专利名称：复合材料绝缘传动构件整体成型工艺及绝缘传动构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及高压电力设备上的绝缘传动部件，尤其涉及复合材料绝缘传动构件整体 成型工艺以及高压断路器上传递拉伸、扭转载荷的绝缘传动构件。
技术背景绝缘扭杆、绝缘拉杆等绝缘传动构件是高压断路器、GIS等电力设备上的关键部件， 质量好坏直接影响上述设备乃至整个电网运行的可靠性与安全性。所以，高压断路器等 设备的生产厂家都对绝缘扭杆、绝缘拉杆等绝缘传动构件提出了较高的机械性能与电气 性能要求。目前，高压断路器等设备使用的传递扭力的绝缘扭杆大多是氧化铝填充环氧树脂浇 铸体镶嵌金属嵌件形式制品，该种结构形式产品不能承受大力矩载荷，且环氧树脂浇铸 体的质量分散性大，产品必须严格检验，即使如此，设备运行的可靠性也不高。如果采 用真空浸渍管粘结金属嵌件形式的产品，测试结果显示，受到胶粘剂性能的限制，这种 粘结方式生产的产品的金属附件的粘结强度也不能满足大扭转载荷的要求。高压断路器等设备使用的传递拉力的绝缘拉杆大多采用无碱玻璃纤维增强环氧树脂 复合材料管为绝缘体，该复合材料管采用真空压力浸胶工艺生产，按设计要求截取一定 长度，复合材料管两端与金属嵌件之间靠胶粘剂粘结。为了提高粘结强度，有人在金属 嵌件上加工出多条深度为0.3 0.7mm环形沟槽，将绝缘管与金属嵌件接触的部分加工粗 糙，表面粗糙度Ra为12.5 50um，然后在二者之间填充环氧胶粘剂，将二者粘结在一 起。受到胶粘剂性能的限制，这种粘结方式生产的产品的机械性能仍然偏低，不能满足 高机械负荷的开关设备的使用要求。同时，受到粘结工艺的限制，绝缘管与金属嵌件的 粘结过程容易产生胶粘剂流挂和填充不满等质量隐患。 发明内容本发明要解决的技术问题是弥补现有技术的不足，提供一种可提高产品机械性能和 质量稳定性、降低产品孔隙率的复合材料绝缘传动构件整体成型工艺，以及抗拉、抗扭 能力强的绝缘传动构件。一种复合材料绝缘传动构件整体成型工艺，其步骤为-(1) 、芯模组装与铺层设置在芯模的两端分别套设并固定一金属嵌件，将增强材料 铺层巻绕在芯模和金属嵌件的外表面后装入模具中，所述增强材料包括无碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维布和涤纶布；(2) 、真空干燥处理使模具中压力在100Pa以下、温度在80 11(TC之间，保持该条 件，对增强材料进行真空干燥处理2 5小时；(3) 、树脂注射在模具中压力为500 1500Pa的条件下，利用树脂传递模塑注射 机将树脂注入模腔，封闭模具与真空系统相连的一端，调整注射机使模具内液压达到 1.5 4.5MPa，保持20 60分钟；(4) 、固化与脱模将充满树脂的模具一端封闭，另一端敞口放置在加热炉中，在 0.4 0.8MPa的压力下加热固化，固化温度程序为从室温升温到80 100'C，保温 1.5 2.5小时；继续升温到120 140°C，保温1.5 2.5小时；再升温到155 165'C， 保温2.0 3.5小时，泄压，自然降至室温，取出模具，脱模，得到两端带金属嵌件的复 合材料坯体；(5) 、后加工和附件组装用车削加工方法去掉产品坯体两端金属嵌件上的树脂和复 合材料余量，将连接附件装配在金属嵌件上成为绝缘传动构件成品。所述步骤(3)中，树脂由A、 B两种组份混合而成，其中A组份包括环氧树脂、环 氧树脂活性增韧剂和偶联剂，其质量配比为环氧树脂1000份、环氧树脂活性增韧剂 45 55份、偶联剂10 20份；B组分包括酸酐和促进剂，其质量配比为酸酐 1000份、促进剂2 8份；树脂在注入模具的同时完成A、 B两组分的混配，其配 比为A: B=l: 0.75~0.90。所述步骤(l)中，金属嵌件上与绝缘复合材料的结合处开设有沟槽，巻绕增强材料时， 用无碱玻璃纤维布和无碱玻璃纤维填满金属嵌件上的沟槽，并包覆于金属嵌件和芯模的 夕卜表面。所述步骤(l)中，固定金属嵌件与巻绕增强材料的芯模采用金属制作，最终从产品坯 体中脱出形成管状绝缘传动构件，或者采用无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制作， 最终保留在产品坯体中形成棒状绝缘传动构件。一种整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，它包括整体成型的带金属嵌件部的 复合材料绝缘管以及连接附件，所述金属嵌件部位于复合材料绝缘管的两端并镶嵌于管 体上，连接附件通过金属嵌件部与复合材料绝缘管相连。