CN105679464B - 用于电缆弓绞机的高强度复合线缆绞弓的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于电缆弓绞机的高强度复合线缆绞弓的制备方法，它包括：（1）、材料选取：分别选取经过裁剪后形状和尺寸一致的东丽T700碳纤维单向布、K49芳纶纤维单向布和东丽碳纤维方格布；（2）、铺层赋型：将东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布交叉堆叠形成复合层，将2张东丽碳纤维方格布分别作为复合层最外层和最内层，复合层的相邻两层之间涂刷有灌注型环氧树脂，将复合层的厚度控制在4‑16mm之间；（3）、真空成型：将复合层放入真空袋中，室温下抽真空后将复合层取出，进行休整、打磨。本发明的有益效果是制得的复合线缆绞弓重量轻、比强度高、成本低。

Description

用于电缆弓绞机的高强度复合线缆绞弓的制备方法
技术领域
本发明涉及弓绞机领域，尤其涉及用于电缆弓绞机的绞弓的制备方法。
背景技术
线缆弓绞机是利用一对相互对称的绞弓高速旋转来实现绞线功能的，由于旋转速度高，有的甚至达到3000转/分，旋转时离心力特别大，所以对绞弓重量及强度要求比较高。金属绞弓强度高，但密度大，比强度较复合材料低，现通常采用E-玻璃纤维或碳纤维增强复合材料制造。此前江苏某公司的某型号线缆弓绞机采用的是美国进口的碳纤维绞弓，调试过程中，其在接近二分之一处出现了断裂。通过断口分析，造成断裂的主要原因是单一碳纤维制品虽然具有优异的拉伸强度、拉伸模量，低密度，耐疲劳等性能，但碳纤维断裂伸长度低，制品呈脆性，抗动载及局部冲击能力相对不够优秀，在设备快速运转、 承受较大动载的情况下，易发生脆性断裂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的弓绞机用绞弓断裂伸长度低，制品呈脆性，抗动载及局部冲击能力相对不够优秀，易发生脆性断裂，为此提供一种用于电缆弓绞机的高强度复合线缆绞弓的制备方法。
本发明的技术方案是：用于电缆弓绞机的高强度复合线缆绞弓的制备方法，它包括以下步骤：（1）、材料选取：分别选取经过裁剪后形状和尺寸一致的东丽T700碳纤维单向布、K49芳纶纤维单向布和东丽碳纤维方格布，其中东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布张数相同，东丽碳纤维方格布为2张；（2）、铺层赋型：将东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布交叉堆叠形成复合层，将2张东丽碳纤维方格布分别作为复合层最外层和最内层，复合层的相邻两层之间涂刷有灌注型环氧树脂，将复合层的厚度控制在4-16mm之间；（3）、真空成型：将复合层放入真空袋中，室温下抽真空，真空度0~-0.095Mpa，20-40℃固化3-5h后将复合层取出，进行休整、打磨。
本发明的有益效果是选择芳纶纤维作为补充材料，芳纶纤维布的柔性更为突出，抗剪性优秀，而芳纶纤维的抗局部冲击能力强，比较适合于承受动载的构件，芳纶纤维的韧性特别好，它的安全储备系数一般为0.75－0.95，芳纶纤维密度小，产品重量轻，在高速旋转时，可以有效降低离心力，制得的复合线缆绞弓重量轻、比强度高、成本低。
具体实施方式
用于电缆弓绞机的高强度复合线缆绞弓的制备方法，它包括以下步骤：（1）、材料选取：分别选取经过裁剪后形状和尺寸一致的东丽T700碳纤维单向布、K49芳纶纤维单向布和东丽碳纤维方格布，其中东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布张数相同，东丽碳纤维方格布为2张；（2）、铺层赋型：将东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布交叉堆叠形成复合层，将2张东丽碳纤维方格布分别作为复合层最外层和最内层，复合层的相邻两层之间涂刷有灌注型环氧树脂，将复合层的厚度控制在4-16mm之间；（3）、真空成型：将复合层放入真空袋中，室温下抽真空，真空度0~-0.095Mpa，20-40℃固化3-5h后将复合层取出，进行休整、打磨。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：（1）、材料选取：分别选取经过裁剪后形状和尺寸一致的东丽T700碳纤维单向布、K49芳纶纤维单向布和东丽碳纤维方格布，其中东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布都为4张，东丽碳纤维方格布为2张；（2）、铺层赋型：将东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布交叉堆叠形成复合层，将2张东丽碳纤维方格布分别作为复合层最外层和最内层，复合层的相邻两层之间涂刷有灌注型环氧树脂，将复合层的厚度控制在4mm；（3）、真空成型：将复合层放入真空袋中，室温下抽真空，真空度为-0.095Mpa，20℃固化3h后将复合层取出，进行休整、打磨。
实施例2：（1）、材料选取：分别选取经过裁剪后形状和尺寸一致的东丽T700碳纤维单向布、K49芳纶纤维单向布和东丽碳纤维方格布，其中东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布张数为4张，东丽碳纤维方格布为2张；（2）、铺层赋型：将东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布交叉堆叠形成复合层，将2张东丽碳纤维方格布分别作为复合层最外层和最内层，复合层的相邻两层之间涂刷有灌注型环氧树脂，将复合层的厚度控制在10mm；（3）、真空成型：将复合层放入真空袋中，室温下抽真空，真空度为-0.05Mpa，30℃固化4h后将复合层取出，进行休整、打磨。
实施例3：（1）、材料选取：分别选取经过裁剪后形状和尺寸一致的东丽T700碳纤维单向布、K49芳纶纤维单向布和东丽碳纤维方格布，其中东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布张数为6张，东丽碳纤维方格布为2张；（2）、铺层赋型：将东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布交叉堆叠形成复合层，将2张东丽碳纤维方格布分别作为复合层最外层和最内层，复合层的相邻两层之间涂刷有灌注型环氧树脂，将复合层的厚度控制在16mm；（3）、真空成型：将复合层放入真空袋中，室温下抽真空，真空度0Mpa, 40℃固化5h后将复合层取出，进行休整、打磨。
碳纤维绞弓在高速旋转时主要是纵向方向上受拉力，横向受力较少。高速旋转时要求形变小，不影响使用性能。综合考虑成本等因素，树脂优选采用灌注型环氧树脂中的SW2711-A/BS(重量比为100:30)，该树脂体系适合手糊成型，室温固化。力学性能优异，具有高强度、高模量的特性，常用于风力叶片的制造。对玻璃纤维以及碳纤维具有良好浸润性。增强材料采用东丽T700碳纤维单向布（经纬比7:1）、K49芳纶纤维单向布（经纬比4:1）、经纬比1:1东丽碳纤维方格布。单向布具有各向异性，其经向强度远大于纬向强度。步骤（2）的铺层赋型中复合层的相邻两层最好呈±45°铺设，即相邻两层交叉垂直铺设，有利于提高成品的强度和结合稳定度。
本发明创造性的采用芳纶纤维替代碳纤维，它具备仅次于碳纤维的拉伸强度与模量，同时芳纶纤维在以下方面明显优于碳纤维：
1、碳纤维布的抗剪强度较低，易折断；芳纶纤维布的柔性更为突出，抗剪性优秀（需用陶瓷剪刀或电圆锯裁剪）；
2、碳纤维的高弹性模量使其能承受长期静荷载，这是其最为突出的优点，而芳纶纤维的抗局部冲击能力强（从早期用于做防弹衣可以看出），因此比较适合于承受动载的构件；
3、芳纶纤维的韧性特别好，它的安全储备系数一般为0.75－0.95，而碳纤维极限延伸率小，发生的是脆性破坏，破坏前没有一点征兆，所以考虑的安全储备系数一般为0.5～0.7，因而碳纤维与芳纶纤维的强度有效值是相当的；
4、芳纶纤维密度小，产品重量轻，在高速旋转时，可以有效降低离心力。
碳纤维与芳纶纤维材料特性见下表：
通过比较，芳纶纤维材料是理想的延性补强材料。基于以上分析，我们通过反复试制，不断研究改进，最终发明了新型复合线缆绞弓，该型复合线缆绞弓具有重量轻、比强度高、成本低（相比进口板）的特点，在购方的试运转中获得一次性通过。

