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風力發電葉片制作工藝介紹

2011-07-11 來源:互聯網 瀏覽數:8486

  樹脂傳遞模塑法簡稱RTM法,是首先在模具型腔中鋪放好按性能和結構要求設計的增強材料預成型體,采用注射設備通過較低的成型壓力將專用低粘度樹脂體系注入閉合式型腔, 由排氣系統保證樹脂流動順暢, 排出型腔內的全部氣體和徹底浸潤纖維, 由模具的加熱系統使樹脂等加熱固化而成型為 FRP構件。RTM 工藝屬于半機械化的 FRP成型工藝, 特別適宜于一次整體成型的風力發電機葉片,無需二次粘接。與手糊工藝相比,這種工藝具有節約各種工裝設備、生產效率高、生產成本低等優點。同時由于采用低粘度樹脂浸潤纖維以及加溫固化工藝,復合材料質量高, 且 RTM工藝生產較少依賴工人的技術水平,工藝質量僅僅依賴于預先確定好的工藝參數, 產品質量易于保證,廢品率低,工藝流程如圖4所示。


 
圖4、RTM工藝流程圖

  注膠壓力的選擇一直是 RTM 成型工藝中一個有爭議的問題。低壓注膠可促進樹脂對纖維表面的浸潤;高壓注膠可排出殘余空氣,縮短成型周期,降低成本。加大注膠壓力可提高充模速度和纖維滲透率。所以有人贊成在樹脂傳遞初期使用低壓以使樹脂較好地浸潤纖維, 而當模具型腔中已基本充滿樹脂時使用較大壓力以逐出殘余空氣。但壓力不能太大, 否則會引起預成型坯發生移動或變形。
注膠溫度取決于樹脂體系的活性期和達到最低粘度的溫度。在不至于過大縮短樹脂凝膠時間的前提下, 為了使樹脂能夠對纖維進行充分的浸潤,注膠溫度應盡量接近樹脂達到最低粘度的溫度。溫度過高會縮短樹脂的活性期,影響樹脂的化學性質,進而可能影響到制品的力學性能; 溫度過低會使樹脂粘度增大,壓力升高,也阻礙了樹脂正常滲入纖維的能力。注射溫度和模具預熱溫度的選擇要結合增強體的特性及模具中的纖維量等綜合考慮。
RTM 工藝的技術含量高, 無論是模具設計和制造、 增強材料的設計和鋪放、 樹脂類型的選擇與改性、 工藝參數 (如注塑壓力、 溫度、 樹脂粘度等 )的確定與實施,都需要在產品生產之前通過計算機模擬分析和實驗驗證來確定。
  2.1.4 VARTM工藝
  隨著技術的發展,現已開發出多種較先進的工藝,如預浸料工藝、機械浸漬工藝及真空輔助灌注工藝。真空輔助灌注成型工藝是近幾年發展起來的一種改進的 RTM工藝。它多用于成型形狀復雜的大型厚壁制品。真空輔助是在注射樹脂的同時, 在排氣口接真空泵,一邊注射一邊抽真空, 借助于鋪放在結構層表面的高滲透率的介質引導將樹脂注入到結構層中。這樣不僅增加了樹脂傳遞壓力,排除了模具及樹脂中的氣泡和水分,更重要的是為樹脂在模具型腔中打開了通道, 形成了完整通路。 另外, 無論增強材料是編織的還是非編織的,無論樹脂類型及粘度如何, 真空輔助都能大大改善模塑過程中纖維的浸潤效果。所以, 真空輔助RTM(VARTM)工藝能顯著減少最終制品中夾雜物和氣泡的含量, 就算增大注入速度也不會導致孔隙含量增加,從而提高制品的成品率和力學性能。
  用真空灌注工藝生產碳纖維復合材料存在困難。碳纖維比玻纖更細,表面更大,更難有效浸漬,適用的樹脂粘度更低。SP公司的SPRINT工藝技術就采用樹脂膜交替夾在碳纖維中,經加熱和真空使樹脂向外滲透。樹脂沿鋪層的厚度方向浸漬,浸漬快且充分,同時采用真空加速樹脂的流動。
  2.2 葉片復合材料結構設計流程
  2.2.1 常規制備流程
  1) 制造外殼和主梁外殼由玻璃鋼在模具內進行制造,主梁在真空袋中高溫澆注而成;
  2) 安置模具,在模具內噴涂膠衣樹脂,形成葉片的保護表面;
  3) 把外殼放入模具中,并鋪覆玻璃纖維;
  4) 安裝主梁,起到支撐作用;
  5) 安裝泡沫材料;
  6) 在泡沫材料上鋪覆玻璃纖維;
  7) 在玻璃纖維和泡沫材料上鋪放真空膜;

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