CN114822942A - 一种柔性复合材料加强芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性复合材料加强芯及其制备方法,属于架空输电导线技术领域,一种柔性复合材料加强芯包括若干复合纤维丝和若干钢丝,若干所述复合纤维丝和若干所述钢丝复合形成加强芯,通过在复合纤维丝芯棒中加入钢丝,保持碳纤维复合芯导线具有强度大、载流量大、耐热性好、线膨胀系数小、重量轻、耐腐蚀性能好的特点,同时提高芯棒抗弯曲、抗剪切能力,使芯棒不易折断损伤,提高芯棒的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及架空输电导线技术领域,具体是一种柔性复合材料加强芯及其制备方法。
背景技术
架空输电导线作为输送电力的载体,在输电线路中占有极为重要的地位。长期以来,架空导线主要使用钢芯铝绞线(aluminum conductor steel reinforced,ACSR)。为安全可靠地多输送电力,各国的科技工作者不断努力寻求理想的架空输电线路用导线,以取代传统的各种导线。20 世纪90 年代,人们尝试用有机复合材料代替金属材料来制作导线的芯材,并已开发出几种复合材料合成芯导线。其中,碳纤维复合芯导线具有强度大、载流量大、耐热性好、线膨胀系数小、重量轻、耐腐蚀性能好等特点,是一种全新概念的架空输电线路用导线。
20 世纪90 年代,人们尝试用有机复合材料代替金属材料来制作导线的芯材,并已开发出几种复合材料合成芯导线。其中,碳纤维复合芯导线具有强度大、载流量大、耐热性好、线膨胀系数小、重量轻、耐腐蚀性能好等特点,是一种全新概念的架空输电线路用导线。然而,碳纤维芯导线在抗剪切和挤压方面的性能被认为不如钢芯铝绞线,为此我们提出一种柔性复合材料加强芯及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性复合材料加强芯,它可以实现提高芯棒抗弯曲、抗剪切能力,使芯棒不易折断损伤,提高芯棒的安全性。
本发明的第二个目的在于提供上述柔性复合材料加强芯的制备方法。
为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案:
一种柔性复合材料加强芯,包括若干复合纤维丝和若干钢丝,若干所述复合纤维丝和若干所述钢丝复合形成加强芯。
上述柔性复合材料加强芯的制备方法,所述复合纤维丝为碳纤维、玻璃纤维、芳纶中的一种或者多种。
作为本发明的一种优选方案,所述复合纤维丝设置有多束,钢丝设置有一束,所述复合方式为多束所述复合纤维丝环绕钢丝绞合成型。
作为本发明的一种优选方案,所述复合纤维丝设置有多束,钢丝设置有多束,所述复合方式为多束所述复合纤维丝和多束钢丝交错绞合成型。
作为本发明的一种优选方案,所述复合方式为所述复合纤维丝环绕钢丝后浸润环氧树脂和聚氨酯中的一种或者多种后经过高温固化成型。
作为本发明的一种优选方案,所述复合方式为多束钢丝在复合纤维丝内浸润环氧树脂和聚氨酯中一种或者多种后经过高温固化成型。
作为本发明的一种优选方案,多个上述所述高温固化成型后的棒料通过绞合成型。
上述柔性复合材料加强芯的测试金具,包括测试拉耳、线芯座、线芯夹和保护环,所述加强芯的两端分别插设于两个线芯夹内,且两个线芯夹的外端均与一个保护环螺纹连接,两个所述线芯夹相对一侧套设有线芯座,对应两个线芯夹设置有两个测试拉耳,所述保护环螺纹连接于测试拉耳内腔里端,且线芯座螺纹连接与测试拉耳的内腔外端。
作为本发明的一种优选方案,测试金具还包括清理拉耳,所述清理拉耳的内腔设置有与保护环外壁相匹配的外螺纹。
上述柔性复合材料加强芯的测试方法,包括以下几个步骤:
S1、准备70D标距、400mm长的复合芯棒,将各单棒劈成单股,并用100至400目砂纸分别打磨每根单棒两端200mm长位置;
S2、测试金具使用前观察测试金具内是否有杂质;
S3、将劈开后的复合芯棒一头绑在一起装上线芯夹,头部伸出5mm-10mm;
S4、装上线芯座;
S5、将线芯夹尾部的保护环拧上,拧至与线芯夹尾部齐平;
S6、装上测试拉耳,用扳手将测试拉耳拧紧;
S7、芯棒另一头操作步骤重复S1-S5步骤;
S8、测试金具装好后,通过两头的测试拉耳连接测试设备做拉伸强度检验;
S9、做完复合芯棒拉伸强度后取出试样并将残样锯除;
