風(fēng)電葉片真空灌注成型工藝質(zhì)量問題探析

李爽

關(guān)鍵詞：風(fēng)電葉片;真空灌注成型工藝;質(zhì)量問題

樹脂是真空灌注工藝當(dāng)中的常用材料，它具備著諸多的優(yōu)勢。但是其粘度、凝膠時間、固化速度等性能會隨著周圍的環(huán)境因素改變而發(fā)生性能的變化。適當(dāng)調(diào)節(jié)工藝水平，從而使得風(fēng)電葉片真空灌注成型的工藝質(zhì)量能夠滿足生產(chǎn)建造的需求，是相關(guān)從業(yè)者以期達到的目標(biāo)。

一、成型質(zhì)量問題

在北方地區(qū)，7月份屬于高溫天氣，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計顯示，當(dāng)風(fēng)電葉片的成型車間在此時約35℃左右的溫度，濕度則會在75%左右。此時會對相關(guān)材料的固化時間和性能狀態(tài)造成影響，樹脂從靜態(tài)的混合器打出后，需要維持溫度范圍為30～32℃，粘度為 138～151，mPa.S。由于風(fēng)電葉片的尺寸具備差異性，面積較小、層數(shù)較少的風(fēng)電葉片對于該狀態(tài)下的溫度和濕度變化情況影響較小，但是體積較大、層數(shù)較多的葉片則會造成性能上的較大影響，需要對工藝形式進行調(diào)整。其他時節(jié)和環(huán)境的變化也會對材料的性能造成相對應(yīng)的影響[1]。在不同的環(huán)境下，主梁帽的成型和殼體的成型也會呈現(xiàn)質(zhì)量的差異。

二、原因分析及解決方法探究

2.1主梁帽灌注時包圍問題

主梁帽結(jié)構(gòu)在高溫灌注的過程當(dāng)中，容易造成包圍的現(xiàn)象。這是由于該結(jié)構(gòu)在連續(xù)性生產(chǎn)創(chuàng)造的過程當(dāng)中，會從模具的溫度較高的狀態(tài)下展開施工操作。材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)纖維層溫度狀態(tài)較高，樹脂的粘性水平處于較低的狀態(tài)，而且容易產(chǎn)生流動的現(xiàn)象。最終導(dǎo)致超前到達，而沒有完全浸透。為了解決主梁帽灌注時的包圍問題，可以在脫膜之后，給予一定的時間，用電扇吹拂等形式，達到降溫的目的，從而延緩樹脂的流動過程。也可以采取分時段來完成進膠口等方式，從而盡可能的降低包圍問題出現(xiàn)的概率。

2.2殼體成型時包圍問題

殼體材料在溫度較高的狀態(tài)下，也容易造成包圍的現(xiàn)象。在高溫生產(chǎn)的過程中，樹脂粘度較低、導(dǎo)流網(wǎng)中流速過快，此時的滲透速度也會發(fā)生改變，造成殼體表面和葉根最低區(qū)域出現(xiàn)快速抵達邊緣狀態(tài)的現(xiàn)象，而造成包圍的情況。為了解決該問題，可以將葉根區(qū)域的導(dǎo)流網(wǎng)邊距進行調(diào)控來緩解包圍問題，將15cm的數(shù)值調(diào)控至10～25cm的數(shù)值范圍之內(nèi)，杜絕內(nèi)部結(jié)構(gòu)邊緣化的現(xiàn)象。葉根區(qū)域的導(dǎo)流網(wǎng)調(diào)控形式具體如圖一所示：

2.3殼體成型時的包圍問題

在殼體成型時，容易出現(xiàn)區(qū)域氣泡較多的現(xiàn)象，這是由于樹脂中的帶入氣泡集中于主梁帽，很難被抽出。高溫狀態(tài)下也容易導(dǎo)致膠管和抽氣管產(chǎn)生漏氣的情況。為了解決氣泡的現(xiàn)象，杜絕漏氣的情況，應(yīng)當(dāng)嚴格的加強固化過程的調(diào)整，使得灌注工藝更具細節(jié)的控制，避免腔體出現(xiàn)漏氣的情況。要對樹脂的材料進行脫泡處理，使得整個生產(chǎn)創(chuàng)造過程能夠在真空狀態(tài)下進行。通過抽氣，持續(xù)約10min左右的操作時間，使得多項方案共同促進，得到組織協(xié)調(diào)的目的。避免樹脂的傾倒，產(chǎn)生較多的氣泡，而影響到了材料的性能。

2.4常溫主梁帽白斑、干纖維質(zhì)量問題

樹脂材料在高溫的狀態(tài)下，具備著流動快以及粘度低的特點，能夠達到較好的灌注效果，實現(xiàn)固化的操作反應(yīng)。而在常溫的狀態(tài)下，樹脂在導(dǎo)流管中的流速以及樹脂向纖維中滲透的流速會具備一定的差異，前者的速度較快，從而使得灌注過程中梯度更大。最終導(dǎo)致包圍的現(xiàn)象，造成白斑或干纖維的情況出現(xiàn)。為了解決這些問題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)環(huán)境的特點，做好模具的加熱工作。在開展工藝生產(chǎn)創(chuàng)造時，也通過抽氣和注射等多種形式來解決包圍的問題。在兩導(dǎo)流管的設(shè)置階段，根據(jù)環(huán)境的變化，調(diào)整邊緣的距離，從而延緩包圍的現(xiàn)象[2]。

