【速記】2017風電葉片復合材料——在葉片模具和機艙罩制造工藝上的新探索

　　各位老師、各位嘉賓大家好，我是來自山東雙一科技的蘇勇。今天我給大家介紹的內容就是我們公司在葉片模具和機艙罩這方面一些制造工藝方面的匯報。

　　我介紹的內容就是先把公司簡單介紹一下，然后再對葉片模具做一個工藝簡介，再對機艙罩做一個工藝簡介。

　　我們公司成立于2000年，坐落于山東省德州市，主要從事復合材料的產品研發、設計、生產、銷售和服務，我們公司有4個生產廠區，有雙一科技總部、陵縣分公司、武城分公司和美國子公司。復合材料產品涵概七大領域，非金屬模具加工、風電、先進復合材料、工程和農用機械、公共與軌道交通、游艇及船舶、汽車等領域，今天主要介紹風電領域模具和機艙罩。

　　這是我們公司的一個外景圖，上面是總公司，中間是武城分公司和美國子公司，武城公司生產風電葉片模具，美國子公司做機艙罩。

　　這是我們公司獲得的很多認證證書，我們公司還獲得了山東省頒發的企業技術中心和工業技術中心的榮譽稱號。

　　這是我們公司的一些生產設備、檢測設備。下面再介紹一下我們公司的葉片模具的生產工藝。制造模具的時候需要具備的主要設備，胎模制造、模具制造、鋼架制造。檢測儀器激光跟蹤儀、DSC熱分析儀、紅外熱像儀、附著力儀、真空表等。制造模具需要一個較大的廠房，廠房高度大于10米，最好配有四臺20T行吊，用于模具的吊裝和反轉，廠房應具有采暖、制冷和通風等等。我們平時設計和分析工作主要以下幾個方面，設計模具的鋪層結構，選擇樹脂、纖維等主材型號。設計鋼架結構，確定反轉機構規格和安裝位置，布置加熱管、線的分區，對模具的反轉和吊裝進行有效的分析，根據結果優化鋼架結構。模具制做胎膜可采用多種型式，一是鋼底座+硬質泡沫+GRP氣密層型式。二是現代流行的全鋼粗胎結構加玻璃管氣密層。三是單脂葉片來做代木。

　　這是代木的三種方式，有機涂、手涂、噴涂方式。代木鋪覆完成之后需要加工處理，現在很多葉片模具越做越大，要求整體加工越來越多，現在對機床的要求也越來越高。國內目前最大的5軸加工中心長度現在達到60多米。胎膜表面進行一個處理，這時候注意保留型面上的各種標識，現在胎膜拼接一般為橫向拼縫，但是為了滿足運輸要求就要縱向拼縫。模具的表面現在有膠衣和不帶膠衣兩種方式。膠衣用的環氧膠衣粘度比較大，涂覆要點保持厚度均勻，膠衣固化前必須鋪上下一層纖維，以保障膠衣附著力達標。鋪纖維的時候需要錯縫，不能有接縫重合的情況。溝槽內拐角處重點壓實。

　　這是真空輔材的鋪設。灌注，灌注前做樣塊的式樣，驗證在當前環境條件下樹脂的流速和凝膠時間。控制環境溫度非常重要，特別是現在比較大的模具，注意不同的部位環境溫度會相差比較大，需要提前準備應對措施。樹脂在凝結過程中，樹脂流到溝槽等部位溫度可能會很高，要安排人員專門處理。這是水加熱層的一種，水加熱模具溫度可靠，溫度均勻，當然也可以通過增加模溫機來實現分區控制。影響模具溫差大小的因素為銅管艱巨要布設均勻，鋁粉導熱層鋪覆要加密。電加熱升溫快、控穩靈活，但是溫差大、穩定性稍差。需設計合理的電熱絲布置方案，還應考驗模具熱脹冷縮對線的損傷。電熱絲布置時需要特別注意避免線的扭曲、架橋、過緊情況。這是新進出現的一種電熱氈的加熱方式，由銅帶、玻纖氈和導熱添加材料組成。電熱氈是塊狀化的加熱功率單元，更適用于大型平整化模具。環氧樹脂對電熱氈較好的浸潤性，可作為纖維結構的一層鋪在模具中，直接進行灌注。電熱氈故障率更低一些，電熱氈的延展性大大由于電熱絲，電熱氈的溫度均勻性要優于電熱絲，電熱氈的塊狀化結構降低了人工操作對功率分配均勻性的影響，從而使溫度在功率單元部分得到有效控制，溫差控制在可以達到正負3以內。這是一個鋼架的制作，需要考慮防變形措施，鋼架與玻璃鋼之間一般要設置調節裝置。現在很多都是用的預埋的葉片，根部一般需要法蘭，根部的法蘭都是運用翻轉系統液壓站進行全自動定位鎖緊。這是我們在自動控制方面做的一些嘗試，就是在模具合模時可以進行間隙錯位的激光自動檢測，模具殼體加熱的PLC自動反饋，可根據需要自動調節模溫機工作狀態，更好的控制殼體溫度，防止突然事故的發生。

