风力发电叶片制作工艺介绍
- 格式:docx
- 大小:383.37 KB
- 文档页数:12
RTM工艺制作叶片RTM, 叶片, 工艺, 制作本文来自:网络复合材料风机叶片是风力发电系统的关键动部件,直接影响着整个系统的性能,并要具有长期在户外自然环境条件下使用的耐候性和合理的价格。
因此,叶片的设计和制造质量水平十分重要,被视为风力发电系统的关键技术和技术水平代表。
传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺(Hand Lay-up)制造。
手糊工艺的主要特点在于手工操作、开模成型(成型工艺中树脂和增强纤维需完全暴露于操作者和环境中)、生产效率低以及树脂固化程度(树脂的化学反应程度)往往偏低,适合产品批量较小、质量均匀性要求较低复合材料制品的生产。
因此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,生产效率低和产品的而且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,还往往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。
此外,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。
因此,目前国外的高质量复合材料风机叶片往往采用RIM(聚胺酯反应注射成型)、RTM、缠绕及预浸料/热压工艺制造。
其中RIM工艺投资较大,适宜中小尺寸风机叶片的大批量生产(>50,000片/年);RTM工艺适宜中小尺寸风机叶片的中等批量生产(5,000-30,000片/年);缠绕及预浸料/热压工艺适宜大型风机叶片批量生产。
RTM工艺主要原理为首先在模腔中铺放好按性能和结构要求设计好的增强材料预成型体(Preform),采用注射设备将专用低粘度注射树脂体系注入闭合模腔,模具具有周边密封和紧固以及注射及排气系统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纤维,并且模具有加热系统可进行加热固化而成型复合材料构件。
风力发电叶片材料及工艺研究风力发电是当前世界上新能源领域发展最为迅速的技术之一。
而风电机组的核心部件之一便是叶片。
随着近年来风力发电技术的快速发展,人们对叶片材料和工艺的研究也越来越深入,以期提高叶片的效率和使用寿命。
本文将就风力发电叶片的材料以及工艺研究作一全面的探讨。
一、叶片材料1. 玻璃纤维增强塑料(Glass Fiber Reinforced Plastics,简称GFRP)GFRP是目前主流的叶片材料。
它广泛应用于各个领域,包括建筑、运动器材、航空航天和汽车制造等。
GFRP的优点包括强度高、重量轻、刚度大、不易疲劳、绝缘性好等。
由于风力发电叶片需要忍受长期的机械弯曲和拉应力,因此选择GFRP作为叶片材料非常合适。
2. 碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,简称CFRP)CFRP的强度、刚度和冲击性能均更好于GFRP。
然而,由于其成本较高,CFRP在风电行业的应用较少。
随着技术的不断进步,人们正在研究如何将CFRP应用于风电叶片,以期提高风力发电的效率和降低成本。
3. 木材在某些情况下,木材也可以作为叶片材料。
它的成本相对较低,而且可以被视为一种可再生的资源。
然而,木材的抗弯强度和疲劳性能都较差,需要做出一些复杂的设计和加固工作。
4. 其他材料还有一些材料正在被研究用于风力发电叶片的制造中。
例如,纳米增强复合材料、生物基复合材料等。
这些“绿色材料”由于其资源环保、能耗低等特点受到高度关注。
二、叶片制造工艺1. RTMRTM(Resin Transfer Molding,树脂注塑)是现在最主流的叶片制造工艺之一。
在RTM工艺中,树脂通过注塑进入预先设计好的模具中,充填到各个纤维层之间。
当树脂固化之后,叶片结构就得以形成。
RTM工艺的优点之一是制造过程中可以控制材料的粘度,以确保树脂在模具中充分填充各个空间。
2. VARTMVARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding,真空辅助树脂注塑)是一种与RTM类似的注塑工艺。
风电叶片成型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。
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。
风电机组叶片制作工艺
风电机组叶片是风力发电系统中非常重要的组件,其制作工艺直接影响到风电机组的发电效率和使用寿命。
目前,风电机组叶片的制作工艺主要分为以下几个步骤:
1. 材料准备:风电机组叶片的材料通常采用玻璃钢、碳纤维等
复合材料,需要根据设计要求和环境条件选用合适的材料。
材料需要进行加工和预处理,包括切割、打磨、清洗等工序。
2. 模具制作:风电机组叶片的制作需要根据设计图纸制作模具,模具的制作质量对叶片的制作精度和质量有很大影响。
模具制作通常采用数控加工等先进技术。
3. 叶片制作:根据预先准备的材料和模具,进行叶片制作。
叶
片制作主要包括手工铺层、真空吸塑、热固化等工艺。
其中,手工铺层是制作叶片最重要的工艺,需要掌握一定的技巧和经验。
4. 修整和质检:叶片制作完成后需要进行修整和质检,包括修
整叶片表面、边缘,排除瑕疵和缺陷等。
同时,还需要进行尺寸、外观、弯曲度等多项质检。
总之,风电机组叶片的制作工艺需要精细、熟练的手工技巧和先进的加工技术相结合,才能确保叶片的制作质量和性能达到设计要求,为风力发电系统的高效、稳定运行提供保障。
- 1 -。
风力发电叶片生产工艺
风力发电叶片是将风能转化为机械能的关键部件,其制造工艺直接影响着叶片的质量和效能。
下面将介绍一种常见的风力发电叶片生产工艺。
首先,叶片生产工艺的第一步是设计叶片的模具。
设计师将根据风力发电机组的功率需求和风能条件等因素,绘制出叶片的剖面图,并根据剖面图设计出相应的模具。
接下来,原材料的准备是叶片生产工艺的关键步骤之一。
叶片常用的原材料有树脂、纤维织物和填充剂等。
其中,树脂通常选择环氧树脂或聚酯树脂,纤维织物则主要有碳纤维、玻璃纤维和蜂窝纸等。
这些原材料需要经过烘干、切割和预处理等过程,为后续的叶片制造做好准备。
接下来是叶片的制造过程。
首先,在模具上涂上脱模剂,以便将来能够顺利脱模。
然后,将预处理后的纤维织物依照设计好的剖面图与填充剂放置在模具内。
接下来是树脂固化的过程。
树脂是叶片的保护层,也是叶片的主要力学组成部分。
通常会使用真空吸水法将树脂注入纤维织物中,使整个叶片浸透至饱和,并将模具放入真空腔室中,通过泵抽真空来去除气泡和水分。
最后,完成树脂固化后,就可以将叶片从模具中脱模。
脱模后,对叶片进行一些修整和润色,以保证叶片的表面光滑且符合设计要求。
以上就是一种常见的风力发电叶片生产工艺。
需要注意的是,叶片生产是一个复杂的工艺,需要在专业的工厂和设备条件下进行。
同时,制造过程中还需要严格控制各个环节的质量,以确保叶片能够正常工作和具备较长的使用寿命。
叶片工艺流程叶片是风力发电机的重要组成部分,其工艺流程对于风力发电机的性能和效率有着重要的影响。
下面将介绍叶片的工艺流程,包括设计、材料选择、制造和测试等环节。
1. 设计阶段叶片的设计是整个工艺流程的第一步,设计阶段需要考虑到叶片的长度、宽度、厚度、扭曲角度等参数。
设计师需要使用专业的软件进行建模和仿真分析,以确保叶片在风力发电机工作时能够承受风力的作用力,并具有良好的动力学性能。
2. 材料选择叶片的材料选择对于叶片的性能和寿命有着重要的影响。
一般来说,叶片采用玻璃纤维增强塑料(GRP)或碳纤维增强塑料(CFRP)等复合材料制成,这些材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点。
在材料选择阶段,需要考虑到叶片的工作环境、成本和可持续性等因素。
3. 制造工艺叶片的制造工艺包括模具制作、预制、成型、固化、修整等环节。