所述管体由无碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维布和涤纶布增强环氧树脂复合材料制成，5所述涤纶布设有两层，分位于管体的内壁和外壁，无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布位于 两涤纶布层之间并包裹于金属嵌件部上，所述金属嵌件部与管体相接的一端设有可减少 金属嵌件部端部场强集中的圆角。所述金属嵌件部上与管体的结合处开设有一条或一条以上的沟槽，所述沟槽内填设 无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。一种整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动棒，它包括整体成型的带金属嵌件部的 复合材料绝缘棒以及连接附件，所述金属嵌件部套设于无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合 材料芯棒两端并于芯棒与金属嵌件部的外表面巻绕增强材料层后整体成型为复合材料绝 缘棒，所述连接附件通过金属嵌件部与复合材料绝缘棒相连。所述复合材料绝缘传动棒的增强材料层包括无碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维布和涤纶 布，所述无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布包覆于芯棒与金属嵌件部上，涤纶布包覆于无 碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布的外表面，所述金属嵌件部与增强材料层相接的一端设有 可减少金属嵌件部端部场强集中的圆角。所述金属嵌件部上与增强材料层结合处开设有一条或一条以上的沟槽，所述沟槽内 填设无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。与现有技术相比，本发明的优点就在于1、该工艺是先将金属嵌件预埋在增强材料层中，经过真空干燥、真空辅助树脂传递 模塑注射成型、固化脱模、后加工和组装附件后得到带金属嵌件的绝缘传动构件， 一方 面简化两端带金属附件的绝缘传动构件的生产工艺，另一方面，通过本工艺的采用，可 以生产机械性能更高的绝缘传动构件，以满足电气设备的更高要求，将绝缘拉杆、绝缘 扭杆等产品的性能与质量向前推进一大步。真空干燥处理除去增强材料的水分，并排除 模具内的空气，有利于树脂充模和树脂对增强材料的浸润。采用真空辅助树脂传递模塑 (Resin Transfer Molding)工艺专用的树脂传递模塑注射机(下称RTM注射机)进行 环氧树脂注射，树脂注射完成后用RTM注射机使模具内的树脂达到比较高的压力，并 保持一定时间，以增强树脂对增强材料的浸润效果，进一步减少产品中的气隙；产品固 化在一个可以加压的加热炉中进行，树脂凝胶前对其施加压力，可以使绝缘复合材料更 致密，以上两项措施最大限度减少了绝缘复合材料中的气隙，使产品电气性能更好。金 属嵌件上与复合材料的结合处开设有截面为U型的沟槽，增强材料铺设时，将沟槽中填 满无碱玻璃纤维布和无碱玻璃纤维增强材料，树脂浸润增强材料并固化后成为复合材料，这样，在粘结的基础上，还实现了复合材料与金属嵌件的机械咬合，不仅提高绝缘传动 构件的抗拉、抗扭性能，而且免去了金属嵌件的粘结过程，可消除粘结引起的许多缺陷。 芯模可采用金属或无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制作，金属芯模最终从产品坯体 中脱出可得到整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，无碱玻璃纤维增强环氧树脂复 合材料芯模最终保留在产品坯体中可得到整体成型带嵌件的复合材料绝缘传动棒。2、 采用本工艺可生产出整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动构件，复合材料绝缘 传动构件上都带有整体成型的金属嵌件，是一种整体成型的结构，金属嵌件与复合绝缘 材料之间的结合不需要通过胶粘实现，可免去粘结工序；同时，相比于现有技术中用胶 粘剂将绝缘材料和金属嵌件连接在一起的结构，本工艺生产的绝缘传动构件的机械性能 和质量稳定性都有较大提高，生产工艺得到简化，生产效率得到提高。