航空警示球的运用处景解释：

根据国际民航组织《国际标准和培植方法—机场》附件十四和国家有关规定，对付架空的输电线，尤其是超高压（50万千伏）输电线、跨江输电线，应在线路上设置形状能干的航空标志球（航空警示球），以供应警示标志。
适用范围对付架空的输电线，尤其是超高压（220kV以上）输电缆线、跨江输电线，应在线路上设置形状能干的航空标志球（航空警示球），以供应警示标志，直径600mm的球体，每间隔30m设置一只航空警示球，如右图所示。

航空警示球的运用形式

航空警示球在空中运用情形，在高压线上进行安装利用，用来提醒航空翱翔器以及地面或者水路超高运输的装载工具。

手糊玻璃钢球系统编制作采取上凹下凸模构造图

原工艺采取：手糊玻璃钢制作工艺，采取上凹模，下凸模设计，拼接接口处毛糙，由于出模后圆度的问题，闭合高下半球时也比较困难。
由于手糊模具制造大略，本钱低，在2000年旁边，人工本钱也较低，以是便于快速启动项目，这种产品也很快涌如今市场上。

手糊玻璃钢球系统编制作上凹模构造图

手糊2mm球体上半部分，拼接接口部分，直径处凹槽。

原玻璃钢球系统编制作下凸模构造图

手糊2mm球体下半部分，拼接接口部分，直径处突出。

手糊球体模具合体接口生产实物航空警示球详细如下：

手糊制作的玻璃钢球系统编制作的球构造图

手糊内腔比较粗糙，丢脸。
外表面特殊夹具连接处的孔，及开缺口处，也比较毛糙。
下左图是球的下半球，中间为上半球与下半球合体示意，右下图为合体后球体,非常粗糙。
这种手糊工艺产品在早期霸占了紧张市场，到目前为止仍有很多是这种工艺，包括现在电力行业的招标文件仍以这种工艺作为标准，个中最为核心的指标便是哀求球体整体重量5Kg/每套，因此2mm厚度为标准的手糊 制品。

二、SMC航空警示球的设计运用

生产实物航空警示球构思：

SMC航空警示球产品设计思想：如果开拓事情参考手糊玻璃警示球，开拓2副金属模具，分别用上凹模、下凸模形式进行压制复合股料制品，金属模具采取P20材料，一套模具的制作本钱在18万，2副造价36万；采取40Cr或者40#，一套模具的本钱在12万，采取高下模具，那么金属模具的本钱双倍，造价24万，则该项工程的模具本钱在项目中占频年夜约要达到24%-36%，是不可能进行开拓启动的，本钱占比过高，导致项目开拓会失落败。
用一副模具成型全体球的辅导思想，是本SMC工程的灵魂所在，开展开发事情的，把该航空警示球的开拓事情从不可能变为可能的第一步，以是我们考虑到能否用一副模具办理高下模具的问题，使模具的本钱掌握在合理而且可以接管的范围，这一辅导思想得到客户高度认可。

利用一副合金钢金属模具，模腔采取40Cr材质。

1、利用一副模具办理了两副模具（凹凸模具对合）的功能，两个半球完备相同。

2、在未设置两端连接小平台时，半球对合时，个中一个半球相对与另一个半球旋转45度，相向运动，可闭合成一个整体球。

利用一副合金钢金属模具，模腔采取P20材质

3、设置端部小平台后，可以理解为一个半球绕接口面旋转180°，与其余半球对合面对合,凹槽与凸台相插。

4、球体对合面俯视图如左边，B-B剖面为凹坑设计，C-C剖面为凸台设计。
凹坑与凸台沿圆周交替设置，4凸台，4凹坑，相邻凹坑、凸台与球心形成的夹角为45°。

在航空警示球尺寸中，直径0600mm的航空警示球为常用尺寸规格

产品设计：0600mmx2.8mm复合股料航空警示球(下图展示球)的特点：

SMC航空警示球产品设计

在半球体对接直径的一周处，设置宽度10mm，厚度8mm的加厚环，加厚环的设置，提高此处截面的惯性矩，该处惯性矩是2.8mm球面厚度处的23.3倍（集中载荷打算挠度Ymax=PL3/48EI）提高局部受力能力，这样充分担保了半球的直径处的刚性，合体后也充分担保了球的整体刚性。

