風機葉片制備先進材料

3    葉片的成型工藝 
    現在的葉片成型工藝一般是先在各專用模具上分別成型葉片蒙皮、主梁及其他部件，然后在主模具上把兩個蒙皮、主梁及其它部件膠接組裝在一起，合模加壓固化后制成整體葉片。具體成型工藝又大致可分為七種：①手糊；②真空灌注成型；③樹脂傳遞模塑（RTM）；④樹脂浸漬工藝（SCRMIP）；⑤纖維纏繞工藝（FW）⑥木纖維環氧飽和工藝（WEST)；⑦模壓。上述工藝中，①、④、⑤和⑥是開模成型工藝，而②、③和⑦是閉模模塑工藝。
    傳統的葉片生產一般采用開模工藝，生產過程中會有大量的苯乙烯等揮發性有毒氣體產生，給操作者和環境帶來危害。另一方面，隨著葉片尺寸的增加，為保證發電機運行平穩和塔架安全，必須保證葉片重量輕且質量分布均勻，這就促使葉片生產工藝由開模向閉模發展。采用閉模工藝，如現在常用的真空灌注成型工藝，不但可大幅降低成型過程中苯乙烯的揮發，且更易精確控制樹脂含量，從而保證復合材料葉片質量分布的均勻性，可提高葉片的質量穩定性。
    下面詳細介紹一下真空灌注成型工藝。真空灌注成型工藝是將纖維增強材料直接鋪放在模具上，在纖維增強材料上鋪設一層剝離層，剝離層通常是一層很薄的低孔隙率、低滲透率的纖維織物，剝離層上鋪放高滲透介質，然后用真空薄膜包覆及密封。樹脂灌注體系如圖1所示，模具用薄膜包覆密封，真空泵抽氣至負壓狀態。各鋪層如圖1所示，脫模布為一層易剝離的低孔隙率的纖維織物，導流布為高滲透率的介質，導流管分布在導流布的上面。樹脂通過進膠管進入整個體系，通過導流管引導樹脂流動的主方向，導流布使樹脂分布到鋪層的每個角落，固化后剝離脫模布，從而得到密實度高，含膠量低的鋪層結構。
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    由于整個工裝系統是密閉的，在真空灌注成型中有機揮發物非常少，改善了勞動條件，減少了操作者與有害物質的接觸，滿足了人們對環保的要求，改善了工作環境，工藝操作簡單。同時從制品性能上來說，真空輔助可充分消除氣泡，降低制品空隙率，能有效控制產品的含膠量，生產受人為因素影響小，產品的質量穩定性高，重現性能好，制品的表觀質量好，鋪層相同且厚度薄，強度高，相對于手糊成型拉伸強度提高20%以上。該工藝對模具要求不高，模具制作相對簡單。與傳統工藝相比，其模具成本可以降低50一70％。
    真空灌注成型工藝對樹脂粘度的要求較為嚴格，一般粘度控制在300cps以下。所選的樹脂應具有較好的力學性能、耐腐蝕和固化收縮小。增強材料要求對樹脂的流動阻力小、浸潤性好、機械強度高、鋪覆性好（增強材料無皺折、無斷裂、無撕裂的情況下能夠容易地制成與工作相同形狀）、質量均勻性好，工藝流程見圖2。