3、 采用本工艺可生产出层间电气绝缘强度高的复合材料绝缘传动构件。真空辅助的 树脂传递、高压下树脂对增强材料的浸渍及压力固化等措施，可使绝缘复合材料中的气 隙更少，所以，层间电气绝缘强度更高。4、 绝缘传动管的管体、绝缘传动棒的复合材料和芯棒都是由无碱玻璃纤维、无碱玻 璃纤维布和涤纶布增强，无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布主要起增强作用，涤纶布包覆 于无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布内外表面，主要起防腐的作用。5、 金属嵌件部上开设的截面为U型的沟槽，可根据传动构件的机械性能要求和复合 材料的力学性能确定数量、方向和截面尺寸，在产品的制作过程中用无碱玻璃纤维将其 填满并浸渍树脂，树脂固化后，实现复合材料与金属嵌件部的牢固结合，从而提高结合 处的抗扭性能、抗拉性能。6、 金属嵌件部与复合材料接触的一端的圆角，根据金属嵌件部形状对电场分布的影 响设计，可减少金属嵌件部端部的场强集中。
图1是实施例1的立体图； 图2是实施例1的主视图；图3是图2中金属嵌件部与管体相接处的放大图； 图4是实施例1的金属嵌件部的立体图； 图5是实施例2的立体图； 图6是实施例2的主视图；图7是图6中金属嵌件部与复合材料层相接处的放大图；图8是实施例2的第一金属嵌件部的立体图；图9是实施例2的第二金属嵌件部的立体图；图IO是本发明复合材料绝缘管的坯体示意图；图11是本发明复合材料绝缘管的坯体经车削加工后的示意图；图12是发明的复合绝缘传动构件整体成型工艺的流程图；图13是缝合成整体结构的增强材料层的展开图。图中各标号表示1、复合材料绝缘管 2、连接附件3、复合材料绝缘棒 11、管体12、金属嵌件部 13、金属芯模14、沟槽 15、圆角31、芯棒 32、复合材料层120、第一金属嵌件部 121、第二金属嵌件部131、 无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层132、 涤纶布增强环氧树脂复合材料层141、轴向沟槽 142、环向沟槽具体实施方式
本发明的复合绝缘传动构件整体成型工艺的流程图如图12所示，该工艺步骤为 一种复合材料绝缘传动构件整体成型工艺，其步骤为-(1)、芯模组装与铺层设置在芯模的两端分别套设并固定一带截面为U型的沟槽14 的金属嵌件，将增强材料铺层巻绕于芯模和金属嵌件的外表面，并用增强材料扎紧两端 后装入模具中，该模具的两端均设有阀门， 一端用于与真空系统连接，另一端用于与RTM注射机连接。可选用金属或无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制作的棒材作为芯模。金属芯模13用于制作整体成型带嵌件的复合材料绝缘传动管，无碱玻璃纤维增强环氧树 脂复合材料棒制成的芯模用于制作整体成型带嵌件的复合材料绝缘传动棒。增强材料包 括无碱玻璃纤维布、无碱玻璃纤维和涤纶布，在绕设增强材料时需用无碱玻璃纤维和无 碱玻璃纤维布将金属嵌件上的沟槽14填满，这样在树脂固化后可保证金属嵌件与复合材 料之间的结合强度，实现复合材料体与金属嵌件的牢固结合，提高绝缘传动构件的抗拉、 抗扭性能。在制作整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管时，先在金属芯模13上绕 设涤纶布，再用无碱玻璃纤维布和无碱玻璃纤维将金属嵌件上的沟槽14填满，并用无碱玻璃纤维布将金属芯模13和金属嵌件完全包覆，最后再用涤纶布将无碱玻璃纤维布完全 包覆，形成三层结构；在制作整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动棒时，先用无碱玻 璃纤维布和无碱玻璃纤维将金属嵌件上的沟槽14填满，并用无碱玻璃纤维布将无碱玻璃 纤维增强环氧树脂复合材料棒和金属嵌件完全包覆，最后用涤纶布将无碱玻璃纤维布完 全包覆，形成两层结构。在包覆增强材料之前，可以按包覆层次的次序将各段无碱玻璃 纤维布和涤纶布依次缝合成整体，各段无碱玻璃纤维布和涤纶布的长宽根据产品的长度 和直径设计，这样在绕设增强材料时可使用巻绕机一次性将无碱玻璃纤维布和涤纶布按 要求巻绕在芯模上。