。本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案，所述的環(huán)氧樹脂包括100重量份的湖南省岳陽巴陵石化化工公司生產(chǎn)的CYD-128環(huán)氧樹脂、60～100重量份的甲基四氫苯酐固化劑、0.5～2.5重量份的嘉興聯(lián)興化工新材料有限公司生產(chǎn)的DMP-30促進(jìn)劑、0.1～0.5重量份的BYK-A530消泡劑。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述的環(huán)氧樹脂包括100重量份的湖南省岳陽巴陵石化化工公司生產(chǎn)的CYD-128環(huán)氧樹脂、70～80重量份的甲基四氫苯酐固化劑、0.8～1.0重量份的嘉興聯(lián)興化工新材料有限公司生產(chǎn)的DMP-30促進(jìn)劑、0.2～0.3重量份的BYK-A530消泡劑(德國畢克化學(xué)公司生產(chǎn))。注膠完畢后，封閉出膠管與進(jìn)膠管，然后放入固化裝置中進(jìn)行固化。為了防止樹脂在固化時(shí)放出大量的熱而造成產(chǎn)品開裂，固化方式采用低溫長時(shí)固化。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，優(yōu)選地，在固化步驟4)中，所述的固化過程可以分為三個(gè)階段，第一階段為在50～63℃下固化4～6h，第二階段為在65～73℃下固化4～6h，第三階段為在75～85℃下固化3～6h。作為優(yōu)選，第一階段為在57～60℃下固化4～5h，第二階段為在67～70℃下固化5～6h，第三階段為在77～80℃下固化5～6h。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，第一階段為在60℃下固化4～4.5h，第二階段為在70℃下固化5～5.5h，第三階段為在80℃下固化5～5.5h。根據(jù)本發(fā)明的成型方法，優(yōu)選地，所述芯棒預(yù)制體的直徑為217～330mm，例如280～320mm。在上述固化步驟完畢后，清理真空袋、進(jìn)膠管、出膠管等輔材，然后進(jìn)行脫模、表面加工從而形成實(shí)心柱體。本發(fā)明的實(shí)心柱體可以為復(fù)合支柱絕緣子芯棒。本發(fā)明通過控制真空注膠成型過程的工藝參數(shù)，使得布層浸潤更充分，內(nèi)部無氣泡和缺陷產(chǎn)生，界面結(jié)合優(yōu)異。本發(fā)明將玻璃纖維單向布的玻璃纖維與內(nèi)芯棒的中心軸之間的夾角控制在合適范圍，保證玻璃纖維單向布的幅寬與內(nèi)芯棒的長度相等，并且玻璃纖維單向布的卷繞角為零，這樣可以獲得強(qiáng)度相對(duì)比較高的絕緣子芯棒。此外，本發(fā)明的方法可以快速生產(chǎn)大直徑的絕緣子芯棒。本發(fā)明的方法工序合理，并能夠避免材料浪費(fèi)現(xiàn)象和降低生產(chǎn)成本。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。下面對(duì)以下實(shí)施例和對(duì)比例中使用的原料進(jìn)行詳細(xì)說明：拉擠芯棒：西安高強(qiáng)絕緣電氣有限責(zé)任公司生產(chǎn)，直徑為110mm，耐酸耐高溫拉擠棒。玻璃纖維單向布：泰山玻璃纖維有限公司。環(huán)氧樹脂配方：CYD-128環(huán)氧樹脂甲基四氫苯酐DMP-30促進(jìn)劑BYK-A530消泡劑100重量份80重量份1.0重量份0.2重量份環(huán)氧樹脂原料說明如下：編號(hào)名稱生產(chǎn)廠家1CYD-128環(huán)氧樹脂湖南省岳陽巴陵石化化工公司2甲基四氫苯酐北京前門化工原料有限公司3DMP-30促進(jìn)劑嘉興聯(lián)興化工新材料有限公司4BYK-A530消泡劑德國畢克化學(xué)公司實(shí)施例11)將直徑為110mm、長度為2600mm的拉擠芯棒的外表面進(jìn)行噴砂處理，去除外表面的富樹脂層，用酒精擦洗外表面，除去其表面雜質(zhì)，從而形成表面粗糙的內(nèi)芯棒。噴砂處理所采用的壓縮空氣的壓力為0.7MPa，噴砂處理時(shí)間為30min。2)將幅寬為2600mm的玻璃纖維單向布卷繞至步驟1)的表面粗糙的內(nèi)芯棒上，卷繞角度為零，初始卷繞張力為450牛頓，卷繞張力采取逐層遞減的方式，每層遞減幅度為1％。當(dāng)卷繞直徑至315mm時(shí)形成芯棒預(yù)制體。玻璃纖維單向布包括經(jīng)紗和緯紗，緯紗為滌綸，經(jīng)紗為玻璃纖維，玻璃纖維與內(nèi)芯棒的中心軸之間的夾角為0±1°。3)在芯棒預(yù)制體的中部的外表面設(shè)置塑料導(dǎo)流網(wǎng)作為真空注膠樹脂導(dǎo)流層介質(zhì)，在所述芯棒預(yù)制體的兩端則不設(shè)置導(dǎo)流網(wǎng)，不設(shè)置導(dǎo)流網(wǎng)的芯棒預(yù)制體兩端的長度為80mm，亦即芯棒預(yù)制體的兩端分別留出80mm余量。在導(dǎo)流網(wǎng)上環(huán)向纏繞三個(gè)螺旋管，將芯棒預(yù)制體分為四段，三個(gè)螺旋管分別通過三通管與進(jìn)膠管相連通。在導(dǎo)流網(wǎng)外套設(shè)真空袋，并將該真空袋密封。真空袋為兩層，且兩層中間鋪設(shè)一層溫玻璃纖維氈以改善抽真空效果。對(duì)真空袋抽真空至相對(duì)真空度為-0.085MPa以下。先通過中間進(jìn)膠管注入環(huán)氧樹脂，該環(huán)氧樹脂經(jīng)過所述螺旋管上的滲透縫，再經(jīng)導(dǎo)流網(wǎng)導(dǎo)流至芯棒預(yù)制體的布層；當(dāng)環(huán)氧樹脂達(dá)到中間進(jìn)膠管兩側(cè)的進(jìn)膠管的管口時(shí)再通過全部的進(jìn)膠管同時(shí)進(jìn)膠，位于芯棒預(yù)制體兩端的出膠管則出膠，兩端出膠管出膠在300mm以上時(shí)灌注結(jié)束，芯棒預(yù)制體的布層被完全浸潤。環(huán)氧樹脂的注入速度均為400g/min。4)注膠完畢后，將出膠管與進(jìn)膠管封閉，并置于固化爐進(jìn)行固化過程，固化過程為60℃固化4h，70℃固化5h，然后80℃固化5h。5)固化完畢后，清理真空袋、出膠管和進(jìn)膠管等輔材，脫模、表面加工形成實(shí)心柱體。將所得產(chǎn)品中取出三個(gè)試件，進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見表1。表1本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本發(fā)明的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3