CN100579770C - 竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，属于风力发电机叶片部件加工技术领域。特征是采用心轴支撑在夹具上，由夹头夹持牢固，心轴外面包裹一层密封材料，紧套在心轴的外面，铺层材料包裹在密封材料和阴模之间，外面布置灌输管路，两端用密封胶带密封好，使铺层密封于其中，形成密封空间；阴模紧压在铺层的外面，通过真空灌输基体材料环氧树脂，固化成型。本发明能针对碳管外形尺寸要求较高，且形状不规则的空心壳体，通过真空灌输工艺，一次成型，不需机械加工，能满足产品表面精度、外形尺寸及使用性能的要求，并能满足高强度要求。

Description

竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺

技术领域

本发明涉及一种竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，属于风力发电机叶片部件加工技术领域。

背景技术

叶片预制件碳管用于安装在风力发电机叶片的叶尖内，碳管内部通过叶片刹车系统的传动部件(轴)。其外形尺寸、表面精度及强度要求较高。在已有技术中，风力发电机叶片中的预制件碳管，主要采用有机材料碳纤维布作基材，灌输环氧树脂后，经冷却、固化制成；然后需采用机械加工手段进行表面及尺寸处理。由于其外表面及外形尺寸要求较高，常规的机械加工手段会破坏材料的机理，无法满足产品表面精度、外形尺寸及使用性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，能针对碳管外形尺寸要求较高，且形状不规则的空心壳体，通过真空灌输工艺，一次成型，不需机械加工，能满足产品表面精度、外形尺寸及使用性能的要求，并能满足强度高要求。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，采用以下工艺步骤：

1、设备、材料准备：按常规的灌输工艺，配备模具、真空泵、空压机、真空储气罐；材料：有机材料选用碳纤维布、基体材料及各种铺料。

2、准备模具：

(a)、准备心轴及上、下阴模；去除心轴表面杂物，清洁上、下阴模，并在其表面擦洁模剂、脱模剂；

(b)、固定心轴：将密封材料包裹在心轴外面，然后将心轴用夹头左右夹持；

3、材料铺设：

(a)、包裹有机材料：将有机材料包裹在密封材料的外面，包裹紧密；

(b)、然后在有机材料外面包裹脱模布；

(c)、在脱模布外面包裹导流网形成碳管铺层；

4、布置管路：

在碳管铺层外面布置真空灌输管路，设置进胶管、抽胶管；

5、灌输工序：

(a)、密封：在密封材料外一周缠绕密封胶带，然后在铺层材料外面加装上下阴模，密封材料与上、下阴模粘结，其间形成一个密闭空间；

(b)、预抽真空：打开真空泵，对形成的密闭空间预抽真空，同时进行查漏与补漏；

(c)、灌输基体材料：打开进胶管与出胶管，灌输基体材料；灌输基体材料后4～5小时，在20～30℃条件下固化、成型、脱膜。

6、后续处理：产品脱模处理后，进行后固化处理，后固化温度要求保持在60-90℃之间，后固化时间在5-10小时内；最后对产品表面进行修补为预成型产品。

所述的灌输真空压力保持在-0.8～-0.7atm，基体材料初固化之前一直要保持真空压力0.5～10小时；环境温度：19～25℃，环境湿度在70％以内；模具温度：15～25℃。

所述的基体材料采用环氧树脂与固化剂混合组成或不饱和聚酯树脂与固化剂混合组成或环氧树脂和不饱和聚酯树脂与固化剂混合组成。

所述的脱模布厚度为：0.2～0.6mm。

所述的密封材料采用硅胶液体固化成型或硅胶带。

所述的有机材料采用碳纤维布或纤维布。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明利用芯轴为支撑体，支撑在夹具上，由夹头夹持牢固，心轴外面完全随形制作的一层密封材料，紧套在心轴的外面，铺层材料包裹在密封材料和上下阴模之间，两端用密封胶带密封好，使铺层密封于其中，形成密封空间；上下阴模紧压在铺层的外面，进胶口设置于上下阴模之上，通过真空灌输方法成型；能针对碳管外形尺寸要求较高，且形状不规则的空心壳体一次成型；不需机械加工，不会破坏材料的机理；能满足碳管表面精度、外形尺寸及使用性能的要求；制造成本低，加工方便，使用常规的原材料，同样能满足强度高要求。

