Свойства стержней из базальтового волокна и их применение в композитных траверсах распределительной сети – PMC

Приносим извинения за неудобства: мы принимаем меры для предотвращения мошеннической отправки форм экстракторами и сканерами страниц. Введите правильное слово Captcha, чтобы увидеть идентификатор электронной почты.

Кафедра производства тканей, Национальный текстильный университет, Пакистан

Переписка: Хафса Джамшайд, Национальный текстильный университет, факультет текстильной инженерии, кафедра производства тканей, Фейсалабад, Пакистан

Получено: 18 апреля 2017 г. | Опубликовано: 1 июня 2017 г.

Образец цитирования: Джамшайд Х. Базальтовое волокно и его применение. J Textile Eng Fashion Technol. 2017;1(6):254-255. DOI: 10.15406/jteft.2017.01.00041

Введение

Технический текстиль – это новый горизонт достижений в текстильной промышленности, и в последнее время он стал притчей во языцех. Технический текстиль имеет множество применений и отраслей. Соответствие спецификации конечного продукта является большой проблемой, особенно для промышленных товаров. Технический текстиль – бурно развивающаяся и динамично развивающаяся отрасль текстильной промышленности. Текстиль вытесняет традиционные материалы в различных отраслях народного хозяйства. Растущая экологическая осведомленность во всем мире вызвала сдвиг парадигмы в сторону разработки материалов, совместимых с окружающей средой. Растущее использование полимерных композиционных материалов в различных областях применения технического текстиля требует разработки продуктов, отвечающих как техническим, так и все более строгим экологическим требованиям. 1,2 Армирование волокном в композитном материале обычно используется для улучшения механических свойств и устойчивости к воздействию окружающей среды при воздействии экстремальных условий. Наиболее распространенным армирующим волокном в смоле является стекловолокно. Существуют и другие типы волокон для армирования, такие как углеродное волокно и пластиковые волокна. Стеклянные и углеродные волокна в качестве армирующих материалов в композитах имеют большее применение, поскольку они обладают отличными механическими и термическими свойствами, а также долговечностью, но всегда возникает вопрос, когда речь идет об экологических проблемах.

Изучение натуральных волокон приобретает все большее значение в последние годы в связи с растущим осознанием необходимости защиты экологических и экологических ресурсов, в том числе сокращающихся лесных ресурсов. 3,4 Несмотря на преимущества натуральных волокон перед традиционными (дешевизна, малая плотность, приемлемые показатели удельной прочности, пониженный инструментальный износ и биоразлагаемость), они имеют ряд недостатков, таких как гидрофильность (что влияет на совместимость с гидрофобными полимерными материалами). матрица), разброс механических свойств и требуемая низкая температура обработки. Как следствие, в настоящее время изучаются новые армирующие материалы. Такое новое армирование может представлять собой базальтовое волокно. 5,6 Минеральные волокна из базальта не новы, но их пригодность в качестве армирующих полимерных композитов является относительно новой проблемой. Это новое минеральное волокно является натуральным, безопасным и легко перерабатываемым. Базальтовые волокна обладают хорошими физико-химическими свойствами, а также хорошей адгезией к металлам, эпоксидным смолам и клеям. Они обладают не только хорошей механической и химической стойкостью, но и превосходными тепло-, электро- и звукоизоляционными свойствами. Благодаря всем этим благоприятным свойствам базальтовое волокно можно использовать в различных областях технического текстиля. В этой статье кратко рассмотрены его свойства и области применения базальтового волокна.

