ООО Гуйчжоу Гуангри Технолоджи

Материалы для опор уличных светильников изначально представляли собой древесину, добываемую из природы, затем стали использовать бетон и металл, а в наше время на первый план выходит композитный материал FRP (стеклопластик). С развитием металлургической промышленности сталь стала легко доступной и удобной в обработке, что привело к её широкому применению в производстве опор. Первые стальные опоры уличного освещения в основном были цилиндрическими, изготавливались из бесшовных труб одинакового диаметра. Позднее появились конические опоры, которые производили из трапециевидных стальных листов с разной шириной верхнего и нижнего края и высотой 1 метр, сворачивая их в сегменты разного диаметра и затем соединяя горизонтальной сваркой до нужной высоты. Такие опоры имели как продольные, так и поперечные сварные швы, что делало их неэстетичными, сложными в изготовлении и создающими потенциальную опасность. С применением мощных прессов в производстве опор стало возможным изготавливать стальные опоры за один цикл — с одной продольной сваркой, что упростило обработку, улучшило внешний вид и исключило проблемы безопасности. Антикоррозийная обработка стальных опор является обязательным этапом: помимо горячего цинкования, наносится порошковое покрытие, которое защищает цинковый слой и придаёт изделию более привлекательный внешний вид.Поскольку стальные опоры всё же достаточно тяжелы, в некоторых случаях используют более лёгкие опоры из алюминиевых сплавов. Хотя опоры из алюминиевых сплавов легче по весу, высокая стоимость алюминия и значительные инвестиции в производственное оборудование препятствуют их массовому применению, в отличие от стальных опор.  С развитием технологий и индустрии материалов стеклопластик получил особое преимущество: он обладает прочностью на растяжение, сопоставимой со сталью, при этом его плотность составляет лишь четверть плотности стали, а также он устойчив к атмосферным воздействиям и не ржавеет, что делает его особенно подходящим для изготовления опор уличного освещения. В странах Европы и США опоры из FRP уже широко применяются на дорогах, в особых зонах, таких как прибрежные районы, промышленные зоны и другие агрессивные среды, и для них разработаны подробные технические стандарты. В последние годы в некоторых городах Китая также начали постепенно устанавливать опоры из FRP на отдельных участках дорог. Предыстория композитного материала FRP (стеклопластика) Композитные материалы, образованные сочетанием армирующего материала и матрицы, обладают более высокими физическими характеристиками, чем исходные однородные материалы.Одним из наиболее успешных композитов является термореактивный материал FRP (Fiber Reinforced Plastic), в котором в качестве армирующего материала используется стекловолокно, а в качестве матрицы — смола. Благодаря своим свойствам, почти идентичным свойствам стали, FRP также называют «стеклопластиком». С момента своего появления и до наших дней FRP благодаря своей высокой прочности и выдающимся физическим характеристикам получил широкое применение в аэрокосмической отрасли, судостроении, спортивном инвентаре, медицинских изделиях, ветрогенераторах, строительных конструкциях и во множестве других сфер.В странах Европы и США ещё с 50–60-х годов начали применять FRP для производства опор освещения, а также опор для линий связи и линий электропередачи.Поскольку FRP обладает прочностью, сравнимой со сталью, можно, изменяя соотношение материалов, направление укладки стекловолокна и методы обработки, получать необходимые характеристики. Это даёт значительно большую свободу проектирования опор из FRP по сравнению с другими материалами. Поскольку FRP обладает прочностью, сравнимой со сталью, можно, изменяя соотношение материалов, направление укладки стекловолокна и методы обработки, получать необходимые характеристики. Это даёт значительно большую свободу проектирования опор из FRP по сравнению с другими материалами. На сегодняшний день разработаны и широко применяются опоры из FRP, обладающие следующими выдающимися характеристиками. 