本发明属于架空输电线技术领域，特别是涉及一种架空导线用铝包纤维增强复合芯及其制造方法。
背景技术：
本世纪初，以纤维树脂基复合芯棒(简称复合芯棒)作为加强芯替代传统的钢芯制成的复合芯，由于其利用了碳纤维质量轻、强度高、线膨胀系数小等优点，故由此制成的复合芯具有耐高温、大容量、低弧垂、低能耗、重量轻等显著特点，从而成为架空输电线领域的颠覆性产品，其在国内外输电线领域得到了大量的应用，取的了明显的技术经济效益。然而，由多根纤维经树脂包裹固化后得到的复合芯具有以下缺陷：1、复合芯长期使用后，由于表面的树脂容易老化，从而导致复合芯的寿命减少；2、复合芯配套连接金具结构复杂、成本高昂、对施工工艺要求高，成为了复合芯大规模应用的关键阻力点；3、复合芯在制造的过程中，包裹在多根纤维芯层外周的树脂需要固化，而树脂固化消耗的时间较长，从而导致复合芯的生产线要消耗较多的时间，其生产效率低下。
针对上述问题，申请号为200810201843.2的中国发明专利申请说明书公开了一种增强电缆芯，其至少包括一纤维增强芯和一金属护套，该金属护套包覆该纤维增强芯；同时，其还公开了金属护套的材料为电工铝或不锈钢或二者复合。引起，其通过使用铝或不锈钢或二者复合代替传统的复合芯的树脂包裹层，既保留了碳纤维强度高、重量轻等优势，又克服树脂包裹层的长期老化所引起的复合芯使用寿命短的问题。但是，由于复合芯采用金属护套，因此，金属护套的体积含量和金属护套的厚度都会对复合芯的抗弯曲性能、整体强度性能产生一定的影响，若金属护套的体积含量、厚度设计的不合理，则直接导致复合芯的寿命大大减少，不能满足架空导线的使用要求。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种架空导线用铝包纤维增强复合芯，其具有强度高、弯曲性能好等特点，符合目前架空导线的使用要求。
为实现上述目的，本发明提供一种架空导线用铝包纤维增强复合芯，包括至少一根复合芯，所述复合芯包括由多根纤维构成的纤维芯层和包裹在纤维芯层外周的铝包裹层，每根复合芯中，纤维的体积含量为50％～70％，纤维芯层的直径为d，铝包裹层的厚度为h，复合芯的直径为D，纤维的体积含量为w，则纤维芯层的直径d＝(D2×w/0.8)1/2，铝包裹层的厚度h＝[D-d]/2。
进一步地，所述纤维芯层由至少一种纤维构成。
优选地，所述纤维的强度为2500MPa～5000MPa。
进一步地，所述纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维中的一种或多种。
进一步地，所述复合芯有多根，多根复合芯相互绞合。
优选地，所述复合芯的直径为2.00mm～11.0mm。
优选地，当复合芯有多根时，所述复合芯的直径为2.00mm～5.0mm。
如上所述，本发明涉及的架空导线用铝包纤维增强复合芯，具有以下有益效果：
本申请中由纤维芯层和铝包裹层构成的复合芯在保证具有强度高、质量轻、使用寿命长等优点的前提下，通过严格规定纤维在复合芯中的体积含量、以及纤维芯层的直径和铝包裹层的厚度来提高复合芯的综合强度和抗弯曲能力，以使复合芯具有较好的综合性能，从而满足架空导线的使用要求。
本发明的另一目的在于提供一种生产效率高的架空导线用铝包纤维增强复合芯的制造方法。
为实现上述目的，本发明提供一种架空导线用铝包纤维增强复合芯的制造方法，依次包括以下步骤：
A、放纱：将多根纤维从放线架放出；
B、浸胶成束：将多根纤维放置在盛放有树脂的浸胶槽中充分浸胶，多根纤维粘合后形成纤维束；
C、固化：将所述纤维束依次进行高温拉挤模和固化，得到纤维芯层；
D、包覆：使铝杆和所述纤维芯层通过连续挤压包覆机，在纤维芯层的外周均匀覆盖一层铝，得到复合芯，该复合芯包括纤维芯层和包裹在纤维芯层外周的铝包裹层，所述纤维的体积含量为50％～70％，纤维芯层的直径为d，铝包裹层的厚度为h，复合芯的直径为D，纤维的体积含量为w，则纤维芯层的直径d＝(D2×w/0.8)1/2，铝包裹层的厚度h＝[D-d]/2。
进一步地，还包括步骤F、收卷：将所述复合芯卷绕成盘。
优选地，所述步骤D中，连续挤压包覆机中用于加热铝杆的模腔的加热温度T≧350℃，使铝杆处于半融化的状态。
如上所述，本发明涉及的架空导线用铝包纤维增强复合芯的制造方法，具有以下有益效果：