例如在制作整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管时，可将增强 材料缝合成如图13所示的整体结构，图中L1段为用于巻绕在芯模上的涤纶布，L2段为 用于巻绕在涤纶布和金属嵌件上的无碱玻璃纤维布，L3段为用于巻绕在无碱玻璃纤维布 上的涤纶布，通过巻绕机即可将该增强材料一次性巻绕在芯模上，使生产效率提高。(2) 、真空干燥处理将组装好的模具竖直放置在加热套中，将模具上端与真空系统 相连，下端与RTM注射机相连，关闭模具与RTM注射机相连一端的阀门，开启真空泵， 使模具中压力在达到50士10Pa，开启模具加热套电源，使模具升温至IOO'C,保持3.5 小时。通过真空干燥处理对增强材料层进行干燥，并排除模具内的空气，这样有利于树 脂对增强材料层的浸润，并充满模具内的所有空间。(3) 、树脂注射保持模具系统内的压力为1000士100Pa，用RTM注射机进行树脂注 射，打开模具上与RTM注射机连接端的阀门，开启注射机，将树脂胶液注入模具中，当 模具与真空系统相连的一端有树脂流出时，关闭该端阀门使模具与真空系统隔离，调整 RTM注射机输出压力，使模具内液压达到2,5MPa,保持30分钟。(4) 、固化与脱模将注好树脂的模具与真空系统和RTM注射机分离，将模具一端敞 开，另一端保持封闭，将敞开端朝上放入可通气加压的加热炉中，封闭炉盖，打开气源 开关，充入氮气，使炉内压力达到0.4MPa,关闭气源开关，打开加热电源，按如下程序 对产品升温固化从室温升温到80'C，保温2.5小时；继续升温到130'C，保温2,5小时； 继续升温到160'C，保温3.5小时，关闭电源，打开放气阀放气，自然降至室温，然后取 出模具，脱模，得到两端带金属嵌件的复合材料坯体。(5) 、后加工和附件组装对产品坯体进行车削加工，去除金属嵌件上安装连接附件2 处的树脂和复合材料余量。在制作整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管时，完成对 坯体的车削加工后，将金属芯模13取出，之后将连接附件2装配在金属嵌件上，得到绝 缘传动管成品；在制作整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动棒时，完成对坯体的车削加工后，直接将连接附件2与金属嵌件装配在一起，即可得到绝缘传动棒成品。本实施例中，树脂由A、 B两种组份组成，其中A组份包括环氧树脂、环氧树脂活 性增韧剂和偶联剂，其质量配比为环氧树脂1000份、环氧树脂活性增韧剂40份、偶 联剂10份；B组分包括酸酐与促进剂，其质量配比为酸酐1000份、促进剂6份；树 脂由RTM注射机按A: B-l: 0.8的比例混合均匀后注入模具。其中环氧树脂可选用E-51 型;环氧树脂活性增韧剂可选用T-9903或T-9907等聚醚型增韧剂;偶联剂可选用KH-560 等带环氧基团的硅烷；酸酑可选用甲基四氢苯酐或甲基六氢苯酐；促进剂可选用N， N 一甲基氨基丙胺或N， N—二乙基氨基丙胺或2—甲基，4—乙基咪唑。下面分别以整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管和整体成型的带嵌件的复合 材料绝缘传动棒为例，对本发明的产品作进一步详细说明。实施例1:如图1至图4所示，本发明的一种主要用于承载拉力的整体成型的带嵌 件的复合材料绝缘传动管，它包括整体成型的带金属嵌件部12的复合材料绝缘管1以及 两件连接附件2，金属嵌件部12位于复合材料绝缘管1的两端并镶嵌于管体11上，本实 施例中金属嵌件部12镶嵌于管体11内，两件连接附件2分别与一金属嵌件部12螺纹连 接。该管体ll由无碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维布和涤纶布增强环氧树脂复合材料制成， 涤纶布设有两层，分位于管体ll的内壁和外壁，无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布位于两 涤纶布层之间并包裹于金属嵌件部12上。在注入树脂并固化后，形成由无碱玻璃纤维增 强环氧树脂复合材料层131和涤纶布增强环氧树脂复合材料层132，涤纶布增强环氧树 脂复合材料层132为两层并分别位于管体11的内壁和外表面，无碱玻璃纤维增强环氧 树脂复合材料层131位于两层涤纶布增强环氧树脂复合材料层132之间，金属嵌件部 12镶嵌于该无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131中；涤纶布增强环氧树脂复合 材料层132包覆于无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131内外表面，起到防腐的作 用。