S10、将测试拉耳拧下后把线芯座掉头重新旋入测试拉耳内并拧到螺纹底部,不可拧紧;
S11、将保护环取下后装上清理拉耳同样拧到螺纹底部,不可拧紧;
S12、将测试金具装上拉伸试验机后手动将其拔出;
S13、取出线芯夹里的残样后用酒精和棉球清洗线芯夹内壁,等晾干或吹干后可以进行下一个样品检验。
相比于现有技术,本发明的优点在于:
1、本方案在芯棒中加入钢丝,保持碳纤维复合芯导线具有强度大、载流量大、耐热性好、线膨胀系数小、重量轻、耐腐蚀性能好的特点,同时提高芯棒抗弯曲、抗剪切能力,使芯棒不易折断损伤,提高芯棒的安全性。
2、本方案通过多种制备方法,制备出符合不同工作需求的电缆,保证电缆强度的同时控制电缆生产成本。
3、本方案通过设置的测试金具,通过测试金具的对加强芯的夹持,便于拉伸测试设备的侧壁,并且通过测试拉耳、线芯座和线芯夹的配合使得测试金具能够重复使用,有效降低了测试成本。
附图说明
图1为本发明的实施例1中芯棒的截面图。
图2为本发明的实施例2中芯棒的截面图。
图3为本发明的实施例3中芯棒的截面图。
图4为本发明的实施例4中芯棒的截面图。
图5为本发明的实施例5中芯棒的截面图。
图6为本发明的实施例5中芯棒的截面图。
图7为本发明的实施例6中测试金具的立体图。
图8为本发明的实施例6中测试金具的正剖视图。
图9为本发明的实施例6中测试金具清理时的结构图。
图10为本发明的实施例6中线芯夹的侧视图。
图中标号说明:
1、复合纤维丝;2、钢丝;3、测试拉耳;4、线芯座;5、线芯夹;6、保护环;7、清理拉耳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参阅图1,一种柔性复合材料加强芯,包括若干复合纤维丝1和若干钢丝2,若干复合纤维丝1和若干钢丝2复合形成加强芯。
具体的,复合纤维丝1为碳纤维、玻璃纤维、芳纶中的一种或者多种。钢丝2的材质型号是301、302、304、304L、316、316L、310、310S、321中的一种,且每根钢丝2直径为0.1mm-4.0mm,钢丝2的伸长率尽量与纤复合纤维丝1一致,保证一体,在拉伸或弯曲后不产生界面。
一种柔性复合材料加强芯的制备方法,复合纤维丝1设置有多束,钢丝2设置有一束,复合方式为多束复合纤维丝1环绕钢丝2绞合成型。
实施例2
请参阅图2,本实施中其他结构与实施例相同,所不同的是,一种柔性复合材料加强芯的制备方法,复合纤维丝1设置有多束,钢丝2设置有多束,复合方式为多束复合纤维丝1和多束钢丝2交错绞合成型。
实施例3
请参阅图3,本实施中其他结构与实施例相同,所不同的是,一种柔性复合材料加强芯的制备方法,复合方式为复合纤维丝1环绕钢丝2后浸润环氧树脂和聚氨酯中的一种或者多种后经过高温固化成型。
本实施例中,在钢丝2上涂抹偶联剂,使钢丝2与树脂基体能够粘接。
实施例4
请参阅图4,本实施中其他结构与实施例相同,所不同的是,一种柔性复合材料加强芯的制备方法,复合方式为多束钢丝2在复合纤维丝1内浸润环氧树脂和聚氨酯中一种或者多种后经过高温固化成型。
本实施例中,在钢丝2上涂抹偶联剂,使钢丝2与树脂基体能够粘接。
实施例5
请参阅图5-6,本实施中其他结构与实施例3或4相同,所不同的是,一种柔性复合材料加强芯的制备方法,使用多个实施例3或4中高温固化成型后的棒料通过绞合成型。
实施例6
请参阅图7-10,一种柔性复合材料加强芯的测试金具,包括测试拉耳3、线芯座4、线芯夹5和保护环6,加强芯的两端分别插设于两个线芯夹5内,且两个线芯夹5的外端均与一个保护环6螺纹连接,两个线芯夹5相对一侧套设有线芯座4,对应两个线芯夹5设置有两个测试拉耳3,保护环6螺纹连接于测试拉耳3内腔里端,且线芯座4螺纹连接与测试拉耳3的内腔外端。
具体的,测试金具还包括清理拉耳7,清理拉耳7的内腔设置有与保护环6外壁相匹配的外螺纹。
具体的,测试金具使用具有高硬度及高耐磨性的马氏体不锈钢材料4Cr13加工成型。
具体的,线芯夹5夹持端内壁为梅花形,可以与单股芯棒紧密贴合,提高绞合型芯棒的拉伸强度,从而提高测试结果的准确性。
实施例7
一种柔性复合材料加强芯的测试方法,包括以下几个步骤:
S1、准备70D标距、400mm长的复合芯棒,将各单棒劈成单股,并用100至400目砂纸分别打磨每根单棒两端200mm长位置;
S2、测试金具使用前观察测试金具内是否有杂质;