Читайте также:
Лучшие шлифовальные машины для стен 2022 (обзоры) - SanderScore

Базальтовое волокно известно как зеленый промышленный материал. Базальтовое волокно в просторечии известно как «экологически чистый зеленый материал 21 века». Базальт представляет собой природный материал, который встречается в вулканических породах, образовавшихся из застывшей лавы, с температурой плавления от 1500°C до 1700°C. 7,8 Базальтовые волокна на 100% натуральные и инертные. Базальтовые изделия не вступают в токсическую реакцию с воздухом и водой, негорючи и взрывобезопасны. При контакте с другими химическими веществами они не вызывают химических реакций, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде. Они прошли испытания и доказали свою неканцерогенность и нетоксичность. Базальтовое волокно можно отнести к экологически безопасным материалам, так как базальтовое волокно изготавливается из природного материала и при его производстве не добавляются химические добавки, а также растворители, пигменты и другие опасные вещества. . Базальтовые волокна экологически безопасны, так как их переработка намного эффективнее стекловолокна. 9,10 Базальтовые волокна и ткани маркированы как безопасные в соответствии с правилами техники безопасности США и Европы. Его частицы или волокнистые фрагменты из-за истирания слишком толстые, чтобы их можно было вдохнуть и отложить в легких, но рекомендуется соблюдать осторожность при обращении. 11

Сегодня исследования, производство и большая часть маркетинговых усилий по базальтовому волокну в основном сосредоточены в некоторых странах, когда-то входивших в состав Советского Союза (Грузия, Украина, та же Россия), и в Китае. 12−14 В 2000 году создано совместное украинско-японское предприятие по производству БНВ. Помимо Японии над технологией БНВ работают Южная Корея, Китай, Австрия и США. В ЕС и некоторых других странах есть программы исследований базальтового волокна.

Приложения

Применение базальта хорошо известно с римских времен, когда этот материал использовался в своей естественной форме в качестве камня для мощения и строительства. Француз Поль Де был первым, кто предложил экструдировать волокно из базальта, и в 1923 году он получил патент США, показанный на рис. в обслуживании и большая универсальность. Широкий спектр применений базальта и продуктов из него включает его использование в гражданском строительстве, автомобилестроении, судостроении, лопастях ветряных турбин и спортивных товарах (рис. 1). 15–2

Читайте также:
Рогатка для больших рук | Рогатки Форум

Рисунок 1 Изделия из базальтового волокна 15 .

Рисунок 2 Применение базальтового волокна 16−18 .

Базальт может использоваться в трубах, стержнях, трубной арматуре, внутренней тепло- и звукоизоляции полов, стен, каркасных стен, корпусов котлов, резервуаров, дымоходов, противопожарных конструкций и т. д. благодаря его широкому применению в строительных материалах. Свойствами, которые учитываются при выборе материала в строительном секторе, являются хорошая твердость, высокие механические свойства, коррозионная стойкость, расширенный диапазон температур и очень хорошие изоляционные свойства. Высококачественные базальтовые ровинги, ткани и рубленые нити используются в производстве газовых баллонов, тормозных колодок, глушителей, обивки потолка и других деталей интерьера в автомобильной промышленности. При изготовлении фрикционных материалов хорошо находят применение базальтовые рубленые нити. Если сравнивать тормозные колодки на основе базальтового волокна со стеклянными и другими волокнами, то коэффициент трения у них лучше и стабильнее. Базальтовые волокна обладают многими преимуществами в качестве наполнителя для автомобильных глушителей, демонстрируя отличные шумопоглощающие свойства и хорошую стойкость к термоциклированию. В 1990-х это было впервые; Японская автомобильная промышленность связалась с киевской промышленностью для изготовления новой выхлопной системы. Это было сделано намеренно как; двигатели новых моделей имели более высокую температуру выхлопа, при которой разрушалось стекловолокно, традиционно применявшееся для этих целей. В глушителях автомобилей Toyota использовались термостойкие базальтовые волокна. Это был огромный успех, с тех пор всемирно известный производитель автомобилей Toyota использует базальтовое волокно в качестве набивки глушителя для своих автомобилей.

Базальтовые продукты могут использоваться для химического и износостойкого защитного покрытия резервуаров, трубопроводов (в основном нефтепроводов), сосудов высокого давления, фильтров сточных вод и коррозионностойких резервуаров и труб.. Базальтокомпозитные трубы могут транспортировать нефть и нефтепродукты, газы, агрессивные жидкости, сыпучие материалы, горячее и холодное водоснабжение. Изделия из базальта отлично подходят для производства различных спортивных товаров, таких как хоккейные клюшки, теннисные ракетки, лыжи, сноуборды, стрелы и широкий спектр изделий благодаря своим высоким механическим свойствам. 19-21

