風機葉片RTM工藝模擬分析及其優化

    在風機葉片側面x=125、250、375、500、625、750、875、1000mm等8個不同位置設置線注口，其中x是從葉片根部到注口前端的距離，且注射線長度均為125mm，注口位置見圖7。模擬過程中其它工藝條件與上例相同，得到不同注口位置的樹脂流動前峰位置如圖8所示，充模結束后模腔內壓力分布情況見圖9。

    從圖10中可以看出，當x=500mm時，充模時間最短。觀察圖8可知，這是由于此時注口位于模具中心，注口到最后填充點之間的距離最短，樹脂的流程短，因此充模效率最高。如果工藝實施過程中希望提高生產效率，應該考慮用側面線注射且最佳注口位置是x=500mm。
    2．2．2 溢料口的選定
    另外，在RTM工藝，確定溢料口也是十分關鍵的。為了保證樹脂在模腔內順暢流動，并完全排出模腔內的空氣，避免制品中形成干斑缺陷，應該在模腔內樹脂最后填充的位置及模腔中被樹脂包圍的邊角位置設置溢料口。傳統工藝中，通過實驗和經驗確定溢料口位置，既耗時成本又高。通過分析計算機模擬結果，即樹脂流暢分布情況，很容易找出樹脂的最后填充點的位置與流動前鋒發生融合的位置，為確定溢料口位置提借的科學直觀的手段。從圖8還可以看出，采用一系列不同位置的線注口，樹脂最后填充的位置及模腔內被樹脂包圍的邊角位置位于1、2、3、三點處（1、2、3點的位置參見圖2）。圖9中顯示，充模結束時模腔內壓力較低的區域也位于這幾處。為了保證樹脂在模腔內順暢的流動，完全排出模腔內的空氣，避免制品中形成于斑缺陷，應該在這3個位置設置溢料口。
    2．2．2工藝優化結果及實際操作
    經分析確定最佳工藝方案為：注射形式為側面線注射；注口位置為x=500mm處；溢料口位置在圖2所示的1、2、3三點處。采用優化的工藝方案進行了風機葉片的實際充模制造，得到了滿意的制件，且實際充模時間為2min左右，與模擬結果吻合得較好。此風機葉片制件已經用于風力渦輪發電機上，目前性能良好。

    3     結  論
    通過RTM工藝計算機模擬系統，對風力發電機葉片的RTM工藝進行模擬分析。對葉片根部線注射以及側面線注射8個注口位置的充模過程進行了模擬，比較了充模時間、分析了樹脂流動形態和模腔內壓力分布以及溢料口位置，優化出風機葉片的最佳注射位置在側面距離葉片根部和尖部的工藝方案，并進行了實際生產，取得了良好的效果。通過RTM工藝模擬優化，快速確定工藝方案，降低了研制周期以及研制成本，為成功制造風機葉片奠定了基礎。