I. Preparación de materias primas básicas
Material de refuerzo: Haces continuos de fibra de vidrio sin álcali-, que proporcionan una alta resistencia axial. La densidad lineal y la uniformidad de la tensión deben controlarse estrictamente.
Material de la matriz: Resina epoxi (o resina de éster vinílico) mezclada con agente de curado, acelerador y agente desmoldante interno. La relación debe formularse con precisión para garantizar la velocidad de curado y las propiedades mecánicas.
Materiales auxiliares: Agente de acoplamiento de silano (para mejorar la unión de la interfaz de fibra-resina), adhesivo (para combinación posterior con funda y accesorios) y caucho de silicona (para funda).
II. Moldeo por pultrusión (fabricación de cuerpos de varilla central)
Impregnación de fibras: Los haces continuos de fibra de vidrio se aplanan a través de una fileta y se sumergen completamente en adhesivo de resina epoxi en un tanque de resina, con un contenido de resina uniforme controlado.
Preformado y disposición del hilo.: Los haces de fibras impregnadas pasan a través de un troquel de preformado para eliminar las burbujas de aire y ordenar la dirección de las fibras, asegurando una alineación axial paralela.
Calentamiento, curado y pultrusión: Los haces de fibras entran en un molde calefactor (120-160 grados). Impulsada por una máquina de tracción continua, la resina se reticula y cura rápidamente para formar una densa varilla de fibra de vidrio epoxi. El molde calibra el diámetro para garantizar la tolerancia del diámetro exterior de la varilla central (normalmente ±0,1 mm).
Corte e inspección inicial: La varilla se corta a la longitud diseñada, seguido de inspecciones de apariencia, diámetro, rectitud y propiedades mecánicas básicas (p. ej., resistencia a la flexión, resistencia a la tracción).
III. Tratamiento de la superficie de la varilla central (garantizando la unión de la interfaz)
Rectificado/chorro de arena: Se utiliza esmerilado mecánico o chorro de arena para eliminar los residuos de resina y las rebabas de la superficie, lo que aumenta la rugosidad de la superficie (Ra controlado a 1,6–3,2 μm).
Limpieza y Secado: La superficie se limpia con alcohol o agua desionizada para eliminar las manchas de aceite y el polvo, luego se seca a 80-100 grados durante 30-60 minutos para eliminar completamente la humedad.
Recubrimiento de agente de acoplamiento: Se aplica uniformemente un agente de acoplamiento de silano (p. ej., KH-550), luego se seca al aire a temperatura ambiente o se hornea a baja temperatura para formar una capa de transición química, lo que mejora la fuerza de unión entre la varilla central y el caucho de silicona.
IV. Compuesto de funda (aislamiento y protección)
| Proceso | Fluir | Escenario de aplicación |
|---|---|---|
| Vulcanización por inyección | La varilla central se coloca en un molde y se inyecta caucho de silicona vulcanizado a alta-temperatura (HTV), seguido de una vulcanización a 160-180 grados durante 10-20 minutos para moldear integralmente la funda y los cobertizos. | Producción en masa, estructuras complejas (p. ej., cobertizo de gran diámetro, diseño de múltiples-cobertizos) |
| Vulcanización por extrusión | Se recubre la varilla del núcleo con caucho de silicona mezclado mediante una extrusora, luego ingresa continuamente a un tubo de vulcanización (180 a 200 grados) para la vulcanización y los cobertizos se procesan posteriormente. | Tipo de varilla-larga, forma de cobertizo simple, adecuada para producción continua a larga-distancia |
V. Post-tratamiento y control de calidad
Finalizar el tratamiento: Se quita la funda en ambos extremos para exponer la varilla central para engarzar con accesorios, asegurando que la superficie de engarce esté limpia y libre de manchas de aceite.
Conexión de montaje: Los accesorios de acero galvanizado o aleación de aluminio se conectan firmemente a ambos extremos de la varilla central mediante engarzado hidráulico, y se prueban la resistencia del engarzado y la estanqueidad de la interfaz.
Inspección final:
Rendimiento mecánico: Se realizan pruebas de tracción, flexión y torsión para garantizar que el rendimiento cumpla o supere la carga de diseño (p. ej., mayor o igual a 600 MPa).
Rendimiento eléctrico: Se realizan pruebas de tensión soportada de frecuencia industrial, descarga parcial y pérdida dieléctrica para eliminar defectos internos.
Inspección de interfaz: Se lleva a cabo una detección de fallas ultrasónica o una inspección por rayos X-para confirmar que no haya desunión ni delaminación entre la varilla central y la vaina, así como entre la varilla central y los accesorios.
Puntos clave del proceso
Parámetros de pultrusión: El gradiente de temperatura del molde, la velocidad de tracción (0,5 a 2 m/min) y la viscosidad de la resina deben coincidir con precisión para evitar la porosidad y el deslizamiento de las fibras.
Control de vinculación: La uniformidad del recubrimiento del agente de acoplamiento, la temperatura de secado y el tiempo de secado afectan directamente la confiabilidad de la interfaz, que es el núcleo para prevenir la descomposición interna.
Proceso de vulcanización: El grado de vulcanización del caucho de silicona debe ser mayor o igual al 90% para evitar una reducción de la resistencia al envejecimiento y del rendimiento del aislamiento causada por una sub-vulcanización.
Problemas comunes y soluciones
Desunión de la interfaz: Optimice la rugosidad del chorro de arena, seleccione un agente de acoplamiento adecuado y controle estrictamente el secado y la eliminación de humedad.
Doblado de varilla central: Asegure una tensión uniforme de la fibra, una temperatura del molde simétrica y una velocidad de tracción estable durante la pultrusión.
Burbujas de aire internas: Asegure una desgasificación completa de la resina, una salida de aire suficiente durante el preformado y reduzca la velocidad de pultrusión.