本發明涉及一種實心柱體的成型方法，尤其涉及一種大直徑實心柱體的成型方法。
背景技術：
：現有輸變電用的支柱絕緣子主要有瓷類支柱絕緣子和復合支柱絕緣子。復合支柱絕緣子具有質量輕、強度高、耐污閃等特點，其在高壓輸變電中的應用越來越廣泛。隨著電壓等級的提高，要求復合支柱絕緣子的強度和剛度要足夠高，進而要求復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：將環氧樹脂、苯酐、增韌劑和催化劑混合后在真空中進行充分攪拌后得到環氧樹脂膠液；3)真空浸膠：將絕緣子坯體棒裝入模具進行抽真空處理后烘模；烘模完成后將環氧樹脂膠液在真空中注入模具；4)絕緣子坯體棒固化：將模具進行保壓固化，固化完成后脫模得到絕緣子玻璃纖維增強塑料毛坯；5)加工成型：將絕緣子玻璃纖維增強塑料毛坯經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，產品加工完成。該專利文獻沒有闡述真空條件，也沒有給出復合絕緣子的機械性能。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合絕緣子實心芯棒的制備方法，首先按用戶要求及機械負荷強度，確定纏繞管外徑、壁厚，用抽真空注膠法制作高強度玻璃纖維纏繞管；對高強度玻璃纖維管內壁進行處理，用高壓發泡機對管內孔進行二次發泡；發泡材料選用耐170℃高溫的耐高溫材料，以便滿足復合絕緣子傘套、硅橡膠硫化成型工藝要求。該專利文獻沒有詳細闡述真空條件。另外，該制備方法采用纖維纏繞，工序較長；并且機械性能有待于提高。因此，迫切需要一種實心柱體的成型方法，其可以快速生產大直徑的實心柱體，并工序合理，獲得的實心柱體的強度相對比較高。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種實心柱體的成型方法，其可以快速生產大直徑的實心柱體。本發明進一步的目的在于提供一種實心柱體的成型方法，其工序合理，并能夠避免材料浪費現象，從而能夠降低生產成本。本發明更進一步的目的在于提供一種實心柱體的成型方法，其獲得的實心柱體的強度相對比較高。本申請采用如下技術方案實現了上述目的。本發明提供一種實心柱體的成型方法，包括如下步驟：1)表面處理步驟：將內芯棒的外表面進行噴砂處理和清潔處理，從而形成表面粗糙的內芯棒，所述內芯棒的直徑為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芯棒上得到直徑為150～350mm的芯棒預制體，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紗和緯紗，緯紗為紡織纖維材料，經紗為玻璃纖維，玻璃纖維與內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：在所述芯棒預制體的中部的外表面設置導流網，在所述芯棒預制體的兩端則不設置導流網，在所述導流網上環向纏繞有至少三個螺旋管，所述螺旋管上設有多個滲透縫或滲透孔，所述螺旋管分別與進膠管相連通，在所述導流網外套設真空袋，并將該真空袋密封；在真空條件下，首先通過中間進膠管注入樹脂，所述樹脂經過所述螺旋管上的滲透縫或滲透孔，并經所述導流網導流至所述芯棒預制體的布層，當所述樹脂達到所述中間進膠管兩側的進膠管的管口時再通過全部的進膠管同時進膠，位于所述芯棒預制體兩端的出膠管則出膠，直至所述芯棒預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膠管封閉，并置于固化裝置進行固化過程。在本發明中，所述的實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。本發明的噴砂處理是指采用壓縮空氣將砂子噴在內芯棒的外表面，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，優選為0.6～0.8MPa；所述噴砂處理的時間為20～60min，優選為20～40min，更優選為25～35min。根據本發明的成型方法，優選地，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，所述噴砂處理的時間為20～60min。在本發明的表面處理步驟1)中，所述內芯棒的直徑為70～130mm，優選為100～120mm。更優選地，所述內芯棒的直徑為110～115mm。在本發明中，所述內芯棒的長度為1500～5000mm，優選為2000～3500mm。本發明的表面處理步驟1)還可以包括清潔處理步驟，即采用易揮發的有機溶劑進行表面處理，這樣可以除去外表面的雜質。易揮發的有機溶劑可以選自丙酮、酒精、甲醇、乙醚、氯仿的一種或多種，優選為丙酮或酒精。