在模具制作阶段,需要根据设计图纸制作叶片的模具,确保叶片的形状和尺寸符合设计要求。
在预制和成型阶段,需要将玻璃纤维布或碳纤维布与树脂进行层叠和成型,形成叶片的外形。
固化阶段是将叶片放入烤箱或采用其他固化方法,使树脂能够充分固化。
最后,在修整环节,需要对叶片进行修整和打磨,确保叶片表面光滑,没有气泡和裂纹。
4. 测试阶段叶片制造完成后,需要进行一系列的测试,以确保叶片的质量和性能。
测试项目包括静态弯曲试验、动态弯曲试验、冲击试验、疲劳试验等。
这些测试可以帮助制造商评估叶片的强度、刚度、耐久性等性能指标,确保叶片在风力发电机工作时能够安全可靠。
总之,叶片的工艺流程包括设计、材料选择、制造和测试等环节,每个环节都需要严格控制,以确保叶片具有良好的性能和质量。
只有这样,风力发电机才能发挥最大的效率,为清洁能源的发展做出贡献。
风电叶片制造工艺的自动化发展综述风电叶片是风力发电机组的核心部件之一,其制造工艺的自动化发展对于提高生产效率、降低成本、保障产品质量具有重要意义。
本文将从风电叶片制造的工艺流程、自动化技术在叶片制造中的应用以及未来发展趋势等方面进行综述,以探讨风电叶片制造工艺自动化发展的现状与未来。
一、风电叶片制造工艺流程风电叶片的制造工艺流程主要包括复合材料预制、叶片结构加工和表面处理三个主要环节。
在复合材料预制环节,主要包括纤维预浸料纺丝、叶片拼接和模具制作等工序;在叶片结构加工环节,主要包括叶片结构加固、连接部件安装和内部结构加工等工序;在表面处理环节,主要包括抛光、外观检验和防腐处理等工序。
整个工艺流程需要大量的人工操作和专业技能,制约了叶片制造的生产效率和产品质量。
二、自动化技术在风电叶片制造中的应用为了提高风电叶片制造的生产效率和产品质量,自动化技术在叶片制造中得到了广泛应用。
在复合材料预制环节,自动化技术主要体现在纺丝机的控制系统、自动拼接机器人和智能模具制作等方面,可以实现纺丝和拼接的自动化。
在叶片结构加工环节,自动化技术主要体现在数控加工设备、自动化连接件安装机器人和智能结构加固设备等方面,可以实现叶片结构加工的自动化。
在表面处理环节,自动化技术主要体现在自动抛光设备、外观检验机器人和智能防腐处理装置等方面,可以实现叶片表面处理的自动化。
这些自动化技术的应用使得风电叶片制造的生产效率得到了大幅提升,同时也提高了产品质量和稳定性。
三、风电叶片制造工艺自动化发展的未来趋势随着风电叶片的制造规模不断扩大和技术水平不断提高,风电叶片制造工艺的自动化发展也面临着新的挑战和机遇。
未来风电叶片制造工艺自动化的发展趋势可以从以下几个方面进行展望:1. 智能制造技术的应用:随着人工智能、物联网和大数据技术在制造业的不断发展,风电叶片制造工艺将会更加智能化。
通过智能传感器、自动控制系统和数据分析技术,可以实现叶片制造生产过程的实时监测和智能调控,提高生产效率和产品质量。
高原型风力发电风轮叶片的制造工艺与工程应用风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,受到了广泛关注和应用。
而高原地区具有相对较低的空气密度和复杂多变的气象条件,给风力发电机组的设计与制造带来一定的挑战。
在高原地区中,风轮叶片作为风力发电机组最关键的部件之一,其制造工艺和工程应用的研究显得尤为重要。
一、风轮叶片制造工艺的选择风轮叶片制造工艺的选择直接关系到风力发电机组在高原环境中的工作效果和寿命。
对于高原地区,由于空气密度较低,需要通过提高叶片的强度和抗风性能来适应高原环境的特点。
目前主要的风轮叶片制造工艺包括手工复叶、自动化复合材料制造以及3D打印技术等。
手工复叶是传统的制造工艺,通过手工层压纤维增强塑料板材制成叶片,成本较低,但工艺繁琐、周期长,质量不易保证。
在高原地区可能存在人力资源有限的问题,手工复叶的制造工艺存在一定的局限性。
自动化复合材料制造工艺是当前主流的制造方法之一。
该工艺利用模具、纤维预浸料、自动化组合等技术,实现风轮叶片的高效制造。
该工艺具有生产周期短、生产效率高、质量保证度高等优点,适用于大规模生产。
而且在材料选择上,复合材料的强度、稳定性和寿命表现良好,能够适应高原极端气候环境。