直径处环形带的加厚，同时有利于与设置局部加厚8处构造对合处(凹槽与凸台）相领悟，供凹凸接口（防止半球的相对旋转运动及球圆度率担保）成型，4处凹槽成型，4处凸台成型，确保了凹槽与凸台的插接强度问题，充分担保凹槽受压不撕裂。

凸台（厚度设计10mm)受剪切，拉伸不断裂，而没有设置整球过大的壁厚，充分考虑了球制品能够成型的最佳壁厚2.8mm,过小随意马虎影响SMC原材料受热受压后的流动性，同时也担保掌握了整体球的重量，使得材料本钱得以绝佳的掌握，从而具备了复合股料（玻璃钢SMC）本钱上的上风，制品的细节形状处理及成型工艺改良设置是航空警示球开拓走向成功的第二步，寻衅非平板型薄壁SMC制品。

球体两端夹具设计思路：球体两端固定夹具，考虑到夹持电导线的直径尺寸多样性，未考虑设计SMC工艺，采取了铸铝工艺。
在力学上SMC工艺也是可行的，但是夹具的多样性，考虑的开模的数量，在本钱上不适宜，暂未考虑，但也是后续事情持续有SMC工艺优化的方向。

航空警示球模具设计思路：

航空警示球的闭合金属模具的初步设计，考虑模具设计上，如果利用高下钢板80mm厚度，钻通孔（Ø22mm）放置加热管，电加热模式，大略易操作，但是球体是空间三坐标掌握尺寸，高下模板加热，高下模如果采取平板加热管模式，加热管间隔球的内壁太远，加热不屈均，以是高下模具必须采取加热管垂直压机的事情台面，对球的内外侧加热，也由于球体缘故原由，也要采取竖向加热管，加热模式，如加热管永劫光事情会有破坏，改换未便利。
其二，由于模具的加热管是竖向的，加热棒的孔是盲孔，如果孔与加热棒之间隙小，不随意马虎加工，空隙大则加热效果不好，生产过程不宜中断。

改换利用导热油加热模式，高下模具，均匀设置铜管，增加利用油温机加热，避免了加热管办法的弊端，以及极有可能涌现的加热不屈均，从而使得球制品的固化度不屈均，导致外不雅观花斑，颜色不一，以及强度问题，以是在模具设计形式、受热办法、受热均匀度上进行了充分的考量，为后续球制品的稳定高质量奠定坚实的根本。
采取油温机功率75kW，将模具制热到180度，只须要20-25分钟，而传统电加热须要4小时，乃至更多，这方面油温机具有较大上风，给生产统筹韶光安排供应了便利。

航空警示球模具加热考虑：

高下模，由于采取加热管垂直事情台面模式，加热管导线尾部与液压机器的事情台面干涉，必须转90°从下模中引出， 如果生产过程中，如果加热管破坏，则必须停滞生产，从液压机事情台面拉出上或下模，拆卸模具，改换加热管，生产规复韶光须要3天，而且摧残浪费蹂躏人力及交货的韶光，以是考虑到这种较大的弊端，决定放弃电加热模式，采取油温机器加热。

生产实物航空警示球液压机器选择：

须要原来准备用3150KN四柱式液压机器压制，同时充分考虑了模具的长宽高，以及模具的开口总高及高下模具型腔的最大间隔，充分担保制品可以取出。
由于球的表面积较大，为担保好成型，不能有任何缩孔及SMC原材料在型腔内受压不充满征象，终极决定加大机器压力，采取8000KN直线导轨液压机器，同时高下模具时，空间尺寸更为充裕。
模具加热心势（温度均匀性）及液压机器吨位（SMC受压流动性）的优化选择是航空警示球走向成功的第三步。

生产实物航空警示球原材料的选择：

航空警示球传统做法利用人造玻璃、工程增强塑料(热塑）、不饱和树脂，近些年以来，最多的采取：手糊玻璃钢工艺，在开放式木头模具或者玻璃钢模具上加一层玻璃纤维布，加一遍不饱和树脂稠浊料，再加一层布，一层不饱和树脂稠浊料，详细看布的厚度，玻璃纤维布要加2-4层，制作成2mm厚的半球体，由于是开放式模具，产品的厚度不可控，壁厚在2- 4mm颠簸，壁厚不均，内腔毛糙，对合接口处也不平整。

