3 葉片的成型工藝
現在的葉片成型工藝一般是先在各專用模具上分別成型葉片蒙皮、主梁及其他部件,然后在主模具上把兩個蒙皮、主梁及其它部件膠接組裝在一起,合模加壓固化后制成整體葉片。具體成型工藝又大致可分為七種:①手糊;②真空灌注成型;③樹脂傳遞模塑(RTM);④樹脂浸漬工藝(SCRMIP);⑤纖維纏繞工藝(FW)⑥木纖維環氧飽和工藝(WEST);⑦模壓。上述工藝中,①、④、⑤和⑥是開模成型工藝,而②、③和⑦是閉模模塑工藝。
傳統的葉片生產一般采用開模工藝,生產過程中會有大量的苯乙烯等揮發性有毒氣體產生,給操作者和環境帶來危害。另一方面,隨著葉片尺寸的增加,為保證發電機運行平穩和塔架安全,必須保證葉片重量輕且質量分布均勻,這就促使葉片生產工藝由開模向閉模發展。采用閉模工藝,如現在常用的真空灌注成型工藝,不但可大幅降低成型過程中苯乙烯的揮發,且更易精確控制樹脂含量,從而保證復合材料葉片質量分布的均勻性,可提高葉片的質量穩定性。
下面詳細介紹一下真空灌注成型工藝。真空灌注成型工藝是將纖維增強材料直接鋪放在模具上,在纖維增強材料上鋪設一層剝離層,剝離層通常是一層很薄的低孔隙率、低滲透率的纖維織物,剝離層上鋪放高滲透介質,然后用真空薄膜包覆及密封。樹脂灌注體系如圖1所示,模具用薄膜包覆密封,真空泵抽氣至負壓狀態。各鋪層如圖1所示,脫模布為一層易剝離的低孔隙率的纖維織物,導流布為高滲透率的介質,導流管分布在導流布的上面。樹脂通過進膠管進入整個體系,通過導流管引導樹脂流動的主方向,導流布使樹脂分布到鋪層的每個角落,固化后剝離脫模布,從而得到密實度高,含膠量低的鋪層結構。
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由于整個工裝系統是密閉的,在真空灌注成型中有機揮發物非常少,改善了勞動條件,減少了操作者與有害物質的接觸,滿足了人們對環保的要求,改善了工作環境,工藝操作簡單。同時從制品性能上來說,真空輔助可充分消除氣泡,降低制品空隙率,能有效控制產品的含膠量,生產受人為因素影響小,產品的質量穩定性高,重現性能好,制品的表觀質量好,鋪層相同且厚度薄,強度高,相對于手糊成型拉伸強度提高20%以上。該工藝對模具要求不高,模具制作相對簡單。與傳統工藝相比,其模具成本可以降低50一70%。
真空灌注成型工藝對樹脂粘度的要求較為嚴格,一般粘度控制在300cps以下。所選的樹脂應具有較好的力學性能、耐腐蝕和固化收縮小。增強材料要求對樹脂的流動阻力小、浸潤性好、機械強度高、鋪覆性好(增強材料無皺折、無斷裂、無撕裂的情況下能夠容易地制成與工作相同形狀)、質量均勻性好,工藝流程見圖2。