Claims (3)

1.用于电缆弓绞机的高强度复合线缆绞弓的制备方法，其特征是它包括以下步骤：（1）、材料选取：分别选取经过裁剪后形状和尺寸一致的东丽T700碳纤维单向布、K49芳纶纤维单向布和东丽碳纤维方格布，其中东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布张数相同，东丽碳纤维方格布为2张；（2）、铺层赋型：将东丽T700碳纤维单向布和K49芳纶纤维单向布交叉堆叠形成复合层，将2张东丽碳纤维方格布分别作为复合层最外层和最内层，复合层的相邻两层之间涂刷有灌注型环氧树脂，将复合层的厚度控制在4-16mm之间；（3）、真空成型：将复合层放入真空袋中，室温下抽真空，真空度为0~-0.095Mpa，20-40℃固化3-5h后将复合层取出，进行休整、打磨。
2.如权利要求1所述的用于电缆弓绞机的高强度复合线缆绞弓的制备方法，其特征是所述东丽T700碳纤维单向布的经纬比为7：1，所述K49芳纶纤维单向布的经纬比为4:1，所述东丽碳纤维方格布的经纬比为1:1。
3.如权利要求1或2所述的用于电缆弓绞机的高强度复合线缆绞弓的制备方法，其特征是所述步骤（2）中复合层的相邻两层呈±45°铺设。
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