風(fēng)力發(fā)電葉片制作工藝介紹

　　樹(shù)脂傳遞模塑法簡(jiǎn)稱(chēng)RTM法，是首先在模具型腔中鋪放好按性能和結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)的增強(qiáng)材料預(yù)成型體,采用注射設(shè)備通過(guò)較低的成型壓力將專(zhuān)用低粘度樹(shù)脂體系注入閉合式型腔, 由排氣系統(tǒng)保證樹(shù)脂流動(dòng)順暢, 排出型腔內(nèi)的全部氣體和徹底浸潤(rùn)纖維, 由模具的加熱系統(tǒng)使樹(shù)脂等加熱固化而成型為 FRP構(gòu)件。RTM 工藝屬于半機(jī)械化的 FRP成型工藝, 特別適宜于一次整體成型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片,無(wú)需二次粘接。與手糊工藝相比,這種工藝具有節(jié)約各種工裝設(shè)備、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)由于采用低粘度樹(shù)脂浸潤(rùn)纖維以及加溫固化工藝,復(fù)合材料質(zhì)量高, 且 RTM工藝生產(chǎn)較少依賴(lài)工人的技術(shù)水平,工藝質(zhì)量?jī)H僅依賴(lài)于預(yù)先確定好的工藝參數(shù), 產(chǎn)品質(zhì)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(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題。低壓注膠可促進(jìn)樹(shù)脂對(duì)纖維表面的浸潤(rùn);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(shù)脂傳遞初期使用低壓以使樹(shù)脂較好地浸潤(rùn)纖維, 而當(dāng)模具型腔中已基本充滿(mǎn)樹(shù)脂時(shí)使用較大壓力以逐出殘余空氣。但壓力不能太大, 否則會(huì)引起預(yù)成型坯發(fā)生移動(dòng)或變形。
注膠溫度取決于樹(shù)脂體系的活性期和達(dá)到最低粘度的溫度。在不至于過(guò)大縮短樹(shù)脂凝膠時(shí)間的前提下, 為了使樹(shù)脂能夠?qū)w維進(jìn)行充分的浸潤(rùn),注膠溫度應(yīng)盡量接近樹(shù)脂達(dá)到最低粘度的溫度。溫度過(guò)高會(huì)縮短樹(shù)脂的活性期，影響樹(shù)脂的化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而可能影響到制品的力學(xué)性能; 溫度過(guò)低會(huì)使樹(shù)脂粘度增大,壓力升高,也阻礙了樹(shù)脂正常滲入纖維的能力。注射溫度和模具預(yù)熱溫度的選擇要結(jié)合增強(qiáng)體的特性及模具中的纖維量等綜合考慮。
RTM 工藝的技術(shù)含量高, 無(wú)論是模具設(shè)計(jì)和制造、 增強(qiáng)材料的設(shè)計(jì)和鋪放、 樹(shù)脂類(lèi)型的選擇與改性、 工藝參數(shù) (如注塑壓力、 溫度、 樹(shù)脂粘度等 )的確定與實(shí)施,都需要在產(chǎn)品生產(chǎn)之前通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)確定。
　　2.1.4 VARTM工藝
　　隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出多種較先進(jìn)的工藝，如預(yù)浸料工藝、機(jī)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(fā)展起來(lái)的一種改進(jìn)的 RTM工藝。它多用于成型形狀復(fù)雜的大型厚壁制品。真空輔助是在注射樹(shù)脂的同時(shí), 在排氣口接真空泵,一邊注射一邊抽真空, 借助于鋪放在結(jié)構(gòu)層表面的高滲透率的介質(zhì)引導(dǎo)將樹(shù)脂注入到結(jié)構(gòu)層中。這樣不僅增加了樹(shù)脂傳遞壓力,排除了模具及樹(shù)脂中的氣泡和水分,更重要的是為樹(shù)脂在模具型腔中打開(kāi)了通道, 形成了完整通路。 另外, 無(wú)論增強(qiáng)材料是編織的還是非編織的,無(wú)論樹(shù)脂類(lèi)型及粘度如何, 真空輔助都能大大改善模塑過(guò)程中纖維的浸潤(rùn)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(huì)導(dǎo)致孔隙含量增加,從而提高制品的成品率和力學(xué)性能。
　　用真空灌注工藝生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料存在困難。碳纖維比玻纖更細(xì)，表面更大，更難有效浸漬，適用的樹(shù)脂粘度更低。SP公司的SPRINT工藝技術(shù)就采用樹(shù)脂膜交替夾在碳纖維中，經(jīng)加熱和真空使樹(shù)脂向外滲透。樹(shù)脂沿鋪層的厚度方向浸漬，浸漬快且充分，同時(shí)采用真空加速樹(shù)脂的流動(dòng)。
　　2.2 葉片復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程
　　2.2.1 常規(guī)制備流程
　　1) 制造外殼和主梁外殼由玻璃鋼在模具內(nèi)進(jìn)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(nèi)噴涂膠衣樹(shù)脂，形成葉片的保護(hù)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；