附图说明

图1本发明的灌输工艺中生产结构图。

图2是本发明灌输工艺流程图。

图3是本发明碳管结构示意图。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

如图1所示：包括：上阴模1、密封材料2、心轴3、密封胶带4、夹头5、下阴模6、有机材料7、脱模布8及导流网9。

实施例一：

本发明竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，采用以下工艺步骤：

1、设备、材料准备：

按常规的灌输工艺，碳管所需尺寸、形状等配备模具、真空泵、空压机、真空储气罐；材料：有机材料选用碳纤维布、基体材料及各种铺料。

2、准备模具：

(a)、准备心轴3及上下阴模1、6；首先去除心轴3表面杂物，使整个心轴3表面光洁；清洁上下阴模1、6，并在其表面擦试洁模剂、脱模剂。

(b)、固定心轴3：将密封材料2选择硅胶液体包裹在心轴3外面，液体硅胶固化后形成紧套在心轴外面的一层固化硅胶层作为密封材料，然后将心轴3用固定于地面上夹具上的夹头5左右夹持牢固。

3、材料铺设：

(a)、包裹有机材料：将有机材料7选择碳纤维布包裹在固化硅胶层的外面，包裹紧密；(b)、然后在有机材料7碳纤维布外面包裹脱模布8；所述的脱模布8厚度为：0.3mm；

(c)、在脱模布8外面包裹导流网9形成碳管铺层。

4、布置管路：

在碳管铺层外面布置真空灌输管路，进胶管开设在上阴模1上，抽胶管设在下阴模6上。上、下阴模1、6紧压在铺层的外面。

5、灌输工序：

(a)、密封：用密封胶带4缠绕在硅胶体外面一周，两端用密封胶带密封好，铺层密封于其中，使硅胶体与上、下阴模1、6粘结，其间形成一个真空密闭空间。

(b)、预抽真空：打开真空泵，对上步形成的密闭空间预抽真空，同时进行查漏与补漏。

(c)、灌输基体材料：打开进胶管与抽胶管，开始灌输基体材料，至抽胶管有胶抽出，关闭真空泵；基体材料采用环氧树脂与固化剂混合组成。灌输4小时后，在20℃条件下初固化成型、脱膜。环氧树脂与固化剂为市场所购的环氧树脂固化剂组(环氧树脂型号为YD535LV，固化剂型号为TH7257，由厂家直接配成组份)。使用时，环氧树脂与固化剂之比通常为100∶35；灌输时真空压力保持在-0.8～-0.7atm(大气压单位)之间，基体材料初固化之前一直要保持真空压力6小时。环境温度：19℃，环境湿度在70％以内；模具温度：20℃，基体材料通常在常温下灌输。

