MW級風電葉片一體灌注合模工藝研究

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

關鍵詞:粘接角剪切肋一體成型單片周期

中圖分類號:TH111文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2010)06(a)-0042-01

隨著能源危機的日益嚴重，風電以容量巨大、無污染、資源再生的特點，已成為近年來電力發展的方向。作為風機的一個關鍵部件，兆瓦級風電葉片的長度已達到40M以上，主體為輕質、高強的夾芯復合材料，葉型為剪切肋支承盒形結構，目前主流制造工藝為主模真空灌注預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)主殼體真空灌注預成型(前、后緣剪切肋預連接)→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，相同時間產量越高，交期越短。因此，單片主模成型周期已成為企業競爭力的瓶頸。目前上述兩種方案單片成型周期已經能壓縮為28h和24h，第二種節省了剪切肋與在殼體上粘接固化時間，但葉片內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。

本文結合上述兩方案進行優化，將方案(1)前三個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，實現粘接角的一體灌注成型和預制剪切肋的一體灌注粘接。固化后剝離輔材即達到一體合模狀態。

1.1 粘接角一體灌注成型

將預編織的粘接角布層安放在下半殼體前緣布層上，布層外側中央預編織一層寬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流層后，用第一層真空袋膜抽氣至真空狀態。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品及內包邊模具整體包覆，抽氣保壓后進行粘接角一體灌注成型(如圖1左側)。

技術要點:

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

(2)主模法蘭邊上設置數個粘接角模具定位塊，定位塊與粘接角模具均包覆在真空袋膜內，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，先將壓力抽至約0.03MPa，將布層手撫貼靠粘接角模具，繼續加壓時將布層高度調整到位。

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

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，在剪切肋底部兩側放置預編織布層加強粘接強度。鋪放剝離層和導流層后，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。抽氣保壓后進行一體灌注粘接(如圖1右側)。

技術要點:

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

(2)第一層袋膜抽氣至約0.03MPa，將剪切肋底部加強布層彎角調整到位，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分別包裹，在頂端再用密封膠條進行連接。

2 一體膠接合模

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

3 結論

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

前、后緣剪切肋各有一半在主模上灌注粘接，節省了粘接用結構膠的固化時間，粘接強度也能提高。

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

國內關于葉片真空灌注和膠接合模的具體方案不盡相同，各有優缺點，由于MW級風機葉片制造技術在我國尚處起步階段，相互之間缺乏交流與溝通。在生產過程中嚴格注重工藝的每一個細節，并進行有效的改進和全理的工序布局，將成為提高生產效率和避免缺陷的有效途徑。

參考文獻

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