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7种风电风机叶片成型工艺

导读: 复合材料在风机叶片的制造中具备很多优势。制造工艺主要有手糊成型、模压成型、预浸料成型、拉挤成型、纤维缠绕、树脂传递模塑以及真空灌注成型等工艺。

  风能作为一种绿色环保型能源是可再生能源中最具开发潜力的一种。随着风电技术的发展与日趋成熟,机型已达到5MW以上,叶片长度超过60米。叶片是风力发电机组关键部件之一,具有尺寸大,外形复杂,精度要求高,对强度、刚度、和表面光滑度要求高等特点。

  复合材料在风机叶片的制造中具备很多优势。制造工艺主要有手糊成型、模压成型、预浸料成型、拉挤成型、纤维缠绕、树脂传递模塑以及真空灌注成型等工艺。

  1、手糊工艺

  手糊是生产复合材料风机转子叶片的一种传统工艺。在手糊工艺中,将纤维基材铺放于单模内,然后用滚子或毛刷涂敷玻璃布和树脂,常温固化后脱模。手糊方法可用于低成本制造大型、形状复杂制品。因为它不必受加热及压力的影响。使用简单的设备和模具即可,另外相对于其他可行性方案成本更低廉。

  手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大,生产效率低和产品质量均匀性波动较大,产品的动静平衡保证性差,废品率较高。特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片,还需要粘接等二次加工,粘接工艺需要粘接平台或型架以确保粘接面的贴合,生产工艺更加复杂和困难。

  手糊工艺制造的风力发电机叶片在使用过程中出现问题往往是由于工艺过程中的含胶量不均匀、纤维/树脂浸润不良及固化不完全等引起的裂纹、断裂和叶片变形等。

  stg~l,,手糊工艺往往还会伴有大量有害物质和溶剂的释放,有一定的环境污染问题。手糊是一种已被证明的生产复合材料叶片工艺方法,但由于其产量低及部件的不连续性以及很难实现结构复杂,力学性能要求高的大型产品,促使人们将研究重点转移至其他生产方法。

  2、模压成型

  模压成型工艺首先将增强材料和树脂置于双瓣模具中,然后闭合模具,加热加压,然后脱模,进行后固化。这项工艺的优点在于纤维含量高和孔隙率低,并且生产周期短,精确的尺寸公差及良好的表面处理。

  然而,模压成型适用于生产简单的复合材料制品如滑雪板,很难制造包括蒙皮、芯材和梁的叶片等复杂形状部件。尽管可以改进模压成型工艺设备,但要改进能承受20-40米跨度压力的加热模要求很大的资本投入。

  模压成型生产的部件具备高纤维含量和高强度/质量比,但以低成本方式制造复杂几何形状的叶片有一定困难。

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