1.Отличные механические характеристики По сравнению с прочностью материалов, характеристики FRP очень похожи на сталь, и опоры из FRP обладают отличными механическими характеристиками. Опыт использования опор из FRP в Европе и США за 50 лет показал, что прочность таких опор вполне соответствует различным проектным требованиям, включая устойчивость к сильным ветровым нагрузкам, в зависимости от выбранного уровня прочности. Механические характеристики материала FPR (стеклопластика) в сравнении с механическими характеристиками литого алюминия, низкокачественной стали и нержавеющей стали приведены в следующей таблице: Материал Прочность на растяжение Прочность на изгиб Прочность на сжатие FRP (80% стекловолокна, метод намотки) 80 100 45 Литьевой алюминий 48 48 48 Низкоуглеродистая сталь 48 48 48 Нержавеющая сталь 80 80 80 2.Диэлектрические свойства (непроводимость) Непроводимость FRP позволяет опорам из этого материала значительно эффективнее, чем металлическим, снижать вероятность поражения молнией. Особенно в открытых местах опоры у дорог являются заметными целями для разряда, и металлические опоры в таких условиях чаще подвергаются повреждениям от ударов молнии. Кроме того, непроводимость опор из FRP предотвращает поражение людей электрическим током, в то время как металлические опоры, из-за своей проводимости, требуют обязательного заземления и регулярных измерений сопротивления заземления для предотвращения несчастных случаев. Из-за слишком большого сопротивления заземления при металлических опорах нередко происходят несчастные случаи, связанные с короткими замыканиями или утечками тока в проводах. Таким образом, опоры из FRP обладают значительно более высокой безопасностью в плане защиты от поражения электрическим током. 3.Коррозионная стойкость, устойчивость к старению, низкие затраты на обслуживание В зависимости от расположения опоры условия окружающей среды могут сильно различаться: это могут быть промышленные зоны с длительным воздействием химических веществ или газов, прибрежные районы с высоким содержанием соли в воздухе, области с кислотными дождями или кислой почвой и т. д. Длительное пребывание в таких агрессивных условиях легко приводит к повреждению металлических или бетонных опор, что сокращает их срок службы. Опоры из FRP обладают превосходной стойкостью к кислотам и щелочам, устойчивостью к воздействию солей и полной невосприимчивостью к коррозии, что позволяет значительно снизить затраты на техническое обслуживание. Согласно имеющимся данным, на Тайване есть опоры из FRP, которые были установлены более 30 лет назад и до сих пор безопасно эксплуатируются. В Европе и США срок службы таких опор достигает 50 лет.   На следующей фотографии, сделанной в январе 2009 года, показана опора из FRP, установленная в июне 1976 года перед дорогой, ведущей к АЭС № 2 на Тайване. На момент съемки она эксплуатировалась уже 35 лет. 4.Амортизация вибраций, продление срока службы светильников Расположенные вдоль дорог опоры в течение долгого времени подвергаются вибрациям, вызванным движением транспорта, особенно при частом проезде тяжёлых грузовых автомобилей. Эти вибрации сокращают срок службы закреплённых на опоре деталей и светильников. Поскольку опоры из FRP обладают хорошей упругостью, то есть способностью восстанавливать форму после нагрузки, они эффективно гасят вибрации. Поэтому опоры из FRP лучше, чем жёсткие металлические или бетонные, снижают вредное воздействие вибраций, вызванных движением транспорта, что продлевает срок службы деталей и светильников. 5.Высокая стойкость цвета и эстетичный внешний вид Благодаря особенностям технологии производства FRP, при изготовлении опор цвет можно вводить непосредственно в материал, что обеспечивает высокую стойкость окраски. В отличие от металлических опор, окрашенных поверхностным слоем краски, который со временем отслаивается под воздействием окружающей среды, цвет FRP-опор не выгорает и не облупляется, а срок их службы значительно дольше. 6.