这次开拓采取预浸片材SMC（Sheet Molding Compounds）制作，预润片材中含有连续玻璃纤维，及短玻璃纤维， 以及片材高下表面加玻璃纤维连续毡，充分担保纵向与横向的拉伸强度，利用片状SMC材料放置到金属模腔时，每层SMC片材的长玻璃纤维方向与其叠加相邻层的SMC片材中的长玻璃纤维成90°方向放置，充分担保SMC片材（球制品的原材料）在高温（180℃）和高压（8000KN）闭合时，全体球面的长玻璃纤维纵横(互为90°)交错，球面横向与纵向力学理论上相同，避免球制品在受压后，开裂或者撕裂，这个空想的构想，但是没有找到通长纤维的片材，后仍采取SMC工艺，纤维长度50-80mm，视同为各向同性的片材进行压制。
同时由于球面，通长纤维压制可能造成的长纤维滑移，造成成型产品局部没有纤维，而没有强度。

SMC片材SMC310SR,Pure orange，采取间苯树脂，无碱玻纤，氢氧化铝，阻燃V0,耐老化。

生产实物航空警示球设计过程：

航空警示球体两侧小平台的设计，供连接铝线夹装置利用，SMC工艺采取侧面液压抽芯办法，一次成型，内孔光滑，无毛刺，定位精准，精度偏差小于0.01mm。

手糊工艺的球体须要二次手工钻孔，内孔在麻花钻切削时，随意马虎产生毛刺，由于壁厚薄，钻削时，产品上的孔即将被钻透时，球体表面在孔的边缘随意马虎撕裂，内孔不只滑，精度偏差2mm旁边，与一次成型孔无法比较，而且不雅观观，须要二次人工修理毛刺，再向孔内侧涂敷树脂固化。

SMC工艺两个半球对合，凹凸接口处，无破坏，无毛刺，便于2个半球的对接。

与铝线夹中央线垂直的球体表面开3只Ø5mm小孔作为排水孔，采取SMC高下闭合模具特点，设置小凸台，在球体上一次成型，而手糊球仍是二次加工小孔，费时费力，从外侧向内钻孔，由于球体外侧非常光滑，不易定位钻孔，而且随意马虎划伤球体，影响都雅。
从球内侧向外钻孔，而球体外侧随意马虎在钻头即将打穿球体时，对球的外表面撕裂，使得球体外不雅观非常丢脸，乃至报废球产品。

我们终极采取8000KN直线导轨液压机器，直线导轨压机的压块平面度掌握在0.05mm，而四柱式液压机器的压块平面度在0.5mm，压块一旦稍有倾斜，球体壁厚厚的地方可能变成3.3mm，而对称面则变成2.3mm，乃至更薄，导致球体穿孔等产品毛病。

采取液压机器，8000KN直线导轨液压机压制，担保了压力充足，采取导热油加热，高下模具受热均匀，压制过程中片状材料流动性好，材料受热均匀同等，球的内外侧均无任何明显裂纹，尤其球面外侧没有有任何裂纹，而且光滑、鲜艳、高亮度。
航空警示球产品是户外利用，加入UV及助剂，尽最大可能防止褪色，抗老化。

金属模具基体抛光后，镀铬，镀铬层掌握在0.02-0.03mm，硬度高，达到HRc48-52，再次精抛光，使得球体外侧得到高亮光洁，将模具型腔粗糙度掌握在1.6-0.8以上级别，表面达到镜面级别。
球采取颜色为：Ral2004，Pure Orange，均匀同等，无杂色，无花斑。
下图中为上模（凹模），右下图下模（凸模）。

工艺生产效率哀求极高，球的上述逻辑的特点决定了采取SMC工艺，高温高压，8分钟半个球，一个球（2只半球）生产仅仅须要16分钟，并且球体上的装置线夹孔（液压抽芯）与功能排水孔（凸台设置）全部一次成型，内孔光洁度高，一次出模即成品。
原来手糊玻璃钢工艺，须要2个人操作，至少1.5小时以上半个球，3个小时才能生产一只球。