Заключение

Базальтовые волокна имеют большой потенциал стать материалами нового поколения. По оценкам, мировой рынок базальтового волокна будет расти в среднем на 13.1% в год с 2015 по 2020 год благодаря его широкому и успешному использованию в инфраструктуре, автомобильной промышленности и потребительских приложениях. При прогнозируемых темпах роста к 200 году объем рынка составит 2020 млн долларов. Базальтовые волокна, состоящие из расплава однокомпонентного сырья, превосходят другие волокна по термостабильности, тепло- и звукоизоляционным свойствам, виброустойчивости и долговечности. . Базальтовые волокна и композиты имеют потенциальные преимущества для различных применений. Базальтовое волокно считается экологически чистым и безопасным материалом. Это не новый материал, но его применение, безусловно, является инновационным, а его хорошие механические, химические и термические характеристики сделали возможным его использование в широком диапазоне от строительства до энергоэффективности, от автомобилестроения до авиации. Следовательно, базальт привлекает все большее внимание в качестве армирующего материала, особенно по сравнению с традиционным стеклянным волокном.

Читайте также:
Studio Guilherme Torres завершает уединение в утрамбованной земле в Сан-Паулу.

Благодарности

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов при публикации статьи.

Свойства стержней из базальтового волокна и их применение в композитных траверсах распределительной сети

1 Государственная ключевая лаборатория альтернативных систем электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии, Северо-Китайский университет электроэнергетики, Юнхуа, Северная улица № 619, Баодин 071003, Китай; nc.ude.upecn@gnepnuyuil

2 Ключевая лаборатория безопасности оборудования электропередачи провинции Хэбэй, Северо-китайский университет электроэнергетики, Юнхуа, Северная улица № 619, Баодин 071003, Китай; мок.361@30638676381

Минцзя Чжан

2 Ключевая лаборатория безопасности оборудования электропередачи провинции Хэбэй, Северо-китайский университет электроэнергетики, Юнхуа, Северная улица № 619, Баодин 071003, Китай; мок.361@30638676381

Хечен Лю

1 Государственная ключевая лаборатория альтернативных систем электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии, Северо-Китайский университет электроэнергетики, Юнхуа, Северная улица № 619, Баодин 071003, Китай; nc.ude.upecn@gnepnuyuil

2 Ключевая лаборатория безопасности оборудования электропередачи провинции Хэбэй, Северо-китайский университет электроэнергетики, Юнхуа, Северная улица № 619, Баодин 071003, Китай; мок.361@30638676381

Лин Тянь

3 Научно-исследовательский институт электроэнергетики Государственной электросетевой компании Хэбэй, улица Синган № 200, район Юхуа, Шицзячжуан 050035, Китай; moc.621@809nilnait (LT); moc.361@41951033681 (JL)

Цзе Лю

3 Научно-исследовательский институт электроэнергетики Государственной электросетевой компании Хэбэй, улица Синган № 200, район Юхуа, Шицзячжуан 050035, Китай; moc.621@809nilnait (LT); moc.361@41951033681 (JL)

Чуанфу Фу

4 Ключевая лаборатория физико-химического анализа электроэнергии провинции Хайнань, улица Хайруихоу № 23, Хайкоу 570100, Китай; moc.nuyila@ufnauhcuf (CF); moc.361@cba321oatoaixuf (XF)

Сяотао Фу

4 Ключевая лаборатория физико-химического анализа электроэнергии провинции Хайнань, улица Хайруихоу № 23, Хайкоу 570100, Китай; moc.nuyila@ufnauhcuf (CF); moc.361@cba321oatoaixuf (XF)

1 Государственная ключевая лаборатория альтернативных систем электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии, Северо-Китайский университет электроэнергетики, Юнхуа, Северная улица № 619, Баодин 071003, Китай; nc.ude.upecn@gnepnuyuil

2 Ключевая лаборатория безопасности оборудования электропередачи провинции Хэбэй, Северо-китайский университет электроэнергетики, Юнхуа, Северная улица № 619, Баодин 071003, Китай; мок.361@30638676381

3 Научно-исследовательский институт электроэнергетики Государственной электросетевой компании Хэбэй, улица Синган № 200, район Юхуа, Шицзячжуан 050035, Китай; moc.621@809nilnait (LT); moc.361@41951033681 (JL)

4 Ключевая лаборатория физико-химического анализа электроэнергии провинции Хайнань, улица Хайруихоу № 23, Хайкоу 570100, Китай; moc.nuyila@ufnauhcuf (CF); moc.361@cba321oatoaixuf (XF)

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Читайте также:
Как заточить лезвие пилы » вики полезно Сделай сам прожектор

Связанные данные

Данные, представленные в этом исследовании, доступны по запросу от первых авторов и соответствующего автора.