Лёгкий вес, низкие затраты на транспортировку и монтаж Плотность FRP составляет примерно 1/4 плотности стали, поэтому при одинаковых габаритах опоры из FRP значительно легче. Их проще транспортировать и устанавливать, при этом не требуется тяжёлое подъёмное оборудование, что существенно снижает эксплуатационные расходы. Если рассматривать стоимость с точки зрения экономики, реальная цена уличного освещения определяется суммой стоимости опоры и светильника, расходов на транспортировку и монтаж, а также продолжительности службы и затрат на обслуживание. С этой позиции использование опор из FRP даёт большую экономическую выгоду по сравнению с традиционными стальными опорами. 7.Безопасность опор из FRP (1)Проектирование в соответствии со стандартом США ANSI C136.20-1990. (2)Устойчивость к ветровой нагрузке — 60 м/с, что соответствует 17 баллам по шкале Бофорта. (3)При ветровом давлении, создаваемом скоростью ветра 60 м/с, величина деформации опоры не должна превышать 10 % от её высоты над землёй. Это соответствует переводу ветрового давления в эквивалентную горизонтальную нагрузку, см. таблицу пересчёта горизонтальной нагрузки. Перевод расчётной ветровой нагрузки (60 м/с) в горизонтальную нагрузку согласно ANSI приведён ниже: Высота прямой опоры (м) Горизонтальное смещение на вершине Смещение Горизонтальная нагрузка (кг) Примечание 4 10% 40 см 54   5 10% 50 см 66   6 10% 60 см 74   7 10% 70 см 86   8 10% 80 см 94   9 10% 90 см 101   10 10% 100 см 112   11 10% 110 см 121   12 10% 120 см 179

Типы декоративных дефектов — существует три типа декоративных дефектов, которые могут появляться на поверхности молдового покрытия. Эти дефекты могут быть от малых деформаций до серьезных следов волокон. Деформация — деформация представляет собой волны, отражающие свет на поверхности формы. Следы — следы имеют структуру, похожую на волокнистый армированный материал. Следы, образующиеся в виде волоконных пучков, называются следами от волокон, а следы, образующиеся в виде тканевых структур, называются следами от ткани. Полосы — полосы — это видимые следы, возникающие из-за различий в жесткости и твердости между материалами на границе одного материала с другим. Эти границы обычно появляются на молде или модели и переходят на формованную деталь. Общий пример — это положительные формы, изготовленные с использованием стекловолоконного слоя и общего наполнителя. Наполнитель мягче и имеет более низкую температуру стеклования по сравнению с стекловолоконным слоем. Они также различаются по характеристикам теплового расширения и теплоемкости. Из-за усадки смолы, выделение тепла и силы создают напряжение. Это напряжение распределяется по различным участкам, вызывая разные реакции. Полосы появляются на границе между этими зонами. Полосы также могут возникать, когда элементы формы соприкасаются с задней стороной формы. Причины — декоративные дефекты часто возникают на поверхности покрытия. Основной причиной этих дефектов является не какая-либо характеристика покрытия. На гладкой, отполированной модели, на которой правильно твердеет молдовая пленка, образуется высокий блеск и гладкость. Пленка и поверхность формы имеют одинаковую гладкость и блеск. Формованная деталь теряет часть этого блеска и гладкости. Даже когда смола отливается за молдовой пленкой, получаемая поверхность остается блестящей, гладкой и не имеет этих декоративных дефектов. Декоративные дефекты, вызванные усадкой смолы, зависят от разных материалов. Когда покрытие тонкое или недостаточно твердеет, эти дефекты усиливаются. Когда слой укладки рядом с покрытием твердеет, появляются декоративные дефекты. Степень их серьезности напрямую зависит от степени усадки смолы в процессе твердения. Смолы с большой усадкой вызывают более серьезные дефекты, чем смолы с меньшей усадкой. Эти дефекты также зависят от свойств усиленных волокон и структуры волокон в основах слоев. Волокна с малой усадкой не вызывают декоративных дефектов. Напротив, волокна, препятствующие усадке смолы, могут привести к этим дефектам. Разные волокна имеют разную способность сопротивляться усадке смолы в зависимости