[發(fā)明專利]制造復(fù)合部件的方法和用于制造復(fù)合部件的裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380024963.9
• 申請日: 2013-04-11
• 公開（公告）號: CN104302466A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·瓦爾德洛佩爾
• 申請（專利權(quán)）人: 維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: B29C70/44
• 分類號: B29C70/44;G01M3/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;宋教花

本發(fā)明涉及用于制造復(fù)合部件的方法和裝置。特別地，本發(fā)明涉及用于在復(fù)合部件的制造過程中檢測泄漏的方法和裝置。

當(dāng)使用真空輔助樹脂灌注技術(shù)或者預(yù)浸料坯(prepreg)技術(shù)來成型復(fù)合部件的時(shí)候，需要利用通常被稱為真空袋的不可滲透膜來覆蓋將要制造的復(fù)合部件。真空袋對模具進(jìn)行密封，從而消除漏氣并產(chǎn)生包含纖維材料的基本上密封的空間。真空泵隨后會從基本上密封的空間排出空氣以產(chǎn)生有效空間，其致使真空袋施加壓力至纖維材料。在樹脂灌注的情況中，這種真空還致使樹脂將被灌注至干纖維內(nèi)。為了在真空袋和模具之間產(chǎn)生氣密的密封，在模具和真空袋之間通常會使用丁基橡膠密封帶。

必要的是，不應(yīng)存在向密封腔內(nèi)漏氣。如果存在至密封腔內(nèi)的孔，例如(i)在模具和真空袋之間，由密封帶內(nèi)的孔等所導(dǎo)致的孔，或者(ii)在真空袋自身內(nèi)的孔，那么樹脂就不會被完全灌注至纖維材料內(nèi)，并且這會導(dǎo)致材料內(nèi)尚未被樹脂浸漬的纖維干斑。這些干斑將導(dǎo)致復(fù)合材料強(qiáng)度的降低。

在極端的例子中，這會導(dǎo)致復(fù)合部件在制造之后被廢棄，因?yàn)槠洳⒉痪哂兴谕膹?qiáng)度特性。在一種例子中，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片外殼的長度可能會超過60米，并且甚至是真空袋或封條內(nèi)極小的孔都會導(dǎo)致如上所述的問題。當(dāng)制造非常大的復(fù)合部件的時(shí)候，重要的當(dāng)然是將要被制造的復(fù)合部件應(yīng)被恰當(dāng)?shù)爻尚停駝t整個(gè)部件可能會需要被廢棄。

據(jù)此，本發(fā)明的目的在于提供用于快速地和容易地識別當(dāng)制造復(fù)合部件的時(shí)候可能存在于模具腔的任何泄漏的方法和裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了在模具中制造包含纖維增強(qiáng)材料的復(fù)合部件的方法，所述方法包括以下步驟：在模具表面上沉積纖維材料；利用真空膜來覆蓋纖維材料以形成包含纖維材料并基本上被密封的模具腔；從模具腔排出空氣；在從模具腔排出空氣的步驟期間和/或之后，利用聲學(xué)照相機(jī)單元檢測是否存在向模具腔內(nèi)漏氣。

用于檢測漏氣的聲學(xué)照相機(jī)的使用有效地降低了制造復(fù)合部件的周期時(shí)間。這是因?yàn)椴僮髡呖梢钥焖俚刈R別是否存在漏氣并采取修復(fù)步驟來停止漏氣。

優(yōu)選地，檢測是否存在漏氣的步驟檢測漏氣的位置。

檢測是否存在漏氣的步驟可以包括：獲得模具的光學(xué)圖像；在從模具腔排出空氣的步驟期間和/或之后檢測從模具發(fā)出的聲波；基于所獲得的光學(xué)圖像和檢測到的聲波來生成聲學(xué)圖。

優(yōu)選地，檢測模具腔是否存在漏氣的步驟包括以預(yù)定頻帶檢測從模具發(fā)出的聲波。優(yōu)選地，所述的預(yù)定頻帶為超聲頻率范圍。所述的預(yù)定頻帶可以是從20KHz至50KHz。

檢測是否存在漏氣的步驟可以包括：獲得模具的光學(xué)圖像；在從模具腔排出空氣的步驟之前檢測從模具發(fā)出的聲波；基于所獲得的光學(xué)圖像和在從模具腔排出空氣的步驟之前檢測得到的從模具發(fā)出的聲波生成第一聲學(xué)圖；在從模具腔排出空氣的步驟期間和/或之后檢測從模具發(fā)出的聲波；基于所獲得的光學(xué)圖像和在從模具腔排出空氣的步驟期間和/或之后檢測得到的從模具發(fā)出的聲波生成第二聲學(xué)圖；并將第一聲學(xué)圖和第二聲學(xué)圖相比較。

優(yōu)選地，利用真空膜覆蓋纖維材料的步驟包括：利用密封元件將真空膜密封于模具表面。

纖維材料可以包含干纖維。所述方法可以進(jìn)一步包括以下步驟：在從模具腔排出空氣的步驟之后，將未固化樹脂引入至模具腔，并且隨后固化纖維材料和樹脂以形成復(fù)合部件。

纖維材料可以包括預(yù)浸料坯材料，并且所述方法可以進(jìn)一步包括在從模具腔排出空氣的步驟之后固化預(yù)浸料坯材料以形成復(fù)合部件的步驟。

優(yōu)選地，所述復(fù)合部件為風(fēng)力渦輪機(jī)部件。所述的風(fēng)力渦輪機(jī)部件可以是葉片殼體、葉片翼梁、葉片翼梁端蓋或葉片腹板(blade?web)之一。

根據(jù)本發(fā)明，提供了在多個(gè)模具中制造多個(gè)復(fù)合部件的方法，每個(gè)復(fù)合部件均根據(jù)如上所述的方法而被制造。優(yōu)選地，一個(gè)聲學(xué)照相機(jī)單元檢測多個(gè)模具是否存在漏氣。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了制造復(fù)合部件時(shí)聲學(xué)照相機(jī)在檢測漏氣的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了用于制造包含纖維增強(qiáng)材料的復(fù)合部件的裝置，所述裝置包括：模具，該模具具有模具表面，在使用時(shí)在該模具表面上沉積纖維材料；真空膜，該真空膜用于覆蓋纖維材料以產(chǎn)生包含纖維材料并基本上被密封的模具腔；真空泵，該真空泵用于從模具腔排出空氣；聲學(xué)照相機(jī)單元，該聲學(xué)照相機(jī)單元用于檢測是否存在向模具腔內(nèi)漏氣。

現(xiàn)在將僅通過示例的方式參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，附圖中：

圖1為模具的示意性橫截面；

圖2為聲學(xué)照相機(jī)單元和三個(gè)模具的示意圖；

圖3a為風(fēng)力渦輪機(jī)葉片殼體模具的平面圖；