Абстрактные

Поскольку базальтовое волокно обладает лучшими механическими свойствами и стабильностью, чем стекловолокно, траверсы из непрерывных эпоксидных матричных композитов, армированных базальтовым волокном, способны удовлетворить механические требования в случае тайфунов и ломаных линий в прибрежных районах, горных районах и других особых условиях. области. В данной работе для изготовления стержней сердечника и композитных поперечин использовались непрерывные эпоксидные матричные композиты, армированные базальтовыми волокнами. Результаты подтвердили, что траверсы из базальтоволоконного композита могут соответствовать строгим требованиям линий электропередачи по качеству и надежности. В дополнение к высоким электроизоляционным характеристикам модуль изгиба и прочность на изгиб стержней с сердечником из базальтового волокна в 1.8 и 1.06 раза выше, чем у стержней из стекловолокна соответственно. Было обнаружено, что стержни с сердечником из базальтового волокна являются гораздо лучшими несущими компонентами по сравнению со стержнями с сердечником из стекловолокна. Однако ток утечки и результаты анализа с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) показывают, что прочность сцепления на границе раздела между базальтовыми волокнами и матричной смолой слабая. Трехмерная реконструкция микро-КТ показывает, что объем пор внутри стержней из базальтового волокна составляет 3% от общего объема, что больше, чем 0.0048% стержней из стекловолокна. Таким образом, улучшение межфазной связи между базальтовыми волокнами и смолой может дополнительно улучшить свойства стержней из базальтового волокна.

1. Введение

Композитные траверсы получили широкое распространение в прибрежной и горной местности благодаря их малому весу, высокой прочности, простоте монтажа и замены и значительному улучшению характеристик молниезащиты линий [1,2]. Композитные траверсы состоят из силиконовой резины, стержня из композитного сердечника и концевого металлического крепления. В настоящее время композиты с матрицей на основе эпоксидной смолы, армированной непрерывным стекловолокном (GFRP), являются основными материалами, используемыми в производстве композитных стержней с траверсой. Однако в некоторых исследованиях указывается, что потеря механической прочности стекловолокна относительно велика в соляно-щелочных средах [3]. Стеклопластики обладают высоким сопротивлением ползучести при постоянной нагрузке [4,5]. Вышеуказанные проблемы не позволяют композитным траверсам соответствовать требованиям для применения в прибрежных районах, горных районах и других сложных условиях.

Читайте также:
Уход за комнатными растениями | Расширение МУ

В большинстве исследований модификация смолы используется для улучшения механических свойств и стабильности материалов сердечника [6]. Однако также возможно начать с улучшения волокнистых материалов. Базальтовое волокно изготавливается из природной руды после плавки и прядения при высокой температуре. Поскольку базальтовое волокно является экологически чистым и стабильным, оно постепенно стало важным волокнистым материалом в промышленном производстве [7,8,9]. Многие исследования подтвердили, что базальтовое волокно и его композиты обладают лучшими механическими свойствами и стабильностью, чем стекловолокно и его композиты. Было обнаружено, что экссудация элементов из базальтового волокна способна восстанавливать трещины, вызванные средней коррозией, в результате испытаний на кислотную и щелочную коррозию [10]. Свойства стекловолокна и базальтового волокна при высокой температуре и химической коррозии сравнивались в работе [11], и результаты показали, что базальтовое волокно обладает более высокой прочностью и более стабильными свойствами, чем стекловолокно. Команды Lopresto V и Dorigato обнаружили, что ламинаты из базальтового волокна значительно превосходят ламинаты из стекловолокна с точки зрения сжатия, изгиба, ударопрочности и сопротивления циклической усталости, сравнивая свойства двух типов ламинатов из волокна [12,13]. Кроме того, базальтовые волокнистые композиты имеют механизм развития повреждений, отличный от такового у их стекловолоконных аналогов, с гораздо лучшей несущей способностью и более длительным сроком службы, чем у последних [14]. Испытания, включающие погружение в морскую воду и циклы замораживания-оттаивания в рассоле композитов из стекловолокна и композитов из базальтового волокна в одной и той же среде, показали, что композиты из базальтового волокна обладают более высокой устойчивостью к соляно-щелочной среде [15,16]. Эти исследования показывают, что можно использовать базальтовое волокно вместо стекловолокна для изготовления сердечников для улучшения механических свойств и стабильности композитных траверс.