от их поперечной жесткости. Стекловолокно имеет поперечную жесткость около 10 мсi (миллионов фунтов на квадратный дюйм). Смола имеет жесткость около 1/2 мсi, что составляет 1/20 жесткости стекловолокна. Когда смола усаживается и сжимает стекловолокно, стекловолокно оказывает сопротивление сжатию в 20 раз сильнее, чем смола. Это приводит к четким следам волокон на поверхности покрытия, поскольку области с большим количеством смолы усаживаются, а области с большим количеством волокон сопротивляются усадке. Из-за молекулярной ориентации в процессе производства волокна, такие как углеродное волокно, графит и полимерные волокна, обладают высокой жесткостью вдоль оси, но низкой поперечной жесткостью, которая составляет от 1/2 до 2 мсi. Чем ниже поперечная жесткость волокон, тем меньше их влияние на декоративные дефекты, потому что они не препятствуют усадке смолы. Таким образом, полимерные волокна и их добавки для блокировки следов имеют более лучшие декоративные характеристики, чем стекловолокно. В тканевых структурах (например, тканый грубый пряжей) переплетение волокон (по долготе и поперечности) образует смоляные мешки, чередующиеся с волоконными пучками. Неконтролируемая усадка в этих смоляных мешках по сравнению с контролируемой усадкой в пучках волокон вызывает образование следов на поверхности. Таким образом, структура волокон оказывает значительное влияние на декоративные дефекты. Усадка смолы, поперечная жесткость волокон и структура волокон являются основными причинами декоративных дефектов. Что касается представленных волокон и их форм (например, короткие стекловолокна), степень серьезности декоративных дефектов изменяется с учетом усадки смолы. Основная усадка смолы происходит в процессе формирования, в стадии твердения. После снятия с формы любой дополнительный процесс твердения называется посттвердением. Посттвердение вызывает дополнительную усадку, которая также приводит к декоративным дефектам. Обычная температура в помещении не предоставляет достаточно энергии для полной полимеризации не насыщенной полиэфирной смолы. На каком-то этапе процесса полимеризации, когда степень сшивки достигает определенного уровня, реакция полимеризации останавливается. Для дополнительного твердения требуется температура, близкая к температуре стеклования смолы. Это дополнительное твердение способствует достижению максимальной температуры стеклования смолы и завершает процесс полимеризации. После полной полимеризации дальнейшая усадка не происходит, и декоративное качество становится стабильным. Особое посттвердение для новых стеклопластиковых форм может быть проведено, а не проводить посттвердение во время отверждения формы при формировании деталей. Температура посттвердения должна быть на 20°F (11°C) выше ожидаемой температуры отверждения, либо выше максимальной температуры стеклования покрытия и смолы, используемых для производства формы. При этой температуре посттвердение длится 4 часа, что обычно позволяет достичь полной полимеризации и максимальной температуры стеклования. Молдовые покрытия на основе изофталевой смолы имеют максимальную температуру стеклования 200-210°F (93-99°C), а покрытия на основе винилэстера — 250-260°F (121-127°C). Любое высокотемпературное посттвердение должно проводиться при отсутствии нагрузки на форму, поддерживаемую элементами формы, чтобы предотвратить деформацию из-за собственного веса. Если посттвердение проводится при высокой температуре на оригинальной модели, различия в тепловом расширении приведут к появлению полос на поверхности покрытия. Резюме: Декоративные дефекты на формах из стеклопластика возникают из-за усадки смолы в процессе полимеризации и посттвердения. Эти дефекты можно удалить шлифованием, но если форма не была полностью полимеризована, дефекты могут появиться снова. Если температура выделения тепла приближается или превышает температуру стеклования формы, дефекты или деформации могут возникнуть на форме. Ресиновые системы с низкой усадкой вызывают меньшие декоративные дефекты по сравнению с традиционными смолами.

