基于復(fù)合材料風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片制造工藝探討

夏云雙

摘 要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，復(fù)合材料風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片的制作工藝也不斷受到各方面的專注，復(fù)合材料風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片和玻璃纖維復(fù)合材料相比，具有更加突出的特點，主要表現(xiàn)在復(fù)合材料風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片密度更低、強度更高，已經(jīng)成為了現(xiàn)代風(fēng)力機轉(zhuǎn)子葉片的主要首選材料。此材料有著不可替代的優(yōu)勢，本文將對復(fù)合材料風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片制造工藝進(jìn)行探討，進(jìn)而尋找更適合的工藝，減少成本。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料； 風(fēng)機轉(zhuǎn)子； 葉片制作； 工藝；

引言：

葉片是風(fēng)力發(fā)電機擁有捕捉風(fēng)能比較基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的部件，不過葉片的價格也非常昂貴，甚至可占據(jù)發(fā)電機所有成本的兩層左右，葉片的質(zhì)量密度比較小，但對風(fēng)機運行的效率提升卻有非常直接的影響。風(fēng)力發(fā)電機組的運行環(huán)境一般都比較差，所以需要確保葉片有抗疲勞強度及機械性能。想要在根本上減少發(fā)電機組的制造與運行成本，葉片制作的成本更低、壽命更長、安裝更方便、維修次數(shù)會更少。利用玻璃纖維、碳纖維、及熱塑性樹脂而形成的復(fù)合材料輕質(zhì)高強、耐蝕性較高、可設(shè)計性較強。復(fù)合材料風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉子制造工藝包含著手糊成型、預(yù)浸料成型、模壓成型、纖維纏繞、真空灌注成型及樹脂傳遞模塑等方式。

1、預(yù)浸料輔放工藝

預(yù)浸料法的命名是因該技術(shù)使用預(yù)浸增強材料，這種工藝是將部分增強材料或固話樹脂鋪放在一個單一的模具當(dāng)中，并且對其進(jìn)行加熱固化處理。想要根本杜絕樹脂區(qū)，減少可能發(fā)生的氣空隙，就要確保預(yù)浸料中的數(shù)值可以滿足溢出量的要求。同手糊工藝相比較，預(yù)浸料鋪放是屬于勞動密集型、產(chǎn)量低的產(chǎn)業(yè)，預(yù)浸料方法是生產(chǎn)復(fù)雜形狀構(gòu)件的非常理想的工藝，在國外該工藝的利用率比較高，已經(jīng)達(dá)到了比較成熟的發(fā)展階段。在實際的生產(chǎn)過程中，由于葉片的蒙皮、主梁、根部等不同的部位所使用的工藝都有所不同，力學(xué)性質(zhì)也有差異，因此，要確保產(chǎn)品的性能，同時還要兼顧降低成本，不同的部位就要使用不同的預(yù)浸料。

2、纖維纏繞

纖維纏繞一般都運用在管道或者容器的制作過程中，纖維纏繞工藝是利用連續(xù)纖維浸入到浸膠槽當(dāng)中，在機器所控制的實際芯模的實際模型上進(jìn)行纏繞。纏繞工藝能利用機器控制好纖維張力、生產(chǎn)速度、纏繞角度等變量。纖維纏繞所生產(chǎn)出的相對粗糙的外表會產(chǎn)生對葉片的空氣動力學(xué)的性質(zhì)會發(fā)生變化，因此要處理好葉片的表面工作。因為計算機控制與芯模型控制的成本比較高，所以更適用于管道和容器，不過在葉片生產(chǎn)過程中也會增加額外的成本。

3、垃擠工藝

拉擠成型的工藝一般都運用在生產(chǎn)斷面、連續(xù)成型的制品生產(chǎn)過程中，若是連續(xù)成型的工藝生產(chǎn)中，要加強材料使用樹脂浸膠槽采用固化成型。拉擠制品中的纖維含量比較高，質(zhì)量也比較穩(wěn)定。大型自動化設(shè)備對于拉擠工藝的實際運用的生產(chǎn)成本也成為了生產(chǎn)的主要因素，此項工藝技術(shù)對于小型風(fēng)機葉片的生產(chǎn)占有比較明顯的優(yōu)勢。