该制造方法能够制造出具有强度高、质量轻、使用寿命长、抗弯曲性能好等优点的复合芯，从而满足架空导线的使用要求，同时，本申请由于采用铝包裹层代替传统的树脂包裹层，故省去了树脂固化的工序，从而大大缩短复合芯生产线的耗时，进而大大提高复合芯的生产效率，符合目前精益生产的要求。
附图说明
图1为本申请中单根复合芯的结构示意图。
图2为本申请中多根复合芯绞合后的结构示意图。
图3为本申请中架空导线用铝包纤维增强复合芯的制造方法的工艺流程图。
元件标号说明
1 复合芯
11 纤维芯层
12 铝包裹层
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本申请提供一种架空导线用铝包纤维增强复合芯，包括至少一根复合芯1，所述复合芯1包括由多根纤维构成的纤维芯层11和包裹在纤维芯层11外周的铝包裹层12，每根复合芯1中，纤维的体积含量为50％～70％；所述纤维芯层11的直径为d，铝包裹层12的厚度为h，复合芯1的直径为D，纤维的体积含量为w，则纤维芯层11的直径d＝(D2×w/0.8)1/2，铝包裹层12的厚度h＝[D-d]/2。
上述复合芯1由位于内层的纤维芯层11和位于外层的铝包裹层12构成，因此，复合芯1具有强度高、质量轻、使用寿命长等优点，克服了传统的复合芯1因采用树脂包裹层而产生的长期老化、寿命缩短的弊端。特别地，本申请还通过严格规定纤维在复合芯1中的体积含量、以及纤维芯层11的直径d和铝包裹层12的厚度h来提高复合芯1的综合强度和抗弯曲能力，以使复合芯1具有较好的综合性能，从而满足架空导线的使用要求。
优选地，所述纤维芯层11由至少一种纤维构成；所述纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维中的一种或多种。另外，所述复合芯1可以为一根，也可以为多根；当复合芯1有多根，如图2所示，多根复合芯1相互绞合在一起，进而使绞合后制成的复合芯1具有较好的抗侧压性能、抗弯曲性能和高强度性能。
另外，当复合芯1为一根时，复合芯1的直径范围为5.00mm～11.0mm，复合芯1内的纤维的体积含量为50％～70％，构成纤维芯层11的纤维的强度范围为2500MPa～5000MPa。当复合芯1为多根、且相互绞合时，单根复合芯1的直径范围为2.00mm～5.0mm，复合芯1内的纤维的体积含量为50％～70％，构成纤维芯层11的纤维的强度范围为2500MPa～5000MPa。
本申请还提供一种架空导线用铝包纤维增强复合芯的制造方法，如图3所示，所述制造方法依次包括以下步骤：
A、放纱：将多根纤维从放线架放出；
B、浸胶成束：将多根纤维放置在盛放有树脂的浸胶槽中，进行充分浸胶，因此，多根纤维粘合、从而形成纤维束，纤维束的直径应满足所制备的复合芯对其提出的要求；
C、固化：将所述纤维束依次进行高温拉挤模和固化，得到固化好的纤维芯层11；该固化时间非常短，且对纤维芯层11的固化度和纤维芯层11最终的表面效果都没有要求；
D、包覆：将铝杆送入连续挤压包覆机，同时使步骤C中固化好的纤维芯层11通过连续挤压包覆机，使用连续挤压包覆机在纤维芯层11的外周均匀覆盖一层铝，从而得到复合芯1；
该复合芯1包括纤维芯层11和包裹在纤维芯层11外周的铝包裹层12，所述纤维的体积含量为50％～70％，纤维芯层11的直径为d，铝包裹层12的厚度为h，复合芯1的直径为D，纤维的体积含量为w，则纤维芯层11的直径d＝(D2×w/0.8)1/2，铝包裹层12的厚度h＝[D-d]/2；
F、收卷：将所述复合芯1卷绕成盘，以减少复合芯1的占用空间，便于其储存入库和运输。
本申请涉及的复合芯1制造方法中，将铝杆和纤维芯层11送入连续挤压包覆机中后，连续挤压包覆机能够连续不断地生产出符合要求的复合芯1，其免去了现有技术中采用树脂包裹层的复合芯1在制造过程中树脂固化的步骤，从而大大缩短复合芯1的生产周期，进而很大程度地提高了复合芯1的生产效率，满足现代精益生产的要求。
优选地，上述步骤D中，连续挤压包覆机中用于加热铝杆的模腔的加热温度T≧350℃，使铝杆处于半融化的状态，进而便于铝均匀地包裹在纤维芯层11的外周，形成复合芯1的铝包裹层12。
以下例举几个复合芯1的较优实施例：
表1复合芯1直径与纤维芯层11直径的对应关系
表2复合芯1直径与铝包裹层12厚度的对应关系
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。