Стеклопластик, новый тип композиционного материала для судостроения, был разработан в конце 1960-х годов. Этот материал отличается легким весом, высокой прочностью, коррозионной стойкостью и высокой пластичностью. В последние десятилетия стеклопластик активно используется для производства малых и средних судов, особенно в последние годы, когда его начали активно применять для яхт, скоростных катеров и туристических пассажирских судов. В статье рассматривается новая технология производства стеклопластиковых судов с использованием вакуумного введения смолы. 1.Введение в технологию Процесс вакуумного введения смолы предполагает предварительное укладывание армирующих волокон на жесткую форму, укладку вакуумной упаковки и создание вакуума в системе. Вакуумное давление используется для введения ненасыщенной смолы в волокнистый слой через трубопроводы, тем самым пропитывая волокна смолой. После затвердевания смолы, вакуумная упаковка удаляется, и из формы извлекается готовая продукция. Схема технологии приведена ниже.   Процесс вакуумного введения смолы предполагает создание замкнутой системы в жесткой форме с одной стороны, что является новой технологией для производства крупных судов. Этот процесс был запатентован в 1950 году, и только в последние годы был внедрен в стране и начал развиваться. Поскольку эта технология была импортирована из-за рубежа, существует несколько вариантов её наименования, таких как вакуумное введение, вакуумная инфузия, вакуумный инжекционный процесс и др. 2. Принципы технологии Технология вакуумного введения смолы основывается на гидродинамической теории, созданной французским гидрологом Дарси в 1855 году, известной как закон Дарси: t = 2hl / (2k(AP));где t — время введения смолы, которое зависит от 4 параметров; h — вязкость смолы, указывающая на её текучесть; z — длина введения, то есть расстояние между входом и выходом смолы; AP — перепад давления, разница между внутренним и внешним давлением вакуумной упаковки; k — проницаемость, параметр, указывающий на способность стекловолокна и других материалов впитывать смолу.Из закона Дарси следует, что время введения смолы в процессе вакуумного введения пропорционально длине введения и вязкости смолы, а также обратно пропорционально разнице давления внутри и снаружи вакуумной упаковки и проницаемости волокон. 3.Технологический процесс Конкретный технологический процесс следующий:   Шаг 1: Подготовка к работе Сначала изготавливаются стальные или деревянные формы по размерам и контурам судна. Поверхность формы должна быть обработана таким образом, чтобы она имела высокую твердость и блеск. Край формы должен оставлять минимум 15 см для установки уплотнительных полос и трубопроводов. После очистки формы наносят отделяющий состав, такой как восковая или водная смола. Шаг 2: Нанесение гелькоута на корпус судна В соответствии с требованиями производства судна, на внутреннюю поверхность формы наносится гелькоутная смола с добавлением катализаторов/акселераторов. Можно использовать готовую гелькоутовую смолу или шлифуемую гелькоутовую смолу, в том числе с использованием ортофталевого, изофталевого и винил-эфирного типов. Нанесение производится с помощью кисти или распылением. Шаг 3: Укладка армирующих материалов Сначала, в соответствии с типом корпуса судна и его основной конструкцией, нарезаются армирующие материалы и каркасные сердечники. Затем, следуя схемам укладки и технологии формовки, материалы укладываются в форму. При укладке необходимо учитывать влияние материала армирования и способа его соединения на скорость течения смолы. Шаг 4: Укладка вакуумных вспомогательных материалов На укладку армирующих материалов в форме наносится отделяющая ткань, затем идет ткань для распределения смолы, а затем вакуумный пакет. Все это плотно уплотняется с помощью уплотнительных полос. Прежде чем закрыть вакуумный пакет, необходимо тщательно продумать направление трубопроводов для подачи смолы и вытяжки воздуха. Шаг 5: Создание вакуума в пакете После укладки всех материалов в форму, трубопроводы для подачи смолы подключаются к системе. Вакуумный насос удаляет воздух из всей системы, максимально вытягивая воздух из пакета и проверяя герметичность. В случае утечек воздух заменяется герметизацией поврежденных мест. Шаг 6: Подготовка пропорций смолы После достижения необходимого вакуума в пакете, смола, отвердитель и другие компоненты готовятся в определенных пропорциях в зависимости от условий окружающей среды, толщины изделия и площади укладки. Приготовленная смола должна иметь нужную вязкость, соответствующее время геля и требуемую степень отверждения. Шаг 7: Введение смолы в форму Приготовленную смолу подают в насос, после тщательного перемешивания для удаления пузырьков воздуха. Затем последовательно открываются зажимы, и регулируется давление насосов для введения смолы, что позволяет эффективно контролировать толщину корпуса судна. Шаг 8: Отверждение и снятие с формы После завершения введения смолы, корпус судна должен оставаться в форме до полного отверждения смолы, обычно не менее 24 часов. После того как твердость по Баккелю достигнет или превысит 40, форму можно снять. После снятия формы, должны быть предприняты необходимые меры для поддержания формы и предотвращения деформации. После полного отверждения начинается сборка корпуса и установка оборудования. 