4、模壓成型

在使用模壓成型的工藝時，首要的就是將樹脂或加強材料放置到模具中，之后利用模具閉合，加壓加熱，最后再利用脫模處理并且固化。模壓成模的特點表現(xiàn)為高纖維含量、低空隙率、生產(chǎn)周期比較短、尺寸公差更準(zhǔn)確、表面處理的好。要使模具承受越23-42m的大跨度、壓力大、加熱膜需要使用高投資成本，模壓成型所使用的生產(chǎn)部件有纖維含量高、強度高的質(zhì)量比，如果利用成本相對較低的方法制作出比較復(fù)雜的幾何形狀的葉片具有較大的難度。

5、手糊工藝

手糊工藝是生產(chǎn)復(fù)合材料風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片的傳統(tǒng)的技術(shù)方式之一，要利用纖維基材防治在一個單一的模具當(dāng)中，使用毛刷或滾子用于涂敷樹脂或玻璃布，要利用腸胃固化，成型后進(jìn)行脫模。手糊工藝都是利用形狀比較大型的、復(fù)雜的、成本比較低的制品工藝進(jìn)行生產(chǎn)，這樣才能不受壓力或加熱的因素影響。這種工藝同其他技術(shù)相比較，成本比較低廉，手糊工藝生產(chǎn)的風(fēng)機葉片也具有一些缺陷，主要表現(xiàn)為產(chǎn)品質(zhì)量需要熟練控制好生產(chǎn)環(huán)境，工人操作熟練程度要求也比較高，產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)效率、質(zhì)量均勻性都具有較大的波動性，同樣具有較高的廢品率。負(fù)載氣動外型及夾芯結(jié)構(gòu)的葉片對于生產(chǎn)性能要求比較高，還要用粘結(jié)等二次進(jìn)行加工。粘結(jié)工藝操作需要借助粘結(jié)型架或平臺，進(jìn)一步確保粘結(jié)面能夠完全貼合，生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜且困難。利用手糊工藝制作的風(fēng)力發(fā)電機葉片在實際的風(fēng)機使用過程中，出現(xiàn)工藝問題大都是因為樹脂或纖維浸潤不好、固化不全、含膠量不均勻等情況誘發(fā)的裂紋、斷裂、或葉片變形等情況。

6、真空灌注成型工藝

真空灌注成型工藝是利用纖維增強材料直接鋪放在模具智商，在纖維增強材料商再鋪設(shè)一層剝離層，剝離層一般是一層低滲透率的纖維織物、很薄的低孔隙率，剝離層上需要鋪放高滲透的介質(zhì)，再利用真空薄膜進(jìn)行包覆并密封。真空泵抽氣到負(fù)壓狀態(tài)，樹脂利用進(jìn)膠管進(jìn)而到整個系統(tǒng)，再利用導(dǎo)游管引導(dǎo)著樹脂流動的主方向。導(dǎo)流布使得樹脂全部分布到鋪層的各個角落，在固化后完成剝離脫模不，進(jìn)而會獲得含膠量低、比較密實的鋪層。

真空灌注成型工藝是風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片的生產(chǎn)商選擇的最佳的方法，可以更好的節(jié)約時間，減少有機揮發(fā)物，還能完善勞動條件，進(jìn)而減少工作人員同有害物質(zhì)的接觸，進(jìn)而滿足人們對于其環(huán)保的需求，完善了工作環(huán)境，工藝操作鞥夠更簡便。另外，利用真空還能消除掉氣泡，減少產(chǎn)品可能發(fā)生空隙的勤快，另外，還可以更好的控制產(chǎn)品的含膠量，使得產(chǎn)品的穩(wěn)定性好，重復(fù)性也比較高。制品的外觀質(zhì)量好，相同鋪層的厚度一致，強度比較高，同手糊成型工藝制作出的葉片，其拉伸程度提升五分之一，真空灌注工藝對于模具的要求不多，模具制作也比較簡單，能有效減少生產(chǎn)成本。

結(jié)束語：

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，環(huán)境發(fā)展需要可持續(xù)的發(fā)展，復(fù)合材料風(fēng)機葉片制造工藝正朝著復(fù)雜化、大型化的方向去發(fā)展，各項工藝也在實際運用的過程中得到廣泛的使用。在使用風(fēng)力轉(zhuǎn)子葉片制造工藝的過程中，要合理的選用適當(dāng)?shù)墓に嚝@得更低的成本、更高的質(zhì)量的風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片。

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