3D打印技术则为风轮叶片的制造提供了新的思路。
3D打印技术能够高度个性化地制造叶片,根据不同的工况和环境需求进行设计和制造。
然而,目前3D打印技术的材料性能和制造工艺仍存在一定的问题,需要进一步优化和改进。
综上所述,对于高原地区的风力发电机组,自动化复合材料制造工艺是较为合适的选择。
该工艺能够保证叶片的强度和质量,提高制造效率和生产能力,适应高原环境的要求。
二、工程应用的关键问题1. 高原环境下的气候条件高原地区的气候条件复杂多变,包括温度、湿度、气压等因素的变化。
这些因素对风力发电机组的运行和叶片的性能产生直接影响。
因此,针对高原地区的气候条件,需要优化叶片材料的选择与设计,以保证叶片性能的稳定和持久。
制造风电叶片的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help yousolve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts,other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!风能作为一种清洁、可再生能源,正逐渐成为世界各国发展的重点领域之一。
风力发电叶片制作工艺介绍风力发电机叶片就就是接受风能得最主要部件,其良好得设计、可靠得质量与优越得性能就就是保证发电机组正常稳定运行得决定因素,其成本约为整个机组成本得15%-20%。
根据“风机功价比法则”,风力发电机得功率与叶片长度得平方成正比,增加长度可以提高单机容量,但同时会造成发电机得体积与质量得增加,使其造价大幅度增加。
1碳纤维在风力发电机叶片中得应用叶片材料得发展经历了木制、铝合金得应用,进入了纤维复合材料时代。
纤维材料比重轻,疲劳强度与机械性能好,能够承载恶劣环境条件与随机负荷,目前最普遍采用得就就是玻璃纤维增强聚酯(环氧)树脂。
但随着大功率发电机组得发展,叶片长度不断增加,为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架,就要求叶片具有更高得刚度。
国外专家认为,玻璃纤维复合材料得性能已经趋于极限,不能满足大型叶片得要求,因此有效得办法就就是采用性能更佳得碳纤维复合材料。
1)提高叶片刚度,减轻叶片质量碳纤维得密度比玻璃纤维小约30%,强度大40%,尤其就就是模量高3~8倍。
大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质得优点。
荷兰戴尔弗理工大学研究表明,一个旋转直径为120m得风机得叶片,由于梁得质量超过叶片总质量得一半,梁结构采用碳纤维,与采用全玻璃纤维得相比,质量可减轻40%左右;碳纤维复合材料叶片刚度就就是玻璃纤维复合材料叶片得2倍。
据分析,采用碳纤维/玻璃纤维混杂增强方案,叶片可减轻20%~30%。
VestaWindSystem公司得V90型3、0MW发电机得叶片长44m,采用碳纤维代替玻璃纤维得构件,叶片质量与该公司V80型2、0MW发电机且为39m长得叶片质量相同。
同样就就是34m长得叶片,采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为5800kg,采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg,而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。
其她得研究也表明,添加碳纤维所制得得风机叶片质量比采用玻璃纤维得轻约32%,而且成本下降约16%。
2)提高叶片抗疲劳性能风机总就就是处在条件恶劣得环境中,并且24h处于工作状态。
这就使材料易于受到损害。
相关研究表明,碳纤维合成材料具有良好得抗疲劳特性,当与树脂材料混合时,则成为了风力机适应恶劣气候条件得最佳材料之一。
3)使风机得输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率使用碳纤维后,叶片质量得降低与刚度得增加改善了叶片得空气动力学性能,减少对塔与轮轴得负载,从而使风机得输出功率更平滑更均衡,提高能量效率。
