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风电机组叶片碳纤维预浸料 主梁生产工艺及质量控制

2016-11-29  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:如果采用玻璃纤维和碳纤维的混合结构,比如用碳纤维来制作主梁等主要承载部件,则可以大大降低叶片的重量。初步推算,对于70m长的叶片,如果采用碳纤维主梁设计,叶片重量相比完全的玻纤设计能降低30%左右。
中国风力发电网讯:随着叶片的尺寸越来越大,完全用玻璃纤维制造的叶片也将变得越来越重。如果采用玻璃纤维和碳纤维的混合结构,比如用碳纤维来制作主梁等主要承载部件,则可以大大降低叶片的重量。初步推算,对于70m长的叶片,如果采用碳纤维主梁设计,叶片重量相比完全的玻纤设计能降低30%左右。随着叶片的尺寸越来越大,使用玻纤和碳纤混合结构的叶片性价比也能逐渐接近纯玻纤叶片,甚至更优。碳纤维真空灌注工艺因为材料的固有特性,在生产过程中对产品质量的辨别和控制难以把握,所带来的风险也比采用碳纤维预浸料大得多。因此,采用碳纤维预浸料制作主梁相对于真空灌注工艺质量更加稳定可靠,风险系数更。
碳纤维预浸料储存及温度控制
一般情况下,碳纤维预浸料是一种低温固化预浸料,遵循常规的预浸料固化机理。在不同温度条件下需要不同的固化工艺条件,温度越高反应固化时间越短。因此碳纤维预浸料在运输、仓储等环节都需要冷藏,冷藏温度越低保质期越长。运输车辆应装备有温湿度记录仪,在工厂接货时应同时接收记录仪器并对运输过程的条件进行检查确认,同时对剩余保质期做出评估,以便制定后续的存储和使用计划。如果企业忽视了接货时的确认工作,这将是一个巨大的风险隐患,因为碳纤维可能在运输途中已经大大折损了寿命期限,并可能在使用前报废,从而给企业带来巨大的经济损失。
碳纤维预浸料的使用解冻
碳纤维预浸料在使用之前应充分解冻,激活预浸料的粘性以达到一定的工艺性能。一般对解冻的温度时间都有明确的要求和控制,温度太高可能折损碳纤维的使用寿命或直接导致产品固化进而丧失使用功能,温度太低则迟迟达不到使用的要求性能。应打开产品外包箱,将碳纤维预浸料完全暴露在加热环境中,整个过程定时测量产品表面温度,最终要将材料的温度提升至室温或工艺要求的适合温度。只有解冻完成的碳纤维预浸料才会具备一定的粘度,而合适的粘度是碳纤维预浸料铺设性能的关键影响因素。
铺设工装的设计及运用
碳纤维预浸料主梁的铺设必须借助工装,以确保铺设质量的均匀性和稳定性。主梁的型面取决于叶片的型面,其往往是扭角变化的,因此铺设工装的轨道设计应保证工装的行走路线与大梁的扭角变化相匹配,以确保每一层的预浸料都能够以对称中心重合的方式堆叠在模具上。否则,铺设过程中预浸料会逐步偏离铺设区域,造成不可接受的铺设位置偏差。

铺设前先检查环境和模具的温度,以确保达到工艺要求的参数。首先模具表面需要铺设一层脱模布,脱模布必须为一块整布,不能有任何搭接或对接,顺着模具的型面将脱模布完全抚平、贴实在模具表面,可以采用适量的喷胶固定。注意检查确保脱模布一定贴实模具表面,无褶皱。脱模布是基础,但因为其是辅材往往不受重视,一旦基础没打好,可能会造成碳纤维预浸料的褶皱,带来无法挽回的损失。

碳纤维预浸料一般随着导气纱一同铺设,以增强在固化阶段的导气性能,对减少产品的孔隙率大有帮助。但是第一层预浸料一般不需要铺设导气纱,以保证其与脱模布的粘接牢固,确保在后续的预浸料铺设过程中不会产生移动。预浸料因为生产的原因,即便是进口的产品也可能存在干纤维的情况。由于碳纤维是黑色的,所以有没有浸渍树脂颜色并无明显区别,因为光线反射的不同仔细检查的话还是能发现的。所以,需要对铺设完的每一层预浸料都要全面、仔细检查一遍,并对任何干纤维的地方进行检查记录。对于这样的情况,应及时与供应商取得联系,快速决定是更换还是继续使用,因为小面积的干纤维在后期加热树脂产生流动性时可以被浸润。对于面积的限定需要前期的相关试验并结合供应商的相关数据提前给出,以免在发生问题时不知所措,也提醒我们在采购的技术条款中应注意此类问题的界定。


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(来源:《风能》)

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