專利名稱：：一種2.0mw風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種風(fēng)力機(jī)葉片制造領(lǐng)域，具體的講是一種2.0MW風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的制造方法。
背景技術(shù)：
：風(fēng)能取之不盡，用之不竭，相對(duì)于其它可再生能源,如太陽能、氫能、海洋能、地?zé)崮芎蜕锬艿?，目前只有風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)成熟程度和發(fā)電成本與常規(guī)能源最接近。風(fēng)力機(jī)是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的大型動(dòng)力裝備。風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)加工與運(yùn)行控制水平是衡量一個(gè)國家利用新能源與可再生能源技術(shù)水平的重要標(biāo)志。人類利用風(fēng)能從遠(yuǎn)古開始,然而將空氣動(dòng)力學(xué)應(yīng)用于風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)則從20世紀(jì)70年代開始30年來風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)水平及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)取得較大進(jìn)展。單機(jī)容量為兆瓦以上的風(fēng)力機(jī)成為國際風(fēng)電市場的主流。荷蘭、德國、丹麥、瑞典、英國、意大利及美國等，無論在風(fēng)電技術(shù)基礎(chǔ)理論研究力度，還是在風(fēng)電市場占有率上都處于國際領(lǐng)先水平。我國風(fēng)電研究及應(yīng)用起步較晚，近年來在引進(jìn)和吸收國外成熟技術(shù)同時(shí)，逐步加大了自主開發(fā)的力度，風(fēng)能技術(shù)的領(lǐng)域的難點(diǎn)主要在風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計(jì)和風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中，葉片的設(shè)計(jì)是風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。目前主流的多兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片多采用全玻璃纖維增強(qiáng)，但是隨著葉片大型化方向的發(fā)展，采用更高模量的材料的趨勢(shì)也越來越明顯，其中，又以碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料為主。碳纖維大梁作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的重要組成部件，率先應(yīng)用到了國內(nèi)2.0MW的風(fēng)力機(jī)葉片上，但一般碳纖維預(yù)浸料在鋪層時(shí)，層間比較松懈，對(duì)于2.0MW葉片的大梁來說，鋪層達(dá)到56層，在一次鋪層成型后，再抽真空，很難將層間的氣泡全部抽出。而在航空或其它領(lǐng)域，可以采用鋪3層抽一次真空的方法這樣就能保證氣泡能被全部抽出。但對(duì)于一般的制造企業(yè)來說，這種抽真空方法既耗時(shí)又浪費(fèi)原材料(真空輔助材料)，提高了生產(chǎn)成本。尤其對(duì)于鋪層達(dá)到56層的碳纖維預(yù)浸料來說，浪費(fèi)非常嚴(yán)重。本領(lǐng)域迫切希望得到一種生產(chǎn)成本低，可以快速抽真空從而生產(chǎn)風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種2.0MW風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的制造方法，該方法一次成型，不需反復(fù)抽真空，適用于所有采用碳纖維預(yù)浸料做風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的大梁制作工藝。為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案-本發(fā)明所述的一種風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的制造方法如下-首先在碳纖維大梁模具屮進(jìn)行鋪層將在環(huán)氧類樹脂中進(jìn)行過預(yù)浸料的碳纖維進(jìn)行鋪層，預(yù)浸料的方式為單面預(yù)浸料，另一面設(shè)有碳纖維干紗；其次在每次鋪層時(shí)將層間氣泡排除由預(yù)浸料中間向邊緣呈±45°方向擠壓出層間氣泡；再次，56層鋪層全部鋪完后，打上真空膜，進(jìn)行抽真空在35'C溫度條件下抽真空1小時(shí)，再在1小時(shí)內(nèi)緩慢升溫到7(TC，再用1小時(shí)緩慢升溫到8(TC，在8CTC溫度條件下保溫2小時(shí)，然后再緩慢升溫到11(TC，保溫4小時(shí)最后，自然降溫，脫模即得到風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁。進(jìn)一步地，將層間氣泡排除是采用手或者用橡膠滾筒由預(yù)浸料中間向邊緣呈士45度方向擠壓出層間氣泡。進(jìn)一歩地，所述環(huán)氧類樹脂是指縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂。進(jìn)一步地，在鋪層時(shí)對(duì)碳纖維預(yù)浸料通過張力工具施予張力。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明在鋪層時(shí)通過張力工具對(duì)碳纖維預(yù)浸料施予張力，這樣，可以使鋪層更為順利，而且可以盡可能的減少層間氣泡，，操作簡便，快捷；在每層鋪層時(shí)，需要正確的排除氣泡，針對(duì)碳纖維預(yù)浸料的材料特性，采用沿預(yù)浸料中線，向邊緣呈±45°方向排除，可以最大限度的保證層間沒有氣泡；同時(shí)本發(fā)明的預(yù)浸料為了在鋪層結(jié)束時(shí)，能將未排盡的氣泡抽走，只采用單面預(yù)浸料樹脂膜，這樣另外一面就有部分的碳纖維干紗，這樣在加熱固化時(shí)，必須在樹脂粘度最低時(shí)能將所有的碳纖維干紗浸透，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，本發(fā)明抽真空加熱過程就尤為重要，本發(fā)明采用的加熱時(shí)間、溫度充分考慮了碳纖維干紗浸透，從而顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明提供的快速鋪層方法，一次成型，不需反復(fù)抽真空，對(duì)本領(lǐng)域來說，極大的降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品成品質(zhì)量。