同时,碳纤维叶片更薄,外形设计更有效,叶片更细长,也提高了能量得输出效率。
4)可制造低风速叶片碳纤维得应用可以减少负载与增加叶片长度,从而制造适合于低风速地区得大直径风叶,使风能成本下降。
5)可制造自适应叶片叶片装在发电机得轮轴上,叶片得角度可调。
目前主动型调节风机得设计风速为13~15m/s(29~33英里/h),当风速超过时,则调节风叶斜度来分散超过得风力,防止对风机得损害。
斜度控制系统对逐步改变得风速就就是有效得。
但对狂风得反应太慢了,自适应得各向异性叶片可帮助斜度控制系统,在突然得、瞬间得与局部得风速改变时保持电流得稳定。
自适应叶片充分利用了纤维增强材料得特性,能产生非对称性与各向异性得材料,采用弯曲/扭曲叶片设计,使叶片在强风中旋转时可减少瞬时负载。
美国Sandia National Lab oratories致力于自适应叶片研究,使1、5MW风机得发电成本降到4、9美分/(kWh),价格可与燃料发电相比。
6)利用导电性能避免雷击利用碳纤维得导电性能,通过特殊得结构设计,可有效地避免雷击对叶片造成得损伤。
7)降低风力机叶片得制造与运输成本由于减少了材料得应用,所以纤维与树脂得应用都减少了,叶片变得轻巧,制造与运输成本都会下降,可缩小工厂得规模与运输设备。
8)具有振动阻尼特性碳纤维得振动阻尼特性可避免叶片自然频率与塔架短频率间发生任何共振得可能性。
2叶片制造工艺及流程2、1三维编织体/VARTM技术2、1、1材料选择目前得风力发电机叶片基本上就就是由聚酯树脂、乙烯基树脂与环氧树脂等热固性基体树脂与玻璃纤维、碳纤维等增强材料,通过手工铺放、树脂注入成型工艺复合而成。
对同一种基体树脂,采用玻璃纤维增强得复合材料制造得叶片得强度与刚度得性能要差于采用碳纤维增强得复合材料制造得叶片得性能。
随着叶片长度不断增加,叶片对增强材料得强度与刚性等性能也提出了新得要求,从而对玻璃纤维得拉伸强度与模量也提出了更高得要求。
为了保证叶片能够安全得承担风温度等外界载荷,大型风机叶片可以采用玻璃纤维/碳纤维混杂复合材料结构,尤其就就是在翼缘等对材料强度与刚度要求较高得部位,则使用碳纤维作为增强材料。
这样,不仅可以提高叶片得承载能力,由于碳纤维具有导电性,也可以有效地避免雷击对叶片造成得损伤。
2、1、2三维编织增强材料预成型加工方法有:手工铺层、编织法、针织法、热成型连续原丝毡法、预成型定向纤维毡法、p Form法与三维编织技术等。
编织法过去大多采用经纬交织得机织物来制作玻/碳纤维基布材料,从承载状态上来考虑采用经编织物作为增强复合材料得基布比经纬交织得机织物具有更明显得优势。
如图1所示:图1、经编织物结构图这类轴向织物由于承受载荷得纱线系统按要求排列并绑缚在一起,因此能够处于最佳得承载状态。
另一方面,由于机织物中得纱线呈波浪形弯曲,再加上纱线自身得捻度,使其模量、拉伸强度与抗冲击强度都有一定得损失。
而轴向技术使得织物得纱线层能按照特定得方向伸直取向,故每根纤维力学理论值得利用率几乎能达到100%。
此外,轴向织物得纱线层层铺叠,按照不同得强度与刚度要求,可以在织物得同一层或不同层采用不同种类得纤维材料,如玻璃纤维、碳纤维或碳/玻混杂纤维,再按照编织点由编织纱线将其绑缚在一起。
除了经编轴向织物外,还可以利用纬编绑缚系统开发纬编轴向织物,如图2所示:图2、纬编织物结构图根据经纬编结构得特性,纬编轴向织物较经编绑缚结构具有更好得可成型性,因此在风电叶片结构设计中具有极好得应用前景。
三维编织技术得发展就就是因为单向或二向增强材料所制得得复合材料层间剪切强度低,抗冲击性差,不能用作主受力件。
采用三维编织技术不仅能直接编织复杂结构形状得不分层整体编织物,从根本上消除铺层。
三维编织复合材料采用了三维编织技术,其纤维增强结构在空间上呈网状分布,可以定制增强体得形状,制成得材料浑然一体,不存在二次加工造成得损伤,因此这种材料不仅具备传统复合材料所具有得高比强度、高比模量等优点,还具有高损伤容限与断裂韧性以及耐冲击、不分层、抗开裂与耐疲劳等特点。
