I. Preparazione delle materie prime fondamentali
Materiale rinforzante: Fasci continui di fibre di vetro prive di alcali-che garantiscono un'elevata resistenza assiale. La densità lineare e l'uniformità della tensione devono essere rigorosamente controllate.
Materiale della matrice: Resina epossidica (o resina vinilestere) miscelata con agente indurente, accelerante e agente distaccante interno. Il rapporto deve essere formulato con precisione per garantire velocità di polimerizzazione e proprietà meccaniche.
Materiali ausiliari: agente di accoppiamento silanico (per migliorare il legame dell'interfaccia fibra-resina), adesivo (per la successiva combinazione con guaina e raccordi) e gomma siliconica (per guaina).
II. Stampaggio per pultrusione (produzione di corpi di barre centrali)
Impregnazione della fibra: I fasci continui di fibra di vetro vengono appiattiti attraverso una cantra e completamente immersi nell'adesivo in resina epossidica in un serbatoio di resina, con contenuto di resina uniforme controllato.
Preformatura e disposizione del filato: I fasci di fibre impregnate passano attraverso uno stampo di preformatura per eliminare le bolle d'aria e disporre la direzione delle fibre, garantendo un allineamento assiale parallelo.
Riscaldamento, polimerizzazione e pultrusione: I fasci di fibre entrano in uno stampo riscaldante (120–160 gradi). Spinta da una macchina a trazione continua, la resina subisce una rapida reticolazione e indurimento per formare una densa bacchetta in fibra di vetro epossidica. Lo stampo calibra il diametro per garantire la tolleranza del diametro esterno dell'asta centrale (solitamente ± 0,1 mm).
Taglio e ispezione iniziale: L'asta viene tagliata alla lunghezza progettata, seguita da ispezioni di aspetto, diametro, rettilineità e proprietà meccaniche di base (ad esempio, resistenza alla flessione, resistenza alla trazione).
III. Trattamento superficiale dell'asta centrale (garantendo il collegamento dell'interfaccia)
Levigatura/Sabbiatura: La molatura meccanica o la sabbiatura vengono utilizzate per rimuovere residui di resina e bave superficiali, aumentando la ruvidità della superficie (Ra controllato a 1,6–3,2μm).
Pulizia e asciugatura: La superficie viene pulita con alcol o acqua deionizzata per rimuovere macchie di olio e polvere, quindi asciugata a 80–100 gradi per 30–60 minuti per eliminare completamente l'umidità.
Rivestimento dell'agente di accoppiamento: Un agente di accoppiamento silanico (ad esempio, KH-550) viene applicato uniformemente, quindi essiccato all'aria a temperatura ambiente o cotto a bassa temperatura per formare uno strato di transizione chimica, migliorando la forza di adesione tra l'asta centrale e la gomma siliconica.
IV. Compound della guaina (isolamento e protezione)
| Processo | Fluire | Scenario applicativo |
|---|---|---|
| Vulcanizzazione per iniezione | L'asta centrale viene posizionata in uno stampo e viene iniettata gomma siliconica vulcanizzata ad alta temperatura (HTV), seguita da vulcanizzazione a 160–180 gradi per 10–20 minuti per modellare integralmente la guaina e le coperture | Produzione di massa, strutture complesse (ad es. capannoni di grande diametro, design a più-capannoni) |
| Vulcanizzazione per estrusione | La gomma siliconica mista viene rivestita sull'asta centrale tramite un estrusore, quindi entra continuamente in un tubo di vulcanizzazione (180–200 gradi) per la vulcanizzazione e i capannoni vengono successivamente lavorati | Tipo di asta lunga-, forma a capannone semplice, adatta per la produzione continua-a lunga distanza |
V. Post-trattamento e controllo qualità
Fine del trattamento: La guaina su entrambe le estremità è spogliata per esporre l'asta centrale per la crimpatura con i raccordi, garantendo che la superficie di crimpatura sia pulita e priva di macchie di olio.
Connessione adatta: I raccordi in acciaio zincato o in lega di alluminio sono saldamente collegati a entrambe le estremità dell'asta centrale tramite crimpatura idraulica e vengono testate la resistenza della crimpatura e la tenuta dell'interfaccia.
Ispezione finale:
Prestazioni meccaniche: Vengono condotti test di trazione, flessione e torsione per garantire che le prestazioni soddisfino o superino il carico di progetto (ad esempio, maggiore o uguale a 600 MPa).
Prestazioni elettriche: Vengono eseguiti test di tensione di resistenza alla frequenza industriale, scarica parziale e perdita dielettrica per eliminare i difetti interni.
Ispezione dell'interfaccia: Viene eseguito il rilevamento dei difetti a ultrasuoni o l'ispezione a raggi X- per confermare l'assenza di distacco o delaminazione tra l'asta centrale e la guaina, nonché tra l'asta centrale e i raccordi.
Punti chiave del processo
Parametri di pultrusione: Il gradiente di temperatura dello stampo, la velocità di trazione (0,5–2 m/min) e la viscosità della resina devono essere abbinati accuratamente per evitare porosità e slittamento delle fibre.
Controllo del legame: L'uniformità del rivestimento dell'agente accoppiante, della temperatura e del tempo di asciugatura influiscono direttamente sull'affidabilità dell'interfaccia, che è fondamentale per prevenire guasti interni.
Processo di vulcanizzazione: Il grado di vulcanizzazione della gomma siliconica deve essere maggiore o uguale al 90% per evitare una ridotta resistenza all'invecchiamento e prestazioni di isolamento causate dalla sotto-vulcanizzazione.
Problemi comuni e soluzioni
Debonding dell'interfaccia: Ottimizzare la rugosità della sabbiatura, selezionare un agente di accoppiamento adatto e controllare rigorosamente l'asciugatura e la rimozione dell'umidità.
Piegatura dell'asta centrale: Garantire una tensione uniforme delle fibre, una temperatura dello stampo simmetrica e una velocità di trazione stabile durante la pultrusione.
Bolle d'aria interne: Garantire un completo degasaggio della resina, uno scarico d'aria sufficiente durante la preformatura e ridurre la velocità di pultrusione.