В настоящей работе сравниваются прочность моноволокна и прочность сцепления на границе раздела непрерывного базальтового волокна и непрерывного стекловолокна, а композитные траверсы изготавливаются из двух типов волокон. Испытания на проникновение красителя, гидротермические испытания стержня сердечника, испытания на растяжение стержня сердечника, испытания на разрушение стержня сердечника при изгибе, а также испытания характеристик внутренней и внешней изоляции композитных поперечин проводятся для определения микроморфологии внутренних пор и поверхности волокна двух типов сердечника. стержни. Настоящая работа направлена ​​на создание экспериментальной базы для применения и дальнейшего усовершенствования траверс из базальтоволоконного композита.

Читайте также:
Катушка Тесла: принцип работы, как сделать трансформатор тесла своими руками

2. Материалы и методы

2.1. материалы

Выбранная непрерывная пряжа из базальтового волокна (Sichuan Qianyi, Huaying, Китай) – 9600 текс, а непрерывное стекловолокно (Zhejiang Jushi, Jiaxing, Китай) – 9600 текс. Матричная смола, используемая в процессе пултрузии, состоит из эпоксидной смолы, отвердителя, ускорителя и внутреннего разделительного агента в соотношении 100:75:0.3:10, из которых компонент эпоксидной смолы (промышленно чистый, Zhejiang Polimu, Quzhou, China ) – диглицидиловый эфир бисфенола-А (DGEBA), отвердитель (промышленно чистый, Zhejiang Polimu, Quzhou, China) – метилгексагидрофталевый ангидрид (MHHPA), ускоритель (чистота: 95%, Shanghai Macklin, Шанхай, Китай) – 2,4,6 ,30-трис(диметиламинометил)фенол (DMP-XNUMX), а основным компонентом внутреннего антиадгезива (коммерчески чистый, Шанхай Маклин, Шанхай, Китай) является симетикон. Сырьем для навесов является вулканизированная силиконовая резина (Чжэцзян Хуабао, Цюйчжоу, Китай).

2.2. Изготовление основных стержней и композитных траверс

Процесс изготовления сердечника показан на рисунке 1. Пряжа из непрерывного волокна на шпулярнике направлялась и подавалась в резервуар для смолы для пропитки матричной смолой. Затем пропитанную пряжу отправляли в форму с размерами поперечного сечения 34 мм × 54 мм для отверждения. В течение всего процесса пултрузии относительная влажность резервуара для смолы должна быть ниже 40%, температура поддерживается на уровне 25 °C, скорость пултрузии составляет 1 м/ч, а температура формы на трех стадиях составляет около 120°С. °С, 150 °С и 150 °С соответственно. Затем пултрузионный композиционный материал с непрерывными волокнами разрезали на куски по 1100 мм каждый.

Внешний файл, содержащий изображение, иллюстрацию и т. д. Имя объекта: полимеры-14-02443-g001.jpg

Процесс подготовки стержней.

Процесс получения стержней с сердечником из стекловолокна и стержня с сердечником из базальтового волокна путем обжатия и литья под давлением показан на рисунке 2. Стержни сердечника, необходимые для испытаний, были изготовлены путем обжатия концов разрезанного композита из непрерывного волокна с помощью фитингов. Связующий агент, раствор этанола, равномерно наносили на поверхность стержней сердечника, которые затем помещали в печь при температуре 80 °C до тех пор, пока поверхность не становилась сухой. Затем керновые стержни были помещены в машину для литья под давлением. После закрытия формы в форму впрыскивали расплавленный силиконовый каучук, повышали температуру до 180 °С и выдерживали в течение 120 мин для достижения вулканизации силиконового каучука. После того, как форма была извлечена, край шва формы и покрытая часть фитинга были обрезаны и зафиксированы для изготовления композитных траверс, необходимых для испытаний.