在金属嵌件部12上与管体11的结合处开设有截面为U型的沟槽14,沟槽14内填 设无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，沟槽14的数量、方向和截面尺寸均根据传动构 件的机械性能要求和复合材料的力学性能设计。由于本实施例的整体成型的带嵌件的复 合材料绝缘传动管主要用于承载拉力，故在金属嵌件部12上设有三条环向沟槽142，三 环向沟槽142沿金属嵌件部12的轴向分布，在辅设增强材料时用无碱玻璃纤维和无碱玻 璃纤维布将三条环向沟槽142填满，在树脂注射过程中环氧树脂浸入环向沟槽142内的 无碱玻璃纤维中，通过环氧树脂的固化，在环向沟槽142内形成无碱玻璃纤维增强环氧 树脂复合材料，使管体11与金属嵌件部12结合成环环相扣的整体结构，使本实施例的整体成型复合材料绝缘传动管的抗拉能力得到保证，因此，金属嵌件部12与管体11之 间的结合也不再需要通过胶粘实现，可免去粘结工序。相比于现有技术中用胶粘剂将绝 缘管和金属嵌件连接在一起的结构，本发明的机械性能和质量稳定性都有很大提高，生 产工艺得到简化，生产效率得到提升。在金属嵌件部12与管体11相接的一端设有圆角 15，该圆角15根据嵌件形状对电场分布的影响设计，可减少金属嵌件部12端部的场强 集中。在制作复合材料绝缘管1时，先将两个金属嵌件部12套设在一金属芯模13的两 端，在进行增强材料铺层时，先用无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布将金属嵌件部12上 的沟槽14填满，并用涤纶布将金属芯模13的外表面完全包覆，用无碱玻璃纤维布将金 属嵌件部12和位于管体11的内壁的漆纶布完全包覆，再用涤纶布将无碱玻璃纤维布完 全包覆，之后将被增强材料完全包覆的金属芯模13和金属嵌件部12放入模具中，真空 干燥处理后，用RTM注射机进行环氧树脂注射，并使环氧树脂完全浸渍无碱玻璃纤维、 无碱玻璃纤维布和涤纶布，再将环氧树脂固化形成管体ll，并使该管体ll与金属嵌件 部12结合成一体，脱模后得到如图IO所示的复合材料绝缘管1的坯体，再用车床对该 复合材料绝缘管1的坯体进行车削加工，去掉金属嵌件部12上安装连接附件2处的多 余的复合材料与树脂固化物，再取出金属芯模13，形成如图ll所示的复合材料绝缘管 1，再将连接附件2与金属嵌件部12装配连接，形成整体成型的带嵌件的复合材料绝缘 传动管成品。实施例2:如图5至图9所示，本发明的一种主要用于承载扭力、同时还需要承载一 定拉力的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动棒，它包括整体成型的带金属嵌件部12 的复合材料绝缘棒3以及连接附件2，金属嵌件部12包括分别位于复合材料绝缘棒3两 端的第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121，第一金属嵌件部120上带有与开关设备 连接的六方头，第二金属嵌件部121与连接附件2通过销钉连接。该复合材料绝缘棒3 是将第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121分别套设在由无碱玻璃纤维增强环氧树 脂复合材料制成的芯棒31的两端，并通过整体成型工艺在芯棒31、第一金属嵌件部120 和第二金属嵌件部121的外表面巻绕增强材料层，并浸渍环氧树脂固化后整体成型而成。 所用增强材料层包括无碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维布和涤纶布，无碱玻璃纤维和无碱玻 璃纤维布包覆于芯棒31与金属嵌件部12上，涤纶布包覆于无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤 维布的外表面。在注入树脂并固化后，形成由无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层131 和涤纶布增强环氧树脂复合材料层132构成的复合材料层32，无碱玻璃纤维增强环氧 树脂复合材料层131包覆于芯棒31、第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121的外表面；涤纶布增强环氧树脂复合材料层132包覆于无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料 层131上，起到防腐的作用。