6、后续处理：脱模处理后，产品进行后固化处理，后固化温度要求保持在60℃，后固化时间5小时；最后对产品表面进行修补为预成型产品。

实施例二：

本发明竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，采用以下工艺步骤：

1、设备、材料准备：

按常规的灌输工艺，碳管所需尺寸、形状等配备模具、真空泵、空压机、真空储气罐；材料：有机材料选用碳纤维布、基体材料及各种铺料。

2、准备模具：

(a)、准备心轴3及上下阴模1、6；首先去除心轴3表面杂物，使整个心轴3表面光洁；清洁上下阴模1、6，并在其表面擦试洁模剂、脱模剂。

(b)、固定心轴3：将密封材料2选择硅胶带包裹在心轴3外面，(紧套在心轴的外面)然后将心轴3用固定于地面上夹具上的夹头5左右夹持牢固。

3、材料铺设：

(a)、包裹有机材料：将有机材料7选择纤维布包裹在固化硅胶的外面，包裹紧密；(b)、然后在有机材料7纤维布外面包裹脱模布8；所述的脱模布8厚度为：0.4mm。

(c)、在脱模布8外面包裹导流网9形成碳管铺层。

4、布置管路：

在碳管铺层外面布置真空灌输管路，进胶管开设在上阴模1上，抽胶管设在下阴模6上。上、下阴模1、6紧压在铺层的外面。

5、灌输工序：

(a)、密封：用密封胶带4缠绕在硅胶带外面一周，两端用密封胶带密封好，使铺层密封于其中，使硅胶带与上、下阴模1、6粘结，其间形成一个真空密闭空间。

(b)、预抽真空：打开真空泵，对上步形成的密闭空间预抽真空，同时进行查漏与补漏。

(c)、灌输基体材料环氧树脂：打开进胶管与抽胶管，开始灌输基体材料，至抽胶管有胶抽出，关闭真空泵；基体材料采用环氧树脂与固化剂混合组成，为市场所购的环氧树脂固化剂组(环氧树脂型号为YD-535，固化剂型号为TH7253，由厂家直接配成组份)。环氧树脂与固化剂之比通常为100∶30；环氧树脂与固化剂混合灌输5小时后，在23℃条件下初固化、成型，然后脱膜；灌输时真空压力保持在-0.8～-0.7atm(大气压单位)之间，基体材料环氧树脂初固化之前一直要保持真空压力8小时。环境温度：25℃，环境湿度在70％以内；模具温度：25℃，基体材料通常在常温下灌输。

6、后续处理：脱模处理后，产品进行后固化处理，后固化温度要求保持在70℃，后固化时间8小时；最后对产品表面进行修补为预成型产品。

本发明实施例一及实施例二中使用的设备为常规设备，使用的原材料为市场所购。如Thailand公司生产的环氧树脂，型号为R：YD535LV，或MidAmerican公司生产的环氧树脂YD 5535；或Yingshui公司生产的环氧树脂YD535；又如Thailand公司生产的固化剂型号为TH7257或Yingshui公司生产的固化剂型号为TH7253或TH7254或TH7256等。

Claims (7)

1、一种竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，其特征是采用以下工艺步骤：

(1)、设备、材料准备：按常规的灌输工艺，配备模具、真空泵、空压机、真空储气罐；材料：有机材料选用碳纤维布、基体材料及各种铺料；

(2)、准备模具：

(a)、准备心轴(3)及上阴模(1)、下阴模(6)；去除心轴(3)表面杂物，清洁上阴模(1)、下阴模(6)，并在其表面擦洁模剂、脱模剂；

(b)、固定心轴(3)：将密封材料(2)包裹在心轴(3)外面，然后将心轴(3)用夹头(5)左右夹持；

(3)、材料铺设：

(a)、包裹有机材料：将有机材料(7)包裹在密封材料(2)的外面，包裹紧密；

(b)、然后在有机材料(7)外面包裹脱模布(8)；

(c)、在脱模布(8)外面包裹导流网(9)形成碳管铺层；

(4)、布置管路：

在碳管铺层外面布置真空灌输管路，设置进胶管、抽胶管；

(5)、灌输工序：

(a)、密封：在密封材料(2)外一周缠绕密封胶带(4)，然后在铺层材料外面加装上下阴模，密封材料(2)与上阴模(1)、下阴模(6)粘结，其间形成一个密闭空间；

(b)、预抽真空：打开真空泵，对形成的密闭空间预抽真空，同时进行查漏与补漏；

(c)、灌输基体材料：打开进胶管与出胶管，灌输基体材料；灌输基体材料后4～5小时，在20～30℃条件下固化、成型、脱膜；

(6)、后续处理：脱模后，产品进行后固化处理，后固化温度保持在60-90℃，后固化时间5-10小时；最后对产品表面进行修补为预成型产品。

2、根据权利要求1所述的竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，其特征在于所述的灌输真空压力在-0.8～-0.7atm，基体材料初固化之前保持真空压力0.5～10小时；环境温度：19～25℃，环境湿度在70％以内；模具温度：15～25℃。

3、根据权利要求1所述的竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，其特征在于所述的基体材料采用环氧树脂与固化剂、不饱和聚酯树脂与固化剂或环氧树脂和不饱和聚酯树脂与固化剂混合组成。

4、根据权利要求1所述的竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，其特征在于所述的脱模布厚度为：0.2～0.6mm。

5、根据权利要求1所述的竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，其特征在于所述的密封材料(2)采用硅胶液体固化成型或硅胶带。

6、根据权利要求1所述的竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，其特征在于所述的有机材料(7)采用碳纤维布。

7、根据权利要求1所述的竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺，其特征在于所述的有机材料(7)采用纤维布。

Images