根據本發明的一個具體實施方式，將內芯棒的外表面進行噴砂處理，去除表面的富樹脂層并使內芯棒的外表面粗糙化，然后用酒精將內芯棒的外表面擦洗干凈并晾干。這樣有利于內芯棒與后期成型的材料粘接牢固。在本發明的卷繞步驟2)中，將玻璃纖維單向布直接卷繞在表面處理后的內芯棒上，得到芯棒預制體。所述玻璃纖維單向布的幅寬與所述表面粗糙的內芯棒的長度相等。這樣可以保證玻璃纖維單向布裹在內芯棒上。本發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芯棒的中心軸。根據本發明的成型方法，優選地，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％。根據本發明的一個實施方式，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節卷繞張力以控制芯棒預制體的纖維含量，進而改善實心柱體的強度。根據本發明的成型方法，優選地，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。根據本發明的一個實施方式，所述紡織纖維材料為滌綸纖維。在本發明的真空成型步驟3)中，將導流網設置在芯棒預制體的中部的外表面，從而便于樹脂被引導至芯棒預制體的布層中，以浸潤玻璃纖維。在本發明中，所述芯棒預制體的兩端不設置導流網。根據本發明的成型方法，優選地，在真空成型步驟3)中，不設置導流網的芯棒預制體兩端的長度分別為70～100mm，更優選為80～90mm。這樣有利于樹脂充分浸潤布層。在本發明的真空成型步驟3)中，將至少三個螺旋管環向纏繞在導流網上，該螺旋管上設有多個滲透縫或滲透孔。作為優選，螺旋管的數量為3～6個，更優選為3～5個。所述至少三個螺旋管包括至少一個位于中間的螺旋管和至少兩個位于兩側的螺旋管。每個螺旋管與至少一個進膠管連通，優選地，每個螺旋管與一個進膠管連通。本發明的進膠管的數量與螺旋管的數量是一致的，也為至少三個，包括一個中間進膠管和位于所述中間進膠管兩側的進膠管。作為優選，進膠管的數量為3～6個，更優選為3～5個。螺旋管與進膠管可以通過三通管相連通。在本發明的真空成型步驟3)中，將真空袋套設在所述導流網的外面，并將該真空袋密封。根據本發明的成型方法，優選地，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置有一層玻璃纖維氈。這樣可以達到更好的抽真空效果。在本發明的真空成型步驟3)中，在真空條件下，首先通過中間進膠管注入樹脂，所述樹脂經過所述螺旋管上的滲透縫或滲透孔，并經導流網導流至芯棒預制體的布層，當樹脂達到位于中間進膠管兩側的進膠管的管口時再通過全部的進膠管同時進膠，位于所述芯棒預制體兩端的出膠管則出膠，直至所述芯棒預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，從而有利于改善實心柱體的強度。根據本發明的成型方法，優選地，所述真空條件的相對真空度為-0.08～-0.1MPa，更優選為-0.085～-0.095MPa。根據本發明的成型方法，樹脂的注入速度可以為250～650g/min，優選為350～450g/min。根據本發明的成型方法，優選地，在真空成型步驟3)中，所述樹脂為聚氨酯樹脂或環氧樹脂；當兩端的出膠管出膠在300mm以上停止灌注。例如，當兩端的出膠管出膠在350mm時停止灌注樹脂。本發明的樹脂優選為環氧樹脂。本發明的環氧樹脂可以選自以下樹脂中的一種或多種：雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂。本發明的雙酚A型環氧樹脂就是二酚基丙烷縮水甘油醚。本發明的雙酚F型環氧樹脂通常為雙酚F與環氧氯丙烷在NaOH作用下反應而得的液態雙酚F型環氧樹脂。多酚型縮水甘油醚環氧樹脂是一類多官能團環氧樹脂，在其分子中有兩個以上的環氧基。脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂是是由二個或二個以上環氧基與脂肪鏈直接相連而成的縮水甘油醚。本發明的環氧樹脂優選為雙酚A型環氧樹脂，例如CYD-128環氧樹脂(湖南省岳陽巴陵石化化工公司)。在本發明的真空注射成型步驟3)中，所述的環氧樹脂可以包括100重量份的雙酚A型環氧樹脂、60～100重量份的固化劑、0.5～2.5重量份的有機胺促進劑、0.1～0.5重量份的有機硅消泡劑。優選地，所述的環氧樹脂可以包括100重量份的雙酚A型環氧樹脂、70～80重量份的固化劑、0.8～1.0重量份的有機胺促進劑、0.2～0.3重量份的有機硅消泡劑。本發明的固化劑、促進劑、消泡劑可以采用本領域已知的那些。作為優選，固化劑選自酸酐固化劑，促進劑可以選自胺基苯酚類促進劑、消泡劑選自有機硅聚合物消泡劑。