在第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121上与复合材 料层32的结合处均开设有截面为U型的沟槽14，沟槽14内填设无碱玻璃纤维增强环氧 树脂复合材料，沟槽14的数量、方向和截面尺寸均根据传动构件的机械性能要求和复合 材料层32的力学性能设计得到。由于本实施例的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传 动棒主要承载扭力、同时还需要承载一定拉力，故在第一金属嵌件部120和第二金属嵌 件部121上设有八条轴向沟槽141和四条环向沟槽142，轴向沟槽141沿轴向开设，并 沿周向均匀布置；环向沟槽142沿环向开设，并沿轴向分布，在辅设增强材料时用无碱 玻璃纤维和无碱玻璃纤维布将各轴向沟槽141和环向沟槽142填满，在树脂注射过程中 将环氧树脂浸入轴向沟槽141和环向沟槽142内的无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布中， 待环氧树脂固化后在环向沟槽142内形成无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，使复合 材料层32与第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121粘结在一起，并形成环环相扣 的整体结构，最终实现复合材料层32与第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121的 机械咬合，使本实施例的整体成型复合材料绝缘传动棒的抗扭能力和抗拉能力成倍提 高；同时，复合材料层32与第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121之间的结合也 不再需要通过胶粘实现，可免去粘结工序；相比于现有技术中用胶粘剂将绝缘棒和金属 嵌件连接在一起的结构，本实用新型的机械性能和质量稳定性都有提高，生产工艺得到 简化，生产效率得到提高。在第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121与复合材料层 32相接的一端设有圆角15,该圆角15根据金属嵌件部12对电场分布的影响设计，可 减少第一金属嵌件部120和第二金属嵌件部121端部的场强集中。
权利要求
1、一种复合材料绝缘传动构件整体成型工艺，其特征在于步骤为(1)、芯模组装与铺层设置在芯模的两端分别套设并固定一金属嵌件，将增强材料铺层卷绕在芯模和金属嵌件的外表面后装入模具中，所述增强材料包括无碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维布和涤纶布；(2)、真空干燥处理使模具中压力在100Pa以下、温度在80～110℃之间，保持该条件，对增强材料进行真空干燥处理2～5小时；(3)、树脂注射在模具中压力为500～1500Pa的条件下，利用树脂传递模塑注射机将树脂注入模腔，封闭模具与真空系统相连的一端，调整注射机使模具内液压达到1.5～4.5MPa，保持20～60分钟；(4)、固化与脱模将充满树脂的模具一端封闭，另一端敞口放置在加热炉中，在0.4～0.8MPa的压力下加热固化，固化温度程序为从室温升温到80～100℃，保温1.5～2.5小时；继续升温到120～140℃，保温1.5～2.5小时；再升温到155～165℃，保温2.0～3.5小时，泄压，自然降至室温，取出模具，脱模，得到两端带金属嵌件的复合材料坯体；(5)、后加工和附件组装用车削加工方法去掉产品坯体两端金属嵌件上的树脂和复合材料余量，将连接附件装配在金属嵌件上成为绝缘传动构件成品。
2、 根据权利要求1所述的复合材料绝缘传动构件整体成型工艺，其特征在于所述 步骤(3)中，树脂由A、 B两种组份混合而成，其中A组份包括环氧树脂、环氧树脂活性 增韧剂和偶联剂，其质量配比为环氧树脂IOOO份、环氧树脂活性增韧剂45 55份、 偶联剂10 20份；B组分包括酸酐和促进剂，其质量配比为酸酐1000份、促进剂 2 8份；树脂在注入模具的同时完成A、 B两组分的混配，其配比为A: B=l: 0.75 0.90。