Читайте также:
Дома для больших семей - The House Designers

Внешний файл, содержащий изображение, иллюстрацию и т. д. Имя объекта: полимеры-14-02443-g002.jpg

Обжимка фитингов (a) и впрыск силиконового каучука (b).

2.3. Характеристика

2.3.1. Свойства волокна

Прочность на растяжение двух типов волокон измеряли в соответствии со стандартом Американского общества по испытанию материалов (ASTM) C1557-03 с использованием машины для испытания прочности волокна (YG001A, Jigao Instrument, Вэньчжоу, Китай) с начальной длиной 20 мм и скорость удлинения 5 мм/мин. Разрывная нагрузка одиночного волокна и диаметр волокна были записаны для расчета прочности одиночного волокна. Модель распределения Вейбулла использовалась для статистики не менее 15 наборов значимых данных.

Как показано на рис. 3, метод разъединения микросфер из одного волокна использовался для характеристики разницы в связывающей способности между двумя типами волокон и смолой [17]. Смола прилипала к волокнам и нагревалась с образованием микросфер отвержденной смолы. Испытание проводили на испытательной машине для разрушения микросфер (YG-163, Jigao Instrument, Вэньчжоу, Китай). Волокна пропускали через скребок со скоростью 5 мм/мин, и микросферы смолы соскабливали скребком. Записывая глубину заделки микросфер смолы и значения нагрузки, когда микросферы смолы отрываются от волокна, можно рассчитать прочность сцепления на границе раздела между двумя типами волокон и смолой. Модель распределения Вейбулла использовалась для статистики не менее 15 наборов значимых данных.

Внешний файл, содержащий изображение, иллюстрацию и т. д. Имя объекта: полимеры-14-02443-g003.jpg

Экспериментальная схема теста на отслаивание одиночных микросфер.

2.3.2. Характеристики интерфейса

Чтобы проверить надлежащее соединение интерфейса оболочка-оправка и интерфейса волокно-смола в стержнях сердечника, для испытания образцов композитной траверсы полного сечения был использован метод проникающей жидкости с красителем. Композитную траверсу разрезали вдоль направления, перпендикулярного волокнам, для изготовления образцов толщиной 10 мм с помощью резки шлифовальным кругом. Процесс испытаний описывается следующим образом: контейнер накрывали стальными шариками (каждый диаметром 1 мм). После того, как образец был помещен на стеклянные шарики, в контейнер наливали соответствующее количество 1% (по весу) раствора пурпурного цвета в этаноле, при этом уровень жидкости был на 1 мм выше верхней части шариков. Образцу давали оставаться неподвижным в течение 15 минут, чтобы наблюдать, происходит ли экссудация растворителя на верхней поверхности образца.

Гидротермальные испытания проводились на материале стержневого стержня для сравнения межфазной связи между волокном и смолой в сердцевине из базальтового волокна и сердцевины из стекловолокна по величине тока утечки до и после гидротермического воздействия. Стержень сердечника разрезали вдоль направления, перпендикулярного волокнам, для изготовления образцов толщиной 30 мм с помощью резки шлифовальным кругом. Методика испытаний проводилась следующим образом: образец кернового стержня помещали в 0.1% (по массе) раствор хлорида натрия и кипятили в течение 100 ч. Затем образец вынимали, поверхность протирали, прикладывали номинальное напряжение 12 кВ и регистрировали ток утечки (среднеквадратичное значение) с помощью цифрового мультиметра (RIGIO DM3068).

Читайте также:
Папоротник оленьего рога, Platycerium bifurcatum - Садоводство Висконсина
2.3.3. Механические свойства

Учитывая, что наматывание слоя оболочки может привести к ошибке измерения при последующих механических испытаниях, для испытания механических свойств композитных траверс использовали стержни без оболочки. Стержень сердечника имел длину 1100 мм, размеры поперечного сечения 34 мм × 54 мм (высота × ширина).

