葉片成型工藝小結(jié)

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1、1葉片生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介2010-6-7Wendy1.葉片的結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片是一個(gè)復(fù)合材料制成的薄殼結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上分三個(gè)部分。1根部:材料一般為金屬結(jié)構(gòu)2外殼:一般為玻璃鋼3龍骨加強(qiáng)筋或加強(qiáng)框:一般為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。2.葉片的要求和材料風(fēng)機(jī)葉片要承受強(qiáng)大的風(fēng)載荷、氣體沖刷、砂石粒子沖擊、紫外線照射等外界的作用。為了提高復(fù)合材料葉片的承擔(dān)載荷、耐腐蝕和耐沖刷等性能必須對(duì)樹脂基體系統(tǒng)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和改進(jìn)采用性能優(yōu)異的環(huán)氧樹脂代替不飽和聚酯樹脂改善玻璃纖維/樹脂界面的粘結(jié)性能提高葉片的承載能力擴(kuò)大

2、玻璃纖維在大型葉片中的應(yīng)用范圍。同時(shí)為了提高復(fù)合材料葉片在惡劣工作環(huán)境中長(zhǎng)期使用性能可以采用耐紫外線輻射的新型環(huán)氧樹脂系統(tǒng)。一般認(rèn)為小型風(fēng)機(jī)葉片22m以下選用玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基體以不飽和聚酯樹脂為主也可選用乙烯基樹脂和環(huán)氧樹脂較大型葉片42m以上選用碳纖維增強(qiáng)或碳纖維和玻璃纖維混合增強(qiáng)樹脂基體以環(huán)氧樹脂為主。碳纖維復(fù)合材料葉片的剛度是玻璃纖維復(fù)合材料葉片的兩倍。碳纖維取代玻璃纖維不僅可以減輕葉片質(zhì)量而且性能更優(yōu)異。但是碳纖維過于昂貴玻璃纖維的價(jià)格僅為碳纖維價(jià)格的十分之一左右一定程度上限制了其廣泛使用。由于環(huán)氧

3、樹脂作為葉片的基體材料為葉片提供優(yōu)異了的力學(xué)性能和耐腐蝕性能在應(yīng)用中逐漸取代了聚酯樹脂。3.葉片制造工藝流程葉片制造工藝主要包括:陽(yáng)模→翻陰?！亴印訜峁袒撃！蚰ケ砻妗鷩娖岬?。大型風(fēng)力機(jī)葉片大多采用組裝方式制造。分別在兩個(gè)陰模上成型葉片蒙皮主梁及其他玻璃鋼部件分別在專用模具上成型然后在主模具上把兩個(gè)蒙皮、主梁及其它部件膠接組裝在一起合模加壓固化后成整體葉片。膠粘劑是葉片的重要結(jié)構(gòu)材料直接關(guān)系到葉片的強(qiáng)剛度。要求膠粘劑具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性且要有良好的操作工藝性如具有不坍塌、易泵輸、低溫固化等特性。

4、由于大多大型風(fēng)力機(jī)葉片采用組裝方式制造這就使其制備的成型工藝有多種。4.葉片成型工藝成型工藝大致有八種①手糊工藝②真空輔助注射③樹脂傳遞模塑RTM④SCRIMP浸漬工藝⑤纖維纏繞藝Fw⑥纖維鋪放工藝FP⑦木纖維環(huán)氧飽和工藝WEST⑨模壓工藝。下面介紹幾種葉片的常見成型工藝。24.1濕法成型傳統(tǒng)的葉片成型工藝多用手工鋪糊又稱濕法成型。在手糊工藝中將纖維基材鋪設(shè)放在單模中然后用滾或毛刷涂覆玻璃布和樹脂常溫固化后脫膜。該法以手工勞動(dòng)為主簡(jiǎn)便易行成本低可用于低成本制造大型、形狀復(fù)雜制品、但效率亦低質(zhì)量不穩(wěn)定工作環(huán)境差