SMC工艺的生产效率险些是原来手糊工艺的12倍，手糊制品的球还要进行二次钻孔处理，孔内毛刺修理，涂敷树脂，费人力，更费材料。
效率上风是航空警示球开拓成功的第四步。

特色改良（非常规）的SMC办法生产，把原来手糊玻璃钢工艺生产球的办法给取代了，在此之前，中国（包括国外）极少有利用SMC工艺办法生产航空警示球。

原来手糊生产办法，占地面积极大，几十副大略单纯开放式模具（木模具或者玻璃钢模具）生产，生产过程散发苯乙烯等难闻气体，以及切割产品毛边，产生大量的粉尘，对周围环境非常不友好。

利用闭合金属模压，一次成型，生产更环保，无气体排放，无粉尘产生，为环保及碳中和作了非常大的贡献,这使本次开拓事情具有较大的社会任务意义，比产品本身经济代价更大，这将指引我们在复合股料（玻璃纤维增强制品）的成型技能上提升，生产产品的机器化和模具化方面起到指引代价。

半球外侧的平面两个小凸台，每个凸台上2个Ø13.5mm孔，利用侧面液压油缸抽芯，一次成型，旁边孔中央对称，间隔60mm,孔间隔半球直径处间隔30mm,用于装置铝夹具。

球体壁厚2.8mm, 公差±0.2mm,尽力保持壁厚的同等性，不要正偏差，只管即便负偏差，球体只管即便考虑轻量化，该设计理论球体重量7.5Kg，目前海内一些电力公司投标仍按照2mm手糊球体重量指标，哀求小于5Kg，应致力于进一步减小球体重量，两个路线，其一进一步减小产品壁厚，降到2.5mm，乃至更小；其二增加玻璃微珠，减小球体密度，待进一步开拓验证重量的极致轻量化。

整体半球的力学测试，不低于75Kg职员载荷在半球跳跃试验未定裂。

生产航空警示球半成品状态

生产实物航空警示球装置过程：

SMC航空警示球的表面亮度，以及色Pure Orange

航空警示球装置过程

生产实物航空警示球装箱：

航空警示球木箱包装发运：

本次航空警示球工程累计2800套球体，条约额度约万，共计3辆17.5m汽车装运到上海港口，出口国外，已经全过程履行完毕近年。
本产品具备批量化特性，而且生产可以复制，须要进一步开拓市场运用，实现技能开拓的批量代价，本次开拓成品率达到98%以上。
原有模具用度，及研发职员用度，工具装置，管理优化都为后期生产节约，供应了更佳的本钱上风。

后续：航空警示球的部分缺项，制品总缺陷1

产品不可能十分完美，总有些小的缺项，2.5m高度的自由落体，会导致球的直径处分裂，或者球体打仗混凝地皮面，产生分裂，耐冲击性能上还有待提高。

后续：航空警示球的部分缺项，制品缺陷2

室外暴晒，光荣上有些变淡，光泽也变暗，这方面还有待提升技能能力与水平。

后续：航空警示球的部分缺项，制品缺陷3

受制于传统手糊标准的影响，较多的标书哀求球的重量在6KG,乃至5KG。
我们做了2种减重路线，目标4.5kg。
寻衅SMC的生产极限，以应对更广阔的市场运用。

1、增加玻璃微珠的利用比例,密度缩减到1.6；2.将壁厚缩小到2mm，半个球重量为

2、3KG，一个球重量为4.6KG。

三、SMC产品在玻璃钢构造上的运用

【玻璃钢构造】

【玻璃钢构造-小桥工程】宝山小学

玻璃钢构造，个中SMC作为连接件，与GFRP拉挤出型材，格栅一起设计玉成玻璃钢构造桥梁。

双支点设计防止底座在水平推力浸染下撕裂，做到水平推力1.5KN推力不毁坏

SMC在玻璃钢构造设计运用—充电架

盐廊(L270m×W6m×H3m)，单段模型（玻璃钢构造）

玻璃钢构造—盐廊框架安装过程（2012年作品）

玻璃钢构造—盐廊(L240m×W6.5m×H3m)

玻璃钢构造—盐廊(L240m×W6m×H3m)