　　下面再對機艙罩產品做一下簡單介紹。機艙罩的生產車間一般需要滿足機艙罩組裝、搬運和存放的要求，高度應該滿足機艙罩脫模、組裝、裝車等需求。設備盡量按照生產過程的流向和工藝順序布置設備，盡量保持產品和模具在加工過程成直線流動，流動路線應當最短。機艙罩現在生產工藝主要有這么幾種形式，一個是手糊成型工藝、真空袋成型工藝、LRTM成型工藝和噴射成型工藝等。選擇這幾種工藝要考慮幾個方面：一是產品的形狀、構造及尺寸大小；二是滿足產品性能和質量要求；三是產品生產質量大小、批貨時間、批貨效率；四是工廠設備、設施條件、資金狀況和技術水平。成本能夠被市場所接受，這是我們公司對三種生產工藝做的一個比較，后面可能還會有詳細的介紹。這是手糊工藝的場景，這種手糊工藝需要的操作人員比較多，對操作人員技術水平和熟練程度有比較高的要求。機艙罩大多數為大型部件，手糊工藝是目前采用的比較多的方法。

　　這是真空袋工藝，也是我們風電行業比較常用的一種工藝，它的優點是纖維含量高、力學性能好，二是均勻加壓，三是有效控制樹脂含量，四是可制作復雜的大型制品，五是減少有害氣體揮發對人體的危害，缺點是鋪設真空袋膜的工作量大，工藝存在風險。真空袋工藝材料準備前要進行仔細檢查和清潔，這是真空袋的鋪設情況，這是鋪設纖維和夾芯材料，要求不能有褶皺，特別是拐角處要壓實，夾芯材料的位置要安裝準確。這是在鋪設真空輔材，灌注前要進行保壓檢測，如果真空度下降，要用檢漏儀查找漏氣點。

　　這是LRTM工藝，它的上模是鋼性加強的模具，下膜是半加強的模具。LRTM工藝也有一些優點和缺點。油品是制品尺寸精度高，內表面光滑，質量穩定性好，生產效率高，操作環境好。缺點是模具結構設計復雜，成本比較高，對纖維和夾芯的鋪設質量要求嚴格，灌注過程不可見，導致工藝控制比較困難。LRTM工藝控制產品質量的主要因素，一個是合理模具結構設計，保持均勻的模腔間隙，選擇合適的樹脂和纖維，選擇合理的纖維鋪層結構和尺寸準確的鋪層，保持良好的氣密性。這是在噴涂膠衣，然后是鋪放夾芯材料，這個纖維和夾芯材料鋪放要比真空袋更加嚴格一些。這是在合模，合模時要對正，不要碰動已鋪好的纖維，灌注前必須進行保壓測試。當產品固化到脫模強度時間要求進行脫模。這是我們也是在自動化方面的一些應用，我們是用了裁布機，還有自動化噴涂，自動化噴涂還可避免惡劣環境對人體造成的傷害，降低勞動搶地。自動化的噴涂過程也減少了很多浪費。這是我們在自動化切割上面的一個引用。自動化切割使成型產品的制做效率和質量穩定性有了極大的提高，改善了操作環境。

　　最后我說的是復合材料產品的設計制作涉及到載荷、技術要求、材料選材、成型方法及工藝、力學分析、檢驗測試、維護與修補、安全性、可靠性等成本等諸多因素，需要我們進行大量系統的實驗工作，這些離不開我們廣大用戶和供應商的支持，還有同行們的幫助和指導，在這里我向幫助過我們的人表示感謝，謝謝。