[发明专利]纤维增强树脂基复合材料的风力发电机的风叶制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维增强树脂基复合材料的风力发电机的风叶制造工艺。

背景技术

 风力发电机的风叶是风力发电系统的关键部位，直接影响着整个系统的性能，并具有长期在户外自然环境条件下使用的综合性能。所以对其制造工艺有一定的要求，然而传统风力发电机叶片一般采用玻璃纤维增强的环氧树脂，经手糊工艺产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性，工艺存在：产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品率较高等的问题。

随着风力发电机功率的不断提高，安装大奠基的塔座和捕捉风能的复合材料叶片做的越来越大。为了保证发电机运行平稳和塔架的安全，不仅要求叶片的质量轻也要求叶片的质量分布均匀，外型尺寸精度控制准确，长期使用性能可靠。若要满足上述要求，需要相应的成型工艺来保证。

随着环保意识的增强，目前，也有对树脂注射模塑(Resin injection moulding)简称RTM的闭模成型工艺常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。目前常用的有：热固性树脂、热塑性树脂，以及各种各样改性或共混基体。热塑性树脂可以溶解在溶剂中，也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体，冷却后又变硬。热固性树脂只能一次加热和成型，在加工过程中发生固化，形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物，因此不能再生。复合材料的树脂基体，目前以热固性树脂为主。

发明内容

本发明目的在于提供一种纤维增强树脂基复合材料的风力发电机的风叶制造工艺。

本发明一种纤维增强树脂基复合材料的风力发电机的风叶制造工艺，所述的风叶包括叶根预埋件、发泡芯及以环氧树脂和增强纤维为基材的复合材料包覆层，其中：所述的环氧树脂树脂为注射级的环氧乙烯基酯树脂，所述的增强纤维为玻璃纤维布和碳纤维布，采用注射工艺成型，依序按下述步骤：

第一，按设计要求将玻璃纤维布和碳纤维布裁剪成规定尺寸的各铺层，并清理并加热模具；

第二，在风叶成型模具的上下模具中铺层并放置叶根预埋件、发泡芯；

第三，合模，采用注射设备将环氧乙烯基酯树脂体系注入闭合模腔，并抽真空，对模具保温；

第四，开模，成型风叶。

本发明原理是：首先在模腔中铺放好按性能和结构要求设计好的增强纤维布铺层，采用注射设备将低粘度注射树脂体系注入闭合模腔，模具周边密封并紧固以及抽真空，以保证树脂流动顺畅并排出模腔中的全部气体和彻底浸润增强纤维布，采用RTM制造的叶片制品具有表面光洁，成型效率高，环境污染小等优点。另外，在铺层中增加了碳纤维增强材料。当叶片尺寸一定程度时，由于碳纤维的增强，玻璃纤维和树脂的用量可以减少，其综合成本不高于现有的玻纤复合材料，然而性能确大幅提高。利用RTM制造工艺制造风机风叶，解决了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，废品率较高的问题。

在上述方案基础上，按设计要求裁剪成规定尺寸的叶片铺层方法为：第0、1、3、6、7、9层为玻璃纤维布，采用形状相同的模板裁剪第2、4、5、8、11层300g碳纤维布，第7层为玻璃纤维布，采用形状相同的模板裁剪第10、12、13、14、15层玻璃纤维布，采用形状相同的模板裁剪第16、17、18、19层玻璃纤维布，所有布层裁剪时用记号笔画出外轮廓及点出上层中轴线位置点，并确定该铺层的中轴线，布层裁剪完后不要折叠放置，以平摊或卷圈放置，卷圈放置时不得重叠。

在铺层和成型过程中，玻璃纤维布和碳纤维布铺层应保证干燥且铺放平直，以尽可能减少复合材料的孔隙率，获得良好力学性能。

在上述方案基础上，所述的发泡芯可以通过下述工艺成型：首先，在发泡芯的上、下模具清理干净；然后，将黄油分别涂于发泡芯上、下模的表面，附上一层聚乙烯薄膜后进行合模，用压力设备进行模具保压；再后，向该模具腔内浇入聚醚和异氰酸酯1：1混合料，浇注完毕封住浇注口；最后，20-30分钟后去掉压力设备，将模具慢慢开启，移出发泡芯，放置在25摄氏度恒温室内储存。

在风叶模腔中铺层的方法按下述步骤：铺层按照裁剪铺层的序号顺序逐一铺放，每层布的中心轴一一对应，铺完下模的铺层后放入发泡芯，在叶根位置埋入叶根预埋件，然后，按下模的铺层方法在上模进行铺层。

本发明的优越性在于：采用整个叶片一次成型的RTM工艺，产品尺寸和外型精度高，制品表面光洁度高；与手糊工艺相比成型效率高，环境污染小，有机挥发份小于20ppm。较好的解决了风电企业的风叶制造的质量稳定性和材料节能性，并且提高了生产效率。

附图说明

附图：本发明叶片模具的注射孔位置示意图。