全玻璃钢构造盐廊，该构造已经利用12年，仍旧无缺。

承载21T玻璃钢构造—操作平台，SMC角撑用于立柱方管

12512.7mm与横梁工25012.7mm的连接，该平台称重21吨。

电源玻璃钢构造(2022年1月15日落成）。
试验载荷，最大载荷区域满载试验及吊装电容示范。

电源玻璃钢构造原有构造采取纯SMC构造制造，最大高度达到2.5M，但是二期工程要5.5m高度，那么SMC工艺立柱要达到6m长度台面的压机去制造，宽度也基本上要达到3m，这样的机器估算要达到5104KN,比较弘大。
而且SMC制品长度较大，只能压制槽钢与角钢类制品，这类产品又不适宜用做立柱，随意马虎失落稳。

电源玻璃钢构造（2014年），特点：高承载+无磁+绝缘，用于电抗器母排支撑。
用国际热核工程，ITER项目。
属于：柱系为主的玻璃钢构造。

某研究院承重24T，高压100KV直流电源玻璃钢构造，特点：高承载，绝缘。
属于：柱系为主的玻璃钢构造。
2012年制作，目前无缺利用状态。
SMC角撑对付立柱与横梁的连接。

四、SMC在玻璃钢构造上的运用探索

SMC制品常日形式以独立构件形式，或者以SMC制品与SMC制品之间的组合成型。
建议SMC作为复合股料构造的必要组成部分，发挥SMC构件的特点，高承压，可以设计繁芜构造的特点，填补拉挤型材，板（实心板材，格栅板材）单一性，成为玻璃钢构造的一个必要组成部分。

SMC制品独立产品，单个产品，即为终极利用状态，这个在SMC制品中是占比比较高的。

SMC制品独立产品（或者极少量，2个合体），单个产品，即为终极利用状态，这个在SMC制品中是占比比较高的。

SMC制品之间的组合产品，纯SMC制品的组合拼装利用

【玻璃钢构造的展望】

玻璃钢航空警示球/小桥/盐廊/化工平台/电力支撑等名称都属于玻璃钢构造在各行业的运用表示，是SMC/格栅/型材/其他工艺制品在玻璃钢构造上的利用。
利用SMC工艺为玻璃钢构造供应更多的可能性，玻璃钢构造可能会有一个发展或者批量空间。
这须要高校、院所在标准的辅导下实践，更须要无数工程技能职员，不断的总结、提升、拓展，让玻璃钢构造有更大的发展，让玻璃钢构造得到遍及、再上一个台阶，为各领域，创造玻璃钢构造的代价！
期待像混凝土构造、钢构造、木构造，玻璃钢构造议题成为构造形式的一种序列。
我的愿景:建立设计与施工团队，拓展玻璃钢构造！
路径:提炼玻璃钢构造通用技能，办理特定方案！
技能:工程技能/材料力学/化学/图形/机器加工/施工技能等。

【结束语】

我从事玻璃钢事情至今24年，一贯在探索，一贯在思考，一贯在寻求讲清楚这一议题的办法，讲清楚作甚玻璃钢构造。
关于这个议题目前有多种理解:1.一部分人理解成复合股料的内部组成的构造，把玻璃钢构造理解为稠浊物（Mixture)；2.一部分人理解成加些树脂，加些玻纤，弄些高等别的参数好的树脂（环氧、聚氨酯）或者纤维（碳纤或者碳纳米短纤维、玄武岩纤维、Kevlar)，理解为复合股料（composite)。
3.一部分设计的工程师们喜好用常规的方法去做构造。
综上所述，我的见地，结合英文来描述：Structuresof GFRP。
玻璃纤维增强复合股料的构造，由于GFRP在海内从50年代又被俗称为“玻璃钢”，以是也可以简称为:“玻璃钢构造”。
带着我对这份事情的挚爱去阐述，希望更多工程技能职员参与个中。
互相交流提高，共同推进玻璃钢构造在中国的发展。
所有这些均是个人理解和见地，不到之处，欢迎批评示正。

文章来源：玻纤复材

注：本站转载的文章大部分网络于互联网，文章版权归原作者及原出处所有。
文中不雅观点仅供分享互换，如涉及版权等问题，请您奉告，我将及时处理！

转载请注明：片头模版 » SMC结构产品设计与应用