Соединение между сердечником и концевым металлическим креплением влияет на способность композитных поперечин выдерживать механические нагрузки. Испытание на растяжение использовалось для проверки того, повлияет ли изменение материала сердечника на соответствие стержня сердечника и концевого металлического крепления и может ли оно соответствовать требованиям для практического применения. В качестве испытательного оборудования использовалась горизонтальная машина для испытаний на растяжение (предоставленная Хэбэйским научно-исследовательским институтом электроэнергетики Государственной электросети). Процесс тестирования показан на рисунке 4а. После начала испытания быстро и равномерно прикладывали нагрузку 10 кН, которую поддерживали в течение 90 с, и наблюдали, вытягивается ли стержень сердечника из концевого крепления.

Внешний файл, содержащий изображение, иллюстрацию и т. д. Имя объекта: полимеры-14-02443-g004.jpg

Тест на растяжку (a) и испытание на изгиб (b).

Чтобы установить разницу между стержнями с сердечником из базальтового волокна и стержнями с сердечником из стекловолокна с точки зрения сопротивления изгибающей нагрузке, были проведены испытания на разрушение при изгибе для двух типов стержней с сердечником. Испытательное оборудование представляет собой машину для испытаний на изгиб (предоставленную Государственным научно-исследовательским институтом электроэнергетики Хэбэя). Процесс тестирования показан на рисунке 4 б. Образец стержня с сердечником был установлен на машине для испытаний на изгиб, а направление приложения изгибающей нагрузки было перпендикулярно направлению оси стержня с сердечником. Затем нагрузка прикладывалась равномерно до тех пор, пока сердечник не разрушился, и регистрировались значения конечного смещения и приложенной нагрузки.

2.3.4. Изоляционные свойства

Прочность внутренней изоляции стержней с композитным поперечным сердечником характеризовалась напряженностью поля пробоя стержней с сердечником, и значения измерялись с использованием испытательной схемы в соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии (МЭК) 60 243-1. Образцы имели толщину 1 ± 0.1 мм и были изготовлены путем разрезания стержня сердечника перпендикулярно направлению волокна. Модель распределения Вейбулла использовалась для статистики не менее 15 наборов значимых данных.

Читайте также:
Руководство по покупке винтовой лестницы | Спиральная лестница Солтера

Поскольку прочность внешней изоляции в основном зависит от качества навесов, испытание поверхностного пробоя на положительные и отрицательные удары молнии проводилось только на подготовленных траверсах из базальтового композита для получения их внешних изоляционных свойств. Длина образца составляла 1100 мм, длина дуги в сухом состоянии 650 мм. Высота испытательного полигона составляла 20 м, а форма волны приложенного грозового импульса представляла собой двойную экспоненциальную волну ±1.2/50 мкс. Испытание на пробой поверхности удара молнии проводилось с использованием метода Брюстона для определения U50% базальтоволокнистых композитных поперечин по средней статистике. Измерение U50% напряжения в качестве эталонного, испытательное напряжение увеличивали в семь раз с шагом 10 %, регистрировали форму волны каждого пробоя и статистически получали кривые вольт-секундной характеристики положительной и отрицательной полярности композиционных траверс из базальтоволокна. Во время испытаний для корректировки данных испытаний записывались напряжение пробоя и метеорологические условия.

2.3.5. Микротопографическая характеристика

Поперечное сечение стержня сердечника наблюдали после разрушения при изгибе в условиях высокого вакуума при напряжении активации 10 кВ с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) Nova Nano-450. Образец вырезали из треснувшей части сердечника после испытания на изгиб. Учитывая высокие изоляционные характеристики образца, перед наблюдением его помещали на алюминиевый держатель для напыления.

Как показано на рисунке 5, образец размером 0.4 мм × 0.4 мм × 0.8 мм был просверлен в центре стержня для наблюдений, и два типа материалов были отсканированы с помощью системы компьютерной томографии высокого разрешения nanoVoxel-3000 (КТ). , Sanying Precision Instruments Co., Ltd., Тяньцзинь, Китай) с размером вокселя 0.0475 мкм. Затем для результатов сканирования было выполнено трехмерное (3D) структурное моделирование, чтобы определить разницу в размерах и распределении пор между двумя типами материалов [18].

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: