[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料風(fēng)電葉片根部成型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110352621.2
• 申請(qǐng)日: 2011-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN102514205A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎華;林明;姜志超;王滿昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 洛陽(yáng)雙瑞風(fēng)電葉片有限公司
• 主分類號(hào): B29C70/34
• 分類號(hào): B29C70/34;B29L31/08
• 代理公司: 洛陽(yáng)市凱旋專利事務(wù)所 41112
• 代理人: 王自剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料成型工藝領(lǐng)域技術(shù)，特別是一種復(fù)合材料風(fēng)電葉片根部成型方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電葉片的材料主要采用纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。風(fēng)電葉片的結(jié)構(gòu)主要分為下殼體、上殼體、大梁、腹板。葉片長(zhǎng)度方向上可分為根部和尖部?jī)刹糠帧Ｅc風(fēng)輪連接的部分可稱為葉片根部遠(yuǎn)離根部的部分可稱為葉片尖部。依據(jù)葉片設(shè)計(jì)的不同，葉片長(zhǎng)度15m范圍內(nèi)也可以均稱為根部。風(fēng)電葉片的制作過(guò)程為：葉片的下殼體、上殼體、大梁、腹板分別在獨(dú)立的模具中采用真空灌注成型；其中，真空灌注成型工藝原理是：在模具中鋪放干纖維層，在干纖維層上表面鋪設(shè)樹脂流動(dòng)介質(zhì)，再將這些干纖維層和樹脂流動(dòng)介質(zhì)連同模具一起建立真空密封系統(tǒng)，最后在真空壓力下使得液態(tài)樹脂通過(guò)樹脂流動(dòng)介質(zhì)的分散完全浸潤(rùn)干纖維層，樹脂經(jīng)固化后形成輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料構(gòu)件。風(fēng)電下殼體和上殼體在成型過(guò)程中，殼體內(nèi)部放置大梁，并與上下殼體一同采用真空灌注成型。在模具內(nèi)已成型好下殼體、上殼體及抗剪腹板通過(guò)膠粘劑粘接成一個(gè)完整風(fēng)電葉片。

由于設(shè)計(jì)受力大小不同，在葉片根部增強(qiáng)纖維總厚度＞80mm，葉片尖部增強(qiáng)纖維總厚度僅為2~10mm。增強(qiáng)纖維由數(shù)十層纖維層構(gòu)成，每層纖維層由不同方向的上百根纖維束編織而成、纖維束由數(shù)千跟纖維絲構(gòu)成。風(fēng)電葉片生產(chǎn)時(shí)所鋪設(shè)的纖維主要指纖維層。風(fēng)電葉片根部纖維層每層厚度約為0.9mm，大約需要鋪放100層以上。

現(xiàn)行的風(fēng)電葉片根部區(qū)域成型方式一般采用真空灌注成型工藝，其基本原理為：在風(fēng)電葉片成型模具上鋪設(shè)風(fēng)電葉片根部底層纖維干鋪層，在風(fēng)電葉片根部底層纖維干鋪層上繼續(xù)鋪設(shè)風(fēng)電葉片根部中間纖維干鋪層，在風(fēng)電葉片根部中間纖維干鋪層上繼續(xù)鋪設(shè)風(fēng)電葉片根部上層玻璃纖維干鋪層，在風(fēng)電葉片根部上層玻璃纖維干鋪層上鋪設(shè)風(fēng)電葉片真空灌注導(dǎo)流介質(zhì)；鋪設(shè)完成后建立真空系統(tǒng)；然后采用真空灌注的成型方法對(duì)上述風(fēng)電葉片根部上層玻璃纖維干鋪層、風(fēng)電葉片根部中間纖維干鋪層、風(fēng)電葉片根部底層纖維干鋪層進(jìn)行一次真空灌注成型，形成風(fēng)電葉片產(chǎn)品。

但是，在上述成型過(guò)程中，根部大量層疊的玻璃纖維鋪層，會(huì)導(dǎo)致：

1、產(chǎn)品報(bào)廢率增加：根部是風(fēng)電葉片的關(guān)鍵部位，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，即可宣布產(chǎn)品報(bào)廢。風(fēng)電葉片普遍采用的成型方法是真空灌注成型，真空灌注成型工藝原理是：在模具中鋪放干纖維層，在干纖維層上表面鋪設(shè)樹脂流動(dòng)介質(zhì)，再將這些干纖維層和樹脂流動(dòng)介質(zhì)連同模具一起建立真空密封系統(tǒng)，最后在真空壓力下使得液態(tài)樹脂通過(guò)樹脂流動(dòng)介質(zhì)的分散完全浸潤(rùn)干纖維層，隨著鋪層厚度的增加，樹脂流動(dòng)的速度逐漸降低，灌注時(shí)間逐漸延長(zhǎng)。樹脂基體本身具有凝膠特性，當(dāng)灌注時(shí)間超過(guò)樹脂基體的凝膠時(shí)間后，樹脂基體開始交聯(lián)反應(yīng)，粘度逐漸增加，由液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，最終完全變成固態(tài)。在此過(guò)程中，樹脂基體將逐漸停止流動(dòng)和滲透，葉片根部較厚區(qū)域的纖維鋪層將無(wú)法浸潤(rùn)樹脂，造成干紗現(xiàn)象。當(dāng)干紗現(xiàn)象的范圍和層數(shù)超過(guò)一定量時(shí)，葉片報(bào)廢，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2、延長(zhǎng)了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。由于風(fēng)電葉片尺寸較大，最大長(zhǎng)度超過(guò)40m，最大寬度超過(guò)4m，因此其模具體型龐大，成本昂貴，一般不通過(guò)增加模具的數(shù)量來(lái)提高效率，只能通過(guò)不斷縮短單個(gè)產(chǎn)品的制造周期，才能提高總體生產(chǎn)效率；由于下殼體成型、上殼體成型、腹板粘接都在同一模具中成型，諸多工序無(wú)法同時(shí)開展，模具的占用時(shí)間大大延長(zhǎng)；由于葉片根部鋪層復(fù)雜，操作復(fù)雜，操作時(shí)間長(zhǎng)，葉片根部大量層疊纖維層大大影響了整體葉片生產(chǎn)的周期。降低了操作效率。

專利號(hào)為200410071074.0的專利提出了一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中空葉片的制造方法。該專利中涉及中空葉片的預(yù)制鑄件，但該專利所述葉片為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，與大型復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電葉片完全不一致。關(guān)于復(fù)合材料根部預(yù)制方面目前暫無(wú)相關(guān)專利、報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種復(fù)合材料風(fēng)電葉片根部成型方法，通過(guò)使用新的復(fù)合材料風(fēng)電葉片根部成型的方法，使得纖維鋪層的浸潤(rùn)時(shí)間和樹脂的凝膠時(shí)間匹配，風(fēng)電葉片產(chǎn)品報(bào)廢率降低至零；縮短模具占用時(shí)間、縮短生產(chǎn)周期，使得大厚度鋪層的上下層質(zhì)量相同，制品中氣泡含量均勻，保證制品整體質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問(wèn)題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：