按编织工艺分,常见得编织材料可分为四步编织法、二步编织法与多层联锁编织法等3类。
其中四步编织法发明最早,应用最广。
按编织预制件得横截面形状,三维编织方法可分为矩形编织、圆形编织与异形编织3大类,其中矩形编织工艺适合编织矩形与板状材料得增强体,而圆形编织适合编织圆形与管型材料得增强体,异形编织则用于编织各种特殊形状得增强体。
只要织物得结构形状就就是由矩形组合或就就是圆或圆得某一部分组合而成,就可以用编织方法一次成型。
四步编织法发明之初,所有得纱线都参加编织运动,且全部编织纱都在空间3个方向内发生相对运动,因此这种编织方法就就是一种真正得三维编织工艺。
具体编织过程如图3(a)所示,在一个编织周期中,编织纱沿着正交得2个方向依次进行往复运动,一个完整得编织周期中携纱器需要完成4个动作,因此被称为四步法。
如图3(b)所示,由于结构中所有纱线在空间中得分布只有4个不同得方向,因此制成得复合材料被称为三维四向编织复合材料。
针对三维编织物得特点,RTM工艺就就是三维编织复合材料成型得最有效方法。
根据三维编织物得形状制成模具,将预成型坯装入模腔,此时同时控制了纤维体积含量与制品形状;预成型坯中纤维束间得空隙为树脂传递提供了通道,而且三维编织体很好得整体性提高了预成型坯耐树脂冲刷得能力。
2、1、3 RTM工艺树脂传递模塑法简称RTM法,就就是首先在模具型腔中铺放好按性能与结构要求设计得增强材料预成型体,采用注射设备通过较低得成型压力将专用低粘度树脂体系注入闭合式型腔,由排气系统保证树脂流动顺畅,排出型腔内得全部气体与彻底浸润纤维,由模具得加热系统使树脂等加热固化而成型为FRP构件。
RTM工艺属于半机械化得FRP成型工艺,特别适宜于一次整体成型得风力发电机叶片,无需二次粘接。
与手糊工艺相比,这种工艺具有节约各种工装设备、生产效率高、生产成本低等优点。
同时由于采用低粘度树脂浸润纤维以及加温固化工艺,复合材料质量高,且RTM工艺生产较少依赖工人得技术水平,工艺质量仅仅依赖于预先确定好得工艺参数,产品质量易于保证,废品率低,工艺流程如图4所示。
注胶压力得选择一直就就是RTM成型工艺中一个有争议得问题。
低压注胶可促进树脂对纤维表面得浸润;高压注胶可排出残余空气,缩短成型周期,降低成本。
加大注胶压力可提高充模速度与纤维渗透率。
所以有人赞成在树脂传递初期使用低压以使树脂较好地浸润纤维,而当模具型腔中已基本充满树脂时使用较大压力以逐出残余空气。
但压力不能太大,否则会引起预成型坯发生移动或变形。
注胶温度取决于树脂体系得活性期与达到最低粘度得温度。
在不至于过大缩短树脂凝胶时间得前提下,为了使树脂能够对纤维进行充分得浸润,注胶温度应尽量接近树脂达到最低粘度得温度。
温度过高会缩短树脂得活性期,影响树脂得化学性质,进而可能影响到制品得力学性能;温度过低会使树脂粘度增大,压力升高,也阻碍了树脂正常渗入纤维得能力。
注射温度与模具预热温度得选择要结合增强体得特性及模具中得纤维量等综合考虑。
RTM工艺得技术含量高,无论就就是模具设计与制造、增强材料得设计与铺放、树脂类型得选择与改性、工艺参数(如注塑压力、温度、树脂粘度等)得确定与实施,都需要在产品生产之前通过计算机模拟分析与实验验证来确定。
2、1、4 VARTM工艺随着技术得发展,现已开发出多种较先进得工艺,如预浸料工艺、机械浸渍工艺及真空辅助灌注工艺。
真空辅助灌注成型工艺就就是近几年发展起来得一种改进得RTM工艺。
它多用于成型形状复杂得大型厚壁制品。
真空辅助就就是在注射树脂得同时,在排气口接真空泵,一边注射一边抽真空,借助于铺放在结构层表面得高渗透率得介质引导将树脂注入到结构层中。
这样不仅增加了树脂传递压力,排除了模具及树脂中得气泡与水分,更重要得就就是为树脂在模具型腔中打开了通道,形成了完整通路。
另外,无论增强材料就就是编织得还就就是非编织得,无论树脂类型及粘度如何,真空辅助都能大大改善模塑过程中纤维得浸润效果。
所以,真空辅助RTM(VARTM)工艺能显著减少最终制品中夹杂物与气泡得含量,就算增大注入速度也不会导致孔隙含量增加,从而提高制品得成品率与力学性能。