风电风机叶片的成型工艺探究

        风能作为一种绿色环保型动力是可再生动力中最具开发潜力的一种。随着风电技能的开展与日趋老练，机型已达到5MW以上，叶片长度超过60米。叶片是风力发电机组要害部件之一，具有尺度大，外形杂乱，精度请求高，对强度、刚度、和外表润滑度请求高级特色。

        复合资料在风机叶片的制作中具有许多优势。制作技能首要有模压成型、手糊成型、预浸料成型、拉挤成型、纤维环绕、树脂传递模塑以及真空灌注成型等技能。

1、模压成型

        模压成型技能首先将增强资料和树脂置于双瓣模具中，然后闭合模具，加热加压，然后脱模，进行后固化。这项技能的长处在于纤维含量高和孔隙率低，并且出产周期短，精确的尺度公役及杰出的外表处理。

        然而，模压成型适用于出产简略的复合资料成品如滑雪板，很难制作包含蒙皮、芯材和梁的叶片等杂乱形状部件。虽然可以改进模压成型技能设备，但要改进能接受20-40米跨度压力的加热模请求很大的资本投入。

        模压成型出产的部件具有高纤维含量和高强度/质量比，但以低本钱办法制作杂乱几何形状的叶片有必定艰难。

2、手糊技能

        手糊是出产复合资料风机转子叶片的一种传统技能。在手糊技能中，将纤维基材铺放于单模内，然后用滚子或毛刷涂敷玻璃布和树脂，常温固化后脱模。手糊办法可用于低本钱制作大型、形状杂乱成品。因为它不必受加热及压力的影响。运用简略的设备和模具即可，别的相关于别的可行性计划本钱更低廉。

        手糊技能出产风机叶片的首要缺点是商品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依靠性较大，出产功率低和商品质量均匀性动摇较大，商品的动态平衡确保性差，废品率较高。格外是对高功能的杂乱气动外型和夹芯构造叶片，还需求粘接等二次加工，粘接技能需求粘接渠道或型架以确保粘接面的贴合，出产技能愈加杂乱和艰难。

        手糊技能制作的风力发电机叶片在运用过程中呈现疑问通常是因为技能过程中的含胶量不均匀、纤维/树脂滋润不良及固化不彻底等导致的裂纹、开裂和叶片变形等。

        手糊技能通常还会伴有许多有害物质和溶剂的释放，有必定的环境污染疑问。手糊是一种已被证实的出产复合资料叶片技能办法，但因为其产值低及部件的不接连性以及很难实现构造杂乱，力学功能请求高的大型商品，促使大家将研究要点转移至别的出产办法。

3、预浸料铺放技能

        预浸料办法依其所运用的预浸增强资料而得名。在这种技能中，有些固化树脂和增强资料铺放在单模中，加热固化。为了防止富树脂区的呈现和扫除存气空隙，需求预浸猜中的树脂由满意的溢出量，现在，市场上商业化的预浸料通常需求较高的固化温度(90__l10%)。运用预浸料的首要优势是在出产过程中纤维增强资料摆放无缺，因而可以制作低纤维缺点以及功能优良的部件。碳纤维预浸料广泛使用于航空业中，因为他们可以用来制作杂乱构造的部件。

        挑选预浸料出产风机叶片的首要缺点是本钱高。这种资料通常比通常树脂和增强资料贵5一lO倍。别的，因为预浸料是以手艺办法铺放的，与手糊比较，同属劳动密集型，产值低。

        预浸料是出产杂乱形状构造件的抱负技能，预浸料在国外运用十分广泛，其技能及设备也开展到老练期间。实践出产中，因为叶片的蒙皮、主梁、根部等各个部位的力学功能及技能的请求各不一样，因而，在不影响功能的条件下，为了下降本钱，不一样有些运用不一样的预浸料。

4、拉挤技能

        拉挤成型技能通常用于出产具有必定断面，接连成型成品的出产中。这种接连成型技能中，增强资料经过树脂浸胶槽，固化成型。拉挤成品的纤维含量高，质量安稳，因为是接连成型易于自动化，合适大批量出产。并且，商品无须后期休整，质量共同，无须检查动平衡，成品率95%。与别的技能本钱比较，可下降40%。

