風力發電葉片制作工藝介紹

　　2.1.2 三維編織
　　增強材料預成型加工方法有: 手工鋪層、編織法、針織法、熱成型連續原絲氈法、預成型定向纖維氈法、CompForm 法和三維編織技術等。
編織法過去大多采用經緯交織的機織物來制作玻/碳纖維基布材料，從承載狀態上來考慮采用經編織物作為增強復合材料的基布比經緯交織的機織物具有更明顯的優勢。如圖1所示：

 
圖1、經編織物結構圖

　　這類軸向織物由于承受載荷的紗線系統按要求排列并綁縛在一起，因此能夠處于最佳的承載狀態。另一方面，由于機織物中的紗線呈波浪形彎曲，再加上紗線自身的捻度，使其模量、拉伸強度和抗沖擊強度都有一定的損失。而軸向技術使得織物的紗線層能按照特定的方向伸直取向，故每根纖維力學理論值的利用率幾乎能達到100%。此外，軸向織物的紗線層層鋪疊，按照不同的強度和剛度要求，可以在織物的同一層或不同層采用不同種類的纖維材料，如玻璃纖維、碳纖維或碳/玻混雜纖維，再按照編織點由編織紗線將其綁縛在一起。
除了經編軸向織物外, 還可以利用緯編綁縛系統開發緯編軸向織物, 如圖2所示：

 
　　圖2、緯編織物結構圖

　　根據經緯編結構的特性, 緯編軸向織物較經編綁縛結構具有更好的可成型性, 因此在風電葉片結構設計中具有極好的應用前景。
三維編織技術的發展是因為單向或二向增強材料所制得的復合材料層間剪切強度低,抗沖擊性差, 不能用作主受力件。采用三維編織技術不僅能直接編織復雜結構形狀的不分層整體編織物,從根本上消除鋪層。三維編織復合材料采用了三維編織技術,其纖維增強結構在空間上呈網狀分布,可以定制增強體的形狀,制成的材料渾然一體,不存在二次加工造成的損傷, 因此這種材料不僅具備傳統復合材料所具有的高比強度、 高比模量等優點,還具有高損傷容限和斷裂韌性以及耐沖擊、 不分層、抗開裂和耐疲勞等特點。
按編織工藝分,常見的編織材料可分為四步編織法、 二步編織法和多層聯鎖編織法等3類。其中四步編織法發明最早,應用最廣。按編織預制件的橫截面形狀,三維編織方法可分為矩形編織、 圓形編織和異形編織3大類, 其中矩形編織工藝適合編織矩形和板狀材料的增強體, 而圓形編織適合編織圓形和管型材料的增強體, 異形編織則用于編織各種特殊形狀的增強體。只要織物的結構形狀是由矩形組合或是圓或圓的某一部分組合而成,就可以用編織方法一次成型。

  
（a）四步編織過程                   （b）材料結構

　　圖3、四步編織法

　　四步編織法發明之初, 所有的紗線都參加編織運動,且全部編織紗都在空間 3個方向內發生相對運動, 因此這種編織方法是一種真正的三維編織工藝。具體編織過程如圖3（a）所示,在一個編織周期中,編織紗沿著正交的2個方向依次進行往復運動, 一個完整的編織周期中攜紗器需要完成 4個動作, 因此被稱為四步法。如圖3（b）所示,由于結構中所有紗線在空間中的分布只有4 個不同的方向,因此制成的復合材料被稱為三維四向編織復合材料。
針對三維編織物的特點, RTM 工藝是三維編織復合材料成型的最有效方法。根據三維編織物的形狀制成模具,將預成型坯裝入模腔,此時同時控制了纖維體積含量和制品形狀; 預成型坯中纖維束間的空隙為樹脂傳遞提供了通道, 而且三維編織體很好的整體性提高了預成型坯耐樹脂沖刷的能力。
　　2.1.3 RTM工藝