4. Анализ преимуществ и недостатков технологии A.Преимущества технологии Метод вакуумного введения смолы позволяет одновременно укладывать корпус судна, усилительные ребра, сердечные материалы и другие вставки, что значительно улучшает целостность продукта и значительно повышает прочность всей конструкции судна. A1 Эффективное повышение прочности корпуса судна При использовании вакуумного литья одновременно укладываются все элементы корпуса судна, усилители, сердцевинные структуры и другие встроенные элементы, что значительно повышает целостность продукта. Прочность и жесткость корпуса судна, а также другие физические характеристики, могут быть увеличены на 30–50% по сравнению с корпусами, изготовленными методом ручного литья при использовании тех же исходных материалов. Это особенно соответствует современным тенденциям увеличения размеров стеклопластиковых судов. A2. Эффективное снижение массы корпуса судна Стеклопластиковые суда, изготовленные с использованием вакуумного литья, имеют высокое содержание волокон, низкую пористость и отличные эксплуатационные характеристики, особенно улучшенная прочность между слоями, что значительно повышает усталостную прочность корпуса. При одинаковых требованиях к прочности или жесткости суда, построенные с использованием вакуумного литья, имеют значительно меньшую массу. При использовании той же схемы слоев расход смолы сокращается на 30%, что уменьшает потери и снижает коэффициент потерь смолы ниже 5%. A3. Эффективный контроль качества продукции Технология вакуумного литья, в отличие от ручного литья, имеет меньшую зависимость от работы оператора, обеспечивая высокую степень однородности как для одного судна, так и для целых серий. Количество армирующих волокон, используемых в судне, заранее точно дозируется и укладывается в форму до ввода смолы, при этом соотношение смолы и волокон остается относительно постоянным (обычно 30%–45%), тогда как в корпусах, изготовленных ручным методом, содержание смолы обычно составляет 50%–70%. Поэтому однородность и повторяемость качества таких судов значительно выше, чем у изделий, изготовленных ручным методом. Также точность изготовления судов методом вакуумного литья значительно выше, поверхность корпуса более ровная, что снижает затраты на шлифовку и покраску. A4. Улучшение условий на производстве Технология вакуумного литья является закрытым процессом, при котором все летучие органические вещества и токсичные загрязнители воздуха ограничиваются в вакуумном пакете. Летучие вещества выделяются только при выпуске воздуха из вакуумного насоса (с возможностью фильтрации) и при подготовке смолы, что значительно улучшает условия на рабочем месте по сравнению с открытым рабочим пространством при ручном литье. Это существенно улучшает условия труда и охрану здоровья работников. B. Недостатки технологии B1. Сложность технологического процесса Процесс вакуумного литья отличается от традиционного ручного литья, так как требует подробного проектирования укладки волокон, схемы трубопроводов и строительного процесса. До ввода смолы необходимо завершить укладку усиленных материалов, а также подготовить трубы для подачи вакуума, герметизирующие материалы. Поэтому для маленьких судов время строительства может превысить время, необходимое для ручного литья. B2. Высокие производственные затраты Технология вакуумного литья требует высоких требований к проницаемости волокон, чаще всего используются непрерывные ткани или однонаправленные ткани, что увеличивает стоимость материала. В процессе строительства используются вакуумные насосы, вакуумные пакеты, распределительные материалы, демолдированная ткань и трубопроводы, большинство из которых одноразовые, что повышает стоимость производства по сравнению с ручным методом. Однако чем больше размер судна, тем меньше становится эта разница. B3. Определенные риски процесса Особенности технологии вакуумного литья предполагают, что судно изготавливается за один этап, и требования к подготовительным работам перед введением смолы высоки. Процесс должен строго выполняться по установленным этапам, и после начала ввода смолы процесс становится необратимым. Если возникает ошибка в процессе инжекции смолы, весь корпус судна может быть испорчен. Для снижения рисков многие судостроительные предприятия применяют двухэтапное вакуумное формование, разделяя корпус судна и каркас на два этапа. 5. Заключение Технология вакуумного инфузионного формования, как новый метод строительства судов из стеклопластика, имеет множество преимуществ, особенно в строительстве судов с большими размерами, высокой скоростью и высокой прочностью, где она играет незаменимую роль. С постоянным улучшением технологии вакуумного введения смолы, снижением стоимости исходных материалов и растущими социальными потребностями, строительство судов из стеклопластика постепенно перейдет к механическому процессу формования. Метод вакуумного введения смолы, безусловно, будет широко применяться в большем количестве фабрик.