        虽然拉挤技能具有许多优势，但在风机叶片的制作中也存在缺点。拉挤技能曾经成功制作立轴风机叶片以及一些小型水平轴风机叶片，却不也许制作变截面的风机叶片，I型梁和别的实体截面关于拉挤技能只是小应战，而中空有些包含梁和芯材才是难点。

        因为拉挤技能当前不能制作截面改变较大的杂乱形状部件，因而大型自动化设备的本钱是拉挤技能使用的另一个思考要素。因而，拉挤成型技能在小型风机叶片出产中有较大的使用潜力。

5、纤维环绕

        纤维环绕首要用于制作容器和管道，技能中接连纤维浸入浸胶槽后在机器操控的芯模上进行环绕。环绕技能可操控纤维张力、出产速度及环绕视点等变量。

        纤维环绕可以制作不一样尺度及厚度的部件。环绕技能使用于叶片出产中的一个缺点是在叶片纵向不能进行环绕，长度方向纤维的缺少使叶片在高拉伸和曲折载荷下简略发生疑问。别的，纤维环绕发生的粗糙外外表也许会影响叶片的空气动力学功能，所以有必要进行外表处理。

        最后，芯模及计算机操控本钱很大。很明显，纤维环绕的特色适用于容器及管道，而在叶片出产中会发生额定的本钱。

6、树脂传递模塑(RTM)

        树脂传递模塑技能归于半机械化的复合资料成型技能，工人只需将设计好的干纤维预成型体放到模具中并合模，随后的技能则彻底靠模具和注射系统来完成和确保，没有任何树脂的露出，并因而对工人的技能和环境的请求远远低于手糊技能并可有用地操控商品质量。

        RTM技能选用闭模成型技能，格外合适一次成型全体的风力发电机叶片(纤维、夹芯和接头号可一次模腔中共成型)，而无需二次粘接。与手糊技能比较，不光节省了粘接技能的各种工装设备，并且节省了工作时刻，进步了出产功率，下降了出产本钱。一起因为选用了低粘度树脂滋润纤维以及选用加温固化技能，大大进步了复合资料质量和出产功率。

        RTM技能出产较少的依靠工人的技能水平，技能质量只是依靠确定好的技能参数，商品质量易于确保，商品的废品率低于手糊技能。RTM在叶片出产中的约束要素首先是本钱。RTM的模具设备十分昂贵。别的，因为RTM归于闭模技能，很难猜测树脂活动状况，简略发生不合格商品。

7、真空灌注成型技能

        真空灌注成型技能是将纤维增强资料直接铺放在模具上，在纤维增强资料顶上铺设一层剥离层，剥离层通常是一层很薄的低孔隙率、低浸透率的纤维织物，剥离层上铺放高浸透介质，然后用真空薄膜包覆及密封。真空泵抽气至负压状态，树脂经过进胶管进入全部系统，经过导游管引导树脂活动的主方向。

        导流布使树脂散布到铺层的每个旮旯，固化后剥离脱模布，然后得到密实、含胶量低的铺层。真空灌注成型技能是风机叶片制作商的抱负挑选，与规范RTM比较，节省时刻，机挥发物十分少，改进了劳动条件，削减操作者与有害物质接触，满意大家对环保的请求，改进了工作环境，技能操作简略。一起，真空辅助可充沛消除气泡，下降商品孔隙率，有用操控商品含胶量。

        商品质量安稳性高、重复功能好。成品表观质量好，一样铺层而厚度薄，强度高，相关于手糊成型拉伸强度进步20%以上，该技能对模具请求不高，模具制作简略，与传统RTM技能比较，其模具本钱可下降50-70%。

        随着风电工作的蓬勃开展，复合资料风机叶片向杂乱化，大型化的方向开展。各种技能在风力机叶片制作中得到使用。依据不一样的风力机叶片的特色，合理地选用合适的技能以取得低本钱高质量的风力机叶片。