本發明的一個具體實施方案，所述的環氧樹脂包括100重量份的湖南省岳陽巴陵石化化工公司生產的CYD-128環氧樹脂、60～100重量份的甲基四氫苯酐固化劑、0.5～2.5重量份的嘉興聯興化工新材料有限公司生產的DMP-30促進劑、0.1～0.5重量份的BYK-A530消泡劑。根據本發明的一個優選實施方案，所述的環氧樹脂包括100重量份的湖南省岳陽巴陵石化化工公司生產的CYD-128環氧樹脂、70～80重量份的甲基四氫苯酐固化劑、0.8～1.0重量份的嘉興聯興化工新材料有限公司生產的DMP-30促進劑、0.2～0.3重量份的BYK-A530消泡劑(德國畢克化學公司生產)。注膠完畢后，封閉出膠管與進膠管，然后放入固化裝置中進行固化。為了防止樹脂在固化時放出大量的熱而造成產品開裂，固化方式采用低溫長時固化。根據本發明的成型方法，優選地，在固化步驟4)中，所述的固化過程可以分為三個階段，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。根據本發明的一個具體實施方式，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。根據本發明的成型方法，優選地，所述芯棒預制體的直徑為217～330mm，例如280～320mm。在上述固化步驟完畢后，清理真空袋、進膠管、出膠管等輔材，然后進行脫模、表面加工從而形成實心柱體。本發明的實心柱體可以為復合支柱絕緣子芯棒。本發明通過控制真空注膠成型過程的工藝參數，使得布層浸潤更充分，內部無氣泡和缺陷產生，界面結合優異。本發明將玻璃纖維單向布的玻璃纖維與內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，這樣可以獲得強度相對比較高的絕緣子芯棒。此外，本發明的方法可以快速生產大直徑的絕緣子芯棒。本發明的方法工序合理，并能夠避免材料浪費現象和降低生產成本。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。下面對以下實施例和對比例中使用的原料進行詳細說明：拉擠芯棒：西安高強絕緣電氣有限責任公司生產，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。環氧樹脂配方：CYD-128環氧樹脂甲基四氫苯酐DMP-30促進劑BYK-A530消泡劑100重量份80重量份1.0重量份0.2重量份環氧樹脂原料說明如下：編號名稱生產廠家1CYD-128環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促進劑嘉興聯興化工新材料有限公司4BYK-A530消泡劑德國畢克化學公司實施例11)將直徑為110mm、長度為2600mm的拉擠芯棒的外表面進行噴砂處理，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，從而形成表面粗糙的內芯棒。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％。當卷繞直徑至315mm時形成芯棒預制體。玻璃纖維單向布包括經紗和緯紗，緯紗為滌綸，經紗為玻璃纖維，玻璃纖維與內芯棒的中心軸之間的夾角為0±1°。3)在芯棒預制體的中部的外表面設置塑料導流網作為真空注膠樹脂導流層介質，在所述芯棒預制體的兩端則不設置導流網，不設置導流網的芯棒預制體兩端的長度為80mm，亦即芯棒預制體的兩端分別留出80mm余量。在導流網上環向纏繞三個螺旋管，將芯棒預制體分為四段，三個螺旋管分別通過三通管與進膠管相連通。在導流網外套設真空袋，并將該真空袋密封。真空袋為兩層，且兩層中間鋪設一層溫玻璃纖維氈以改善抽真空效果。對真空袋抽真空至相對真空度為-0.085MPa以下。先通過中間進膠管注入環氧樹脂，該環氧樹脂經過所述螺旋管上的滲透縫，再經導流網導流至芯棒預制體的布層；當環氧樹脂達到中間進膠管兩側的進膠管的管口時再通過全部的進膠管同時進膠，位于芯棒預制體兩端的出膠管則出膠，兩端出膠管出膠在300mm以上時灌注結束，芯棒預制體的布層被完全浸潤。環氧樹脂的注入速度均為400g/min。4)注膠完畢后，將出膠管與進膠管封閉，并置于固化爐進行固化過程，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、出膠管和進膠管等輔材，脫模、表面加工形成實心柱體。將所得產品中取出三個試件，進行性能測試，結果參見表1。表1本發明并不限于上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員可以想到的任何變形、改進、替換均落入本發明的范圍。當前第1頁1 2 3