圖l為本發(fā)明在鋪層時(shí)對(duì)碳纖維預(yù)浸料施予張力的示意圖。圖2為本發(fā)明中采用手或者滾筒趕走層間氣泡的方向示意圖。圖3為本發(fā)明鋪層結(jié)束后抽真空進(jìn)行加溫固化的固化升溫曲線示意圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明如圖1為本發(fā)明在鋪層時(shí)對(duì)碳纖維預(yù)浸料施予張力的示意圖，首先在碳纖維大梁模具中進(jìn)行鋪層將在環(huán)氧類樹脂中進(jìn)行過預(yù)浸料的碳纖維進(jìn)行鋪層，預(yù)浸料的方式為單面預(yù)浸料，另一面設(shè)有碳纖維干紗，對(duì)碳纖維預(yù)浸料施予張力使用的張力工具如圖1所示，類似一根中間橫桿，橫桿中部固設(shè)有兩根平行的稍短于中間橫桿的兩側(cè)橫桿，施與張力時(shí)，由兩人分別握住張力工具的中間橫桿的手柄，高度略高于碳纖維大梁模具，將碳纖維預(yù)浸料按照1、2、3、4箭頭所示方向施與張力，兩人緩慢向前行走，同時(shí)后面設(shè)有專人將鋪好的每層層間氣泡排除，施與張力人員的速度與后面排除氣泡人員的速度一致，速度主要取決于趕氣泡人員的速度。如圖2為本發(fā)明中采用手或者滾筒趕走層間氣泡的方向示意圖，趕氣泡的方式如圖2上箭頭方向所指由預(yù)浸料中間向邊緣呈土45度方向擠壓出層間氣泡，可以直接用手或者用橡膠滾筒，使預(yù)浸料與下層緊貼，不留氣泡。如圖3為本發(fā)明鋪層結(jié)束后抽真空進(jìn)行加溫固化的固化升溫曲線示意圖，當(dāng)56層全部鋪完后，打上真空膜，進(jìn)行抽真空，此時(shí)開始記為圖3升溫曲線的起點(diǎn)。為了將預(yù)浸料中的水分等排除，必須在35'C抽真空1小時(shí)，然后在1小時(shí)內(nèi)緩慢升溫到70°C,再用1小時(shí)緩慢升溫到8(TC，目的是防止升溫過快，溫度過高影響產(chǎn)品質(zhì)量，在80'C下保溫2小時(shí)，在此溫度下樹脂粘度比較低，目的是使樹脂能將所有碳纖維干紗浸透，然后再緩慢升溫到ll(TC，保溫4小時(shí)，最后自然降溫，脫模即得到風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁。大梁在鋪層時(shí)的各層的厚度、長度等如下表所示;<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>生產(chǎn)出來的大梁作為2.0MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片大梁，經(jīng)對(duì)樣品做試驗(yàn)測算，使用碳纖維大梁的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片總重量在5900±50Kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全玻璃纖維的設(shè)計(jì)(約8000Kg)，整套電機(jī)葉片更是能減少6000Kg的質(zhì)量，不但大為降低了生產(chǎn)成本，也降低了葉片對(duì)電機(jī)的負(fù)載，達(dá)到了國際先進(jìn)水平，而且其產(chǎn)品性能更為優(yōu)越。權(quán)利要求1、一種2.0MW風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的制造方法，其特征在于按照下述工藝步驟進(jìn)行首先在碳纖維大梁模具中進(jìn)行鋪層將在環(huán)氧類樹脂中進(jìn)行過預(yù)浸料的碳纖維進(jìn)行鋪層，預(yù)浸料的方式為單面預(yù)浸料，另一面設(shè)有碳纖維干紗；其次在每次鋪層時(shí)將層間氣泡排除由預(yù)浸料中間向邊緣呈±45°方向擠壓出層間氣泡；再次，56層鋪層全部鋪完后，打上真空膜，進(jìn)行抽真空在35℃溫度條件下抽真空1小時(shí)，再在1小時(shí)內(nèi)緩慢升溫到70℃，再用1小時(shí)緩慢升溫到80℃，在80℃溫度條件下保溫2小時(shí)，然后再緩慢升溫到110℃，保溫4小時(shí)最后，自然降溫，脫模即得到風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的制造方法，其特征在于所述步驟中將層間氣泡排除是采用手或者用橡膠滾筒由預(yù)浸料中間向邊緣呈±45°方向擠壓出層間氣泡。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的制造方法，其特征在于所述環(huán)氧類樹脂是指縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的制造方法，其特征在于在鋪層時(shí)對(duì)碳纖維預(yù)浸料通過張力工具施予張力。全文摘要本發(fā)明公開了一種2.0MW風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁的制造方法首先在碳纖維大梁模具中進(jìn)行鋪層將在環(huán)氧類樹脂中進(jìn)行過預(yù)浸料的碳纖維進(jìn)行鋪層，預(yù)浸料的方式為單面預(yù)浸料，另一面設(shè)有碳纖維干紗；其次在每次鋪層時(shí)將層間氣泡排除；再次，56層鋪層全部鋪完后，打上真空膜，進(jìn)行抽真空在35℃溫度條件下抽真空1小時(shí)，再在1小時(shí)內(nèi)緩慢升溫到70℃，再用1小時(shí)緩慢升溫到80℃，在80℃溫度條件下保溫2小時(shí)，然后再緩慢升溫到110℃，保溫4小時(shí)，最后，自然降溫，脫模即得到風(fēng)力機(jī)葉片碳纖維大梁。本發(fā)明提供的快速鋪層方法，一次成型，不需反復(fù)抽真空，對(duì)本領(lǐng)域來說，極大的降低了生產(chǎn)成本。文檔編號(hào)F03D11/00GK101526070SQ200910028100公開日2009年9月9日申請(qǐng)日期2009年1月15日優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日發(fā)明者周忠平申請(qǐng)人:南通東泰電工材料有限公司