S3、将劈开后的复合芯棒一头绑在一起装上线芯夹5,头部伸出5mm-10mm;
S4、装上线芯座4;
S5、将线芯夹5尾部的保护环6拧上,拧至与线芯夹5尾部齐平;
S6、装上测试拉耳3,用扳手将测试拉耳3拧紧;
S7、芯棒另一头操作步骤重复S1-S5步骤;
S8、测试金具装好后,通过两头的测试拉耳3连接测试设备做拉伸强度检验;
S9、做完复合芯棒拉伸强度后取出试样并将残样锯除;
S10、将测试拉耳3拧下后把线芯座4掉头重新旋入测试拉耳3内并拧到螺纹底部,不可拧紧;
S11、将保护环6取下后装上清理拉耳7同样拧到螺纹底部,不可拧紧;
S12、将测试金具装上拉伸试验机后手动将其拔出;
S13、取出线芯夹5里的残样后用酒精和棉球清洗线芯夹5内壁,等晾干或吹干后可以进行下一个样品检验。
以上,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种柔性复合材料加强芯,其特征在于:包括若干复合纤维丝(1)和若干钢丝(2),若干所述复合纤维丝(1)和若干所述钢丝(2)复合形成加强芯。
2.根据权利要求1所述的一种柔性复合材料加强芯的制备方法,其特征在于:所述复合纤维丝(1)为碳纤维、玻璃纤维、芳纶中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的一种柔性复合材料加强芯的制备方法,其特征在于:所述复合纤维丝(1)设置有多束,钢丝(2)设置有一束,所述复合方式为多束所述复合纤维丝(1)环绕钢丝(2)绞合成型。
4.根据权利要求1所述的一种柔性复合材料加强芯的制备方法,其特征在于:所述复合纤维丝(1)设置有多束,钢丝(2)设置有多束,所述复合方式为多束所述复合纤维丝(1)和多束钢丝(2)交错绞合成型。
5.根据权利要求1所述的一种柔性复合材料加强芯的制备方法,其特征在于:所述复合方式为所述复合纤维丝(1)环绕钢丝(2)后浸润环氧树脂和聚氨酯中的一种或者多种后经过高温固化成型。
6.根据权利要求1所述的一种柔性复合材料加强芯的制备方法,其特征在于:所述复合方式为多束钢丝(2)在复合纤维丝(1)内浸润环氧树脂和聚氨酯中一种或者多种后经过高温固化成型。
7.根据权利要求5或6所述的一种柔性复合材料加强芯的制备方法,其特征在于:多个所述高温固化成型后的棒料通过绞合成型。
8.根据权利要求1所述的一种柔性复合材料加强芯的测试金具,其特征在于:包括测试拉耳(3)、线芯座(4)、线芯夹(5)和保护环(6),所述加强芯的两端分别插设于两个线芯夹(5)内,且两个线芯夹(5)的外端均与一个保护环(6)螺纹连接,两个所述线芯夹(5)相对一侧套设有线芯座(4),对应两个线芯夹(5)设置有两个测试拉耳(3),所述保护环(6)螺纹连接于测试拉耳(3)内腔里端,且线芯座(4)螺纹连接与测试拉耳(3)的内腔外端。
9.根据权利要求8所述的一种柔性复合材料加强芯的测试金具,其特征在于:还包括清理拉耳(7),所述清理拉耳(7)的内腔设置有与保护环(6)外壁相匹配的外螺纹。
10.根据权利要求9所述的一种柔性复合材料加强芯的测试方法,其特征在于,包括以下几个步骤:
S1、准备70D标距、400mm长的复合芯棒,将各单棒劈成单股,并用100至400目砂纸分别打磨每根单棒两端200mm长位置;
S2、测试金具使用前观察测试金具内是否有杂质;
S3、将劈开后的复合芯棒一头绑在一起装上线芯夹(5),头部伸出5mm-10mm;
S4、装上线芯座(4);
S5、将线芯夹(5)尾部的保护环(6)拧上,拧至与线芯夹(5)尾部齐平;
S6、装上测试拉耳(3),用扳手将测试拉耳(3)拧紧;
S7、芯棒另一头操作步骤重复S1、-S5、步骤;
S8、测试金具装好后,通过两头的测试拉耳(3)连接测试设备做拉伸强度检验;
S9、做完复合芯棒拉伸强度后取出试样并将残样锯除;
S10、将测试拉耳(3)拧下后把线芯座(4)掉头重新旋入测试拉耳(3)内并拧到螺纹底部,不可拧紧;
S11、将保护环(6)取下后装上清理拉耳(7)同样拧到螺纹底部,不可拧紧;
S12、将测试金具装上拉伸试验机后手动将其拔出;
S13、取出线芯夹(5)里的残样后用酒精和棉球清洗线芯夹(5)内壁,等晾干或吹干后可以进行下一个样品检验。
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