復(fù)合材料風(fēng)機葉片是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵動部件,直接影響著整個系統(tǒng)的性能,并要具有長期在戶外自然環(huán)境條件下使用的耐候性和合理的價格。因此,葉片的設(shè)計和制造質(zhì)量水平十分重要,被視為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)水平代表。
傳統(tǒng)復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機葉片多采用手糊工藝(Hand Lay-up)制造。手糊工藝的主要特點在于手工操作、開模成型(成型工藝中樹脂和增強纖維需完全暴露于操作者和環(huán)境中)、生產(chǎn)效率低以及樹脂固化程度(樹脂的化學(xué)反應(yīng)程度)往往偏低,適合產(chǎn)品批量較小、質(zhì)量均勻性要求較低復(fù)合材料制品的生產(chǎn)。因此手糊工藝生產(chǎn)風(fēng)機葉片的主要缺點是產(chǎn)品質(zhì)量對工人的操作熟練程度及環(huán)境條件依賴性較大,生產(chǎn)效率低和產(chǎn)品的而且產(chǎn)品質(zhì)量均勻性波動較大,產(chǎn)品的動靜平衡保證性差,廢品率較高。特別是對高性能的復(fù)雜氣動外型和夾芯結(jié)構(gòu)葉片,還往往需要粘接等二次加工,粘接工藝需要粘接平臺或型架以確保粘接面的貼合,生產(chǎn)工藝更加復(fù)雜和困難。手糊工藝制造的風(fēng)力發(fā)電機葉片在使用過程中出現(xiàn)問題往往是由于工藝過程中的含膠量不均勻、纖維/樹脂浸潤不良及固化不完全等引起的裂紋、斷裂和葉片變形等。此外,手糊工藝往往還會伴有大量有害物質(zhì)和溶劑的釋放,有一定的環(huán)境污染問題。因此,目前國外的高質(zhì)量復(fù)合材料風(fēng)機葉片往往采用RIM(聚胺酯反應(yīng)注射成型)、RTM、纏繞及預(yù)浸料/熱壓工藝制造。其中RIM工藝投資較大,適宜中小尺寸風(fēng)機葉片的大批量生產(chǎn)(>50,000片/年);RTM工藝適宜中小尺寸風(fēng)機葉片的中等批量生產(chǎn)(5,000-30,000片/年);纏繞及預(yù)浸料/熱壓工藝適宜大型風(fēng)機葉片批量生產(chǎn)。
RTM工藝主要原理為首先在模腔中鋪放好按性能和結(jié)構(gòu)要求設(shè)計好的增強材料預(yù)成型體(Preform),采用注射設(shè)備將專用低粘度注射樹脂體系注入閉合模腔,模具具有周邊密封和緊固以及注射及排氣系統(tǒng)以保證樹脂流動順暢并排出模腔中的全部氣體和徹底浸潤纖維,并且模具有加熱系統(tǒng)可進行加熱固化而成型復(fù)合材料構(gòu)件。其主要特點有:
閉模成型,產(chǎn)品尺寸和外型精度高,適合成型高質(zhì)量的復(fù)合材料整體構(gòu)件(整個葉片一次成型);
初期投資小(與SMC及RIM相比);
制品表面光潔度高;