2.5高溫殼體白斑、干纖維質(zhì)量問題

灌注殼體在高溫的狀態(tài)之下，容易產(chǎn)生干纖維的情況或出現(xiàn)白斑的狀況，這種質(zhì)量問題主要是由于殼體在進行灌注的過程當(dāng)中，容易形成包圍的現(xiàn)象，緩沖區(qū)域會較小，而且不符合系統(tǒng)工藝構(gòu)造的標(biāo)準。出現(xiàn)了偏執(zhí)較大的情況，會影響到材料的性能。灌注樹脂的停留時間過長，就會導(dǎo)致粘度較大，而產(chǎn)生流動性較低的情況。在解決上述問題時，可以通過將導(dǎo)流材料添加在纖維的下表面，從而達到底層導(dǎo)流空間增大的目的，均衡不同的方向，防止形成包圍的現(xiàn)象。也可以通過使用VAP膜，利用抽氣來提升整體的效率，將緩沖區(qū)域的寬度不斷增大，將兩根注膠的U型管向?qū)Я骶W(wǎng)進行切斷，從而使得流動的速度得到控制。也可以將前緣導(dǎo)流網(wǎng)減速區(qū)的寬度進行調(diào)節(jié)，通常調(diào)節(jié)在120～250mm范圍之內(nèi)能夠保持較佳的運行狀態(tài)。在殼體的灌注工藝處理時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的情況來打出樹脂材料，減少樹脂的堆積情況，避免材料的浪費。要嚴格按照真空灌注的工藝需求，對整個真空灌注的系統(tǒng)進行布設(shè)。通常情況下，要保持流體材料和端面的5cm左右距離，而葉根抽氣口與鋪層也要盡可能的相隔較遠，才能保持較好的供應(yīng)效果。在灌注的過程當(dāng)中，也要控制車間整體的溫度，要配合膠房樹脂材料的制造需求，調(diào)節(jié)溫度的大小，從而完成材料的構(gòu)造，達到較好的工藝效果[3～4]。

2.6真空灌注工藝成型的條件

在材料的選擇方面，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工藝的條件，考慮材料的兼容性問題。樹脂材料具備著體系粘度低的特點，通常情況下，其范圍值為100～400，mPa·s。它需要滿足真空壓力的作用條件，而且對于不同的工藝形式，其最終創(chuàng)造的凝膠時間也會不同。為了能夠達到灌注的效果，必須要有效控制凝膠的時間。在選擇樹脂材料時，要確保材料粘度變化較小。通常情況下，在真空的灌注工藝處理時，會有加強筋的操作，保證樹脂材料的延伸性。通過研究復(fù)合材料中樹脂基體的優(yōu)點，開發(fā)更多的工藝建造形式，從而創(chuàng)造出低黏度的還氧樹脂，提高生產(chǎn)創(chuàng)造的效率。通過對樹脂材料流動性的研究，能夠更好的控制工藝形式，滿足制作的需求。在達西定律當(dāng)中，樹脂被認為是不可壓縮的，而且粘度也不容易受到切變速度的影響。將樹脂的流動分為兩大類：可以由壓力梯度來決定浸潤或者宏觀的流動速率;由纖維毛細管的壓力和表面的張力來決定微觀的流動速率。通過研究影響流動速率的相關(guān)條件，優(yōu)化整體的建造形式。纖維預(yù)制件當(dāng)中的樹脂流動檢測裝置能夠控制材料的相關(guān)特性，利用硬件和軟件提升檢測平臺的效率，圍繞節(jié)點將資源分為小的單元，從而在利用達西定律的基礎(chǔ)之上，控制好流動的速率，完成真空灌注工藝的控制過程。

三、結(jié)束語

綜上所述，受到溫度條件的限制，真空灌注工藝會存在材料性能的變化。尤其是樹脂材料，會在風(fēng)電葉片成型的過程當(dāng)中根據(jù)環(huán)境而產(chǎn)生相對應(yīng)的性能影響。所以，應(yīng)當(dāng)根據(jù)工藝的需求做出調(diào)整，控制質(zhì)量的風(fēng)險因素，盡可能的避免材料的質(zhì)量出現(xiàn)問題。在高溫狀態(tài)下和常溫狀態(tài)下進行生產(chǎn)加工的對比，盡可能的減少固化的時間，節(jié)約模具。提高生產(chǎn)效率，改善工藝成果，提升產(chǎn)量，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]郝志勇. 真空導(dǎo)入工藝在風(fēng)電葉片領(lǐng)域的應(yīng)用與研 究[J]. 天津科技，2011，38（3）：28-30.

[2]李艷菲，李敏，顧軼卓，等. 風(fēng)電葉片用真空灌注型環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料性能研究[J]. 玻璃鋼/復(fù)合材料，2012（4）：109-114.

[3]孫曼靈. 環(huán)氧樹脂應(yīng)用原理與技術(shù)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[4]李亞娟.風(fēng)電葉片分層缺陷演化的力學(xué)行為及聲發(fā)射響應(yīng)特性研究[D].保定：河北大學(xué)，2015.