MW級風(fēng)電葉片一體灌注合模工藝研究

摘 要:風(fēng)電葉片主體材料在主模上鋪敷后，將預(yù)成型剪切肋和預(yù)編織粘接角布層定位安放在殼體上，采取特定輔助體系進(jìn)行一體灌注成型，去除輔助材料后即可進(jìn)行一體膠接合模。結(jié)果表明:單片主模占用周期可壓縮至20小時(shí)以內(nèi)，樹脂和結(jié)構(gòu)膠用量減少，粘接角成型和剪切肋粘接質(zhì)量提高。

關(guān)鍵詞:粘接角剪切肋一體成型單片周期

中圖分類號(hào):TH111文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2010)06(a)-0042-01

隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，風(fēng)電以容量巨大、無污染、資源再生的特點(diǎn)，已成為近年來電力發(fā)展的方向。作為風(fēng)機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵部件，兆瓦級風(fēng)電葉片的長度已達(dá)到40M以上，主體為輕質(zhì)、高強(qiáng)的夾芯復(fù)合材料，葉型為剪切肋支承盒形結(jié)構(gòu)，目前主流制造工藝為主模真空灌注預(yù)成型和合模膠接后固化。這種工藝又主要分為兩種:(1) 主殼體真空灌注預(yù)成型→手糊成型粘接角→膠接前、后緣剪切肋→合模膠接后固化;(2)主殼體真空灌注預(yù)成型(前、后緣剪切肋預(yù)連接)→手糊成型粘接角→合模膠接后固化(先粘接剪切肋，再立即整體施膠合模)。

單片主模成型周期越短，相同時(shí)間產(chǎn)量越高，交期越短。因此，單片主模成型周期已成為企業(yè)競爭力的瓶頸。目前上述兩種方案單片成型周期已經(jīng)能壓縮為28h和24h，第二種節(jié)省了剪切肋與在殼體上粘接固化時(shí)間，但葉片內(nèi)殘留了許多剪切肋連接塊和定位塊多余物。兩種方案粘接角均為手糊成型，存在易形成空泡、需返工的先天缺陷。

本文結(jié)合上述兩方案進(jìn)行優(yōu)化，將方案(1)前三個(gè)步驟合并為一體真空灌注成型，再一體膠接合模。

1 一體真空灌注工藝

兩半殼體在主模上真空灌注成型的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)粘接角的一體灌注成型和預(yù)制剪切肋的一體灌注粘接。固化后剝離輔材即達(dá)到一體合模狀態(tài)。

1.1 粘接角一體灌注成型

將預(yù)編織的粘接角布層安放在下半殼體前緣布層上，布層外側(cè)中央預(yù)編織一層寬15cm的窄布層翻搭在模具法蘭邊上定位，整體鋪放剝離層和導(dǎo)流層后，用第一層真空袋膜抽氣至真空狀態(tài)。再安放粘接角成型模，將窄布層翻搭部位壓緊定位。鋪放第二層真空袋膜將產(chǎn)品及內(nèi)包邊模具整體包覆，抽氣保壓后進(jìn)行粘接角一體灌注成型(如圖1左側(cè))。

技術(shù)要點(diǎn):

(1)預(yù)編織布層及剝離層中央在第二層袋膜加壓時(shí)易壓入粘接角成型模與主模的接觸間隙內(nèi)形成凹陷，剝離層很難清理。因此布層預(yù)編織時(shí)需在表層中央預(yù)粘接可剝離加強(qiáng)窄條，阻止形成凹陷，成型后將加強(qiáng)窄條去除。

(2)主模法蘭邊上設(shè)置數(shù)個(gè)粘接角模具定位塊，定位塊與粘接角模具均包覆在真空袋膜內(nèi)，因此兩者必須表面光滑無毛刺，否則易將袋膜扎破引起漏氣。

(3)第一層袋膜抽氣時(shí)，先將壓力抽至約0.03MPa，將布層手撫貼靠粘接角模具，繼續(xù)加壓時(shí)將布層高度調(diào)整到位。

(4)灌注時(shí)，粘接角處樹脂浸透時(shí)間容易過長，可在布層表面加鋪一層導(dǎo)流氈引流。

1.2 剪切肋一體灌注粘接

葉片兩半殼體材料在主模上鋪敷后，分別放置前、后緣剪切肋，在剪切肋底部兩側(cè)放置預(yù)編織布層加強(qiáng)粘接強(qiáng)度。鋪放剝離層和導(dǎo)流層后，再鋪放兩層真空袋膜，其中第一層袋膜在剪切肋處分開，在加強(qiáng)布層上方密封，第二層袋膜將剪切肋整體包裹。抽氣保壓后進(jìn)行一體灌注粘接(如圖1右側(cè))。

技術(shù)要點(diǎn):

(1)為確保抽真空加壓及灌注粘接時(shí)剪切肋始終處于準(zhǔn)確位置，需在主模上每隔6—8m安裝一個(gè)精確定位工裝，拆卸方便。

(2)第一層袋膜抽氣至約0.03MPa，將剪切肋底部加強(qiáng)布層彎角調(diào)整到位，頂部折邊上毛刺易將袋膜扎破，在鋪放第二層袋膜前可用毛氈將其包裹。

(3)剪切肋幾何尺寸變化較大，真空袋膜整體包覆難度較大，可采用兩塊真空袋膜在剪切肋兩側(cè)分別包裹，在頂端再用密封膠條進(jìn)行連接。

2 一體膠接合模

兩半殼體同時(shí)加溫固化，去除輔材后即進(jìn)行一體合模，省去了粘接剪切肋工序，合模時(shí)后緣剪切肋隨著上半殼體一起翻轉(zhuǎn)。剪切肋施膠區(qū)減為前緣頂部和后緣底部2處，葉片單片結(jié)構(gòu)膠用量直接減少1/3，合模施膠時(shí)間也縮短30min。

3 結(jié)論

一體灌注合模方案省掉了粘接角的手糊成型及固化時(shí)間，避免了手糊樹脂的使用和缺陷的修補(bǔ)。提高了生產(chǎn)效率和成型質(zhì)量。

前、后緣剪切肋各有一半在主模上灌注粘接，節(jié)省了粘接用結(jié)構(gòu)膠的固化時(shí)間，粘接強(qiáng)度也能提高。

目前，一體灌注合模單片主模占用周期可壓縮在20小時(shí)以內(nèi)，降低成本，縮短交期的同時(shí)提高了葉片的質(zhì)量。

國內(nèi)關(guān)于葉片真空灌注和膠接合模的具體方案不盡相同，各有優(yōu)缺點(diǎn)，由于MW級風(fēng)機(jī)葉片制造技術(shù)在我國尚處起步階段，相互之間缺乏交流與溝通。在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格注重工藝的每一個(gè)細(xì)節(jié)，并進(jìn)行有效的改進(jìn)和全理的工序布局，將成為提高生產(chǎn)效率和避免缺陷的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

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