3、 根据权利要求1或2所述的复合材料绝缘传动构件整体成型工艺，其特征在于 所述步骤(l)中，金属嵌件上与绝缘复合材料的结合处开设有沟槽，巻绕增强材料时，用 无碱玻璃纤维布和无碱玻璃纤维填满金属嵌件上的沟槽，并包覆于金属嵌件和芯模的外 表面。
4、 根据权利要求1或2所述的复合材料绝缘传动构件整体成型工艺，其特征在于 所述步骤(l)中，固定金属嵌件与巻绕增强材料的芯模采用金属制作，最脱出形成管状绝缘传动构件，或者采用无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制作，最终 保留在产品坯体中形成棒状绝缘传动构件。
5、 一种整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在于它包括整体成型 的带金属嵌件部的复合材料绝缘管以及连接附件，所述金属嵌件部位于复合材料绝缘管 的两端并镶嵌于管体上，连接附件通过金属嵌件部与复合材料绝缘管相连。
6、 根据权利要求5所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征在于 所述管体由无碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维布和涤纶布增强环氧树脂复合材料制成，所述 涤纶布设有两层，分位于管体的内壁和外壁，无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维布位于两涤 纶布层之间并包裹于金属嵌件部上，所述金属嵌件部与管体相接的一端设有可减少金属 嵌件部端部场强集中的圆角。
7、 根据权利要求5或6所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动管，其特征 在于所述金属嵌件部上与管体的结合处开设有一条或一条以上的沟槽，所述沟槽内填 设无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。
8、 一种整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动棒，其特征在于它包括整体成型 的带金属嵌件部的复合材料绝缘棒以及连接附件，所述金属嵌件部套设于无碱玻璃纤维 增强环氧树脂复合材料芯棒两端并于芯棒与金属嵌件部的外表面巻绕增强材料层后整体 成型为复合材料绝缘棒，所述连接附件通过金属嵌件部与复合材料绝缘棒相连。
9、 根据权利要求8所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动棒，其特征在于 所述增强材料层包括无碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维布和涤纶布，所述无碱玻璃纤维和无 碱玻璃纤维布包覆于芯棒与金属嵌件部上，涤纶布包覆于无碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维 布的外表面，所述金属嵌件部与增强材料层相接的一端设有可减少金属嵌件部端部场强 集中的圆角。
10、 根据权利要求8或9所述的整体成型的带嵌件的复合材料绝缘传动棒，其特征 在于所述金属嵌件部上与增强材料层结合处开设有一条或一条以上的沟槽，所述沟槽 内填设无碱玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。
全文摘要
一种复合材料绝缘传动构件整体成型工艺及绝缘传动构件，工艺是在芯模的两端套设并固定金属嵌件，将增强材料绕设于芯模和金属嵌件的外表面后装入模具中，经过真空干燥处理、注射树脂、加热固化后脱模，车削加工去掉两端金属嵌件上的树脂和余量，将连接附件装配在金属嵌件上成为绝缘传动构件成品。该工艺设备投入小，自动化程度高，工艺稳定、波动性小，产品合格率高，适合大批量生产；产品后加工工作量小，一致性好；可以整体成型复杂结构和高电压等级绝缘传动构件；封闭成型工艺，生产现场污染小，材料利用率高。由该工艺制成的绝缘传动构件为整体成型的结构，金属嵌件与复合材料的结合强度高，产品抗拉、抗扭能力强。
文档编号C08J5/04GK101259754SQ200810031048
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者付智军, 张长安 申请人:张长安;付智军