5、多用于中小型葉片的的成型。主要特點(diǎn):在于手工操作、開模成型成型工藝中樹脂和增強(qiáng)纖維需完全暴露于操作者和環(huán)境中、生產(chǎn)效率低以及樹脂固化程度樹脂的化學(xué)反應(yīng)程度往往偏低適合產(chǎn)品批量較小、質(zhì)量均勻性要求較低復(fù)合材料制品的生產(chǎn)。主要缺點(diǎn)是:產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)工人的操作熟練程度及環(huán)境條件依賴性較大生產(chǎn)效率低和產(chǎn)品的而且產(chǎn)品質(zhì)量均勻性波動(dòng)較大產(chǎn)品的動(dòng)靜平衡保證性差廢品率較高。特別是對(duì)高性能的復(fù)雜氣動(dòng)外型和夾芯結(jié)構(gòu)葉片還往往需要粘接等二次加工粘接工藝需要粘接平臺(tái)或型架以確保粘接面的貼合生產(chǎn)工藝更加復(fù)雜和困難。手糊工藝制造的風(fēng)力發(fā)電機(jī)

6、葉片在使用過程中出現(xiàn)問題往往是由于工藝過程中的含膠量不均勻、纖維/樹脂浸潤(rùn)不良及固化不完全等引起的裂紋、斷裂和葉片變形等。此外手糊工藝往往還會(huì)伴有大量有害物質(zhì)和溶劑的釋放有一定的環(huán)境污染問題。4.2干法成型即預(yù)浸料成型干法成型即預(yù)浸料成型纖維先制成預(yù)浸料現(xiàn)場(chǎng)鋪放加溫或常溫加壓固化其生產(chǎn)效率高現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境好由丹麥的Vestas首創(chuàng)并大量應(yīng)用。應(yīng)特別指出當(dāng)葉片用到碳纖維時(shí)多用預(yù)浸料法成型。4.3真空輔助灌注成型對(duì)于長(zhǎng)度超過40m的葉片一般采用真空灌注成型。真空灌注成型工藝是將纖維增強(qiáng)材料直接鋪放在模具上在纖維增強(qiáng)

7、材料上鋪放剝離層和高滲透介質(zhì)然后用真空薄膜包覆及密封利用真空負(fù)壓將樹脂注入并浸透增強(qiáng)材料。由于真空灌注成型是閉模成型因此在成型過程中苯乙烯揮發(fā)改善了工作環(huán)境簡(jiǎn)化了工藝操作。同時(shí)真空輔助可充分消除氣泡降低制品的孔隙率能有效控制產(chǎn)品的含膠量產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性高。真空灌注成型工藝被認(rèn)為一種效率高。成本低、質(zhì)量好的生產(chǎn)工藝已經(jīng)被廣泛使用?，F(xiàn)在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片主要采用這種成型工藝.真空灌注法是一個(gè)總稱其下可有多種衍生方法.4.3.1RTM工藝另有一種常見RTM即樹脂傳遞模塑成型法也屬于灌注工藝.RTM工藝主要原理為首先在

8、模腔中鋪放好按性能和結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)好的增強(qiáng)材料預(yù)成型體采用注射設(shè)備將專用低粘度注射樹脂體系注入閉合模腔模具具有周邊密封和緊固以及注射及排氣系統(tǒng)以保證樹脂流動(dòng)順暢并排出模腔中的全部氣體和徹底浸潤(rùn)纖維并且模具有加熱系統(tǒng)可進(jìn)行加熱固化而成型復(fù)合材料構(gòu)件。其主要特點(diǎn)有閉模成型產(chǎn)品尺寸和外型精度高適合成型高質(zhì)量的復(fù)合材料整體構(gòu)件整個(gè)葉片一次成型初期投資小與SMC及RIM相比3制品表面光潔度高成型效率高與手糊工藝