CN101844387A - 泡沫夹芯复合材料叶片及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泡沫夹芯复合材料叶片及其制造工艺，该制造工艺包括：制造好预制件；用增强纤维和树脂分别在上模具和下模具中成型上半壳体和下半壳体，在树脂未固化时，沿着下半壳体的边缘放置预制件，使预制件的下半部紧贴下半壳体，预制件的上半部位于下半壳体的外侧；在下模具的模腔中浇注泡沫发泡料，然后再合上上模具并锁紧，待树脂固化完全后脱模。本发明在浇注泡沫发泡料后合模，泡沫发泡料的发泡推动力迫使预制件紧贴上半壳体和下半壳体，使上半壳体和下半壳体紧紧粘接在一起，并阻隔泡沫从接缝处外溢，增强了叶片的强度，并且减少模具投入、提高了生产效率和成品率。

Description

泡沫夹芯复合材料叶片及其制造工艺
技术领域
本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种用于风力发电机的泡沫夹芯复合材料叶片及其制造工艺。
背景技术
叶片是风力发电机组有效捕获风能的关键部件。叶片的材料越轻、强度和刚度越高，叶片抵御载荷的能力就越强，叶片就可以做得越大，它的捕风能力也就越强。因此，轻质高强、耐久性好的复合材料成为目前大型风力发电叶片的首选。
泡沫夹芯复合材料叶片为现有的一种用于风力发电机的复合材料叶片，该叶片在叶片壳体内部设置泡沫芯。泡沫夹芯复合材料叶片的传统制造工艺大致有两种，一种是分别在叶片上下模制作上半壳体和下半壳体，在树脂还没有固化时，将发泡料浇注到下模模腔中，最后将上模合上。该制造工艺制作简单，但是由于上、下半壳体的纤维不连续以及泡沫外溢等原因，容易造成叶片开裂或结构强度不足等问题。另一种制造工艺是，先用发泡模成型夹芯泡沫，然后用复合材料包裹泡沫，最后放入叶片模具合模。这种方法不但需要单独的发泡模具，而且发泡需要大量时间，在成型过程中由于材料位置的不准确，叶片表面容易产生气泡。
发明内容
本发明的主要目的在于，提高叶片的上半壳体和下半壳体的粘接强度，并防止泡沫外溢。
为了实现上述目的，本发明提供了一种泡沫夹芯复合材料叶片制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括：
制造好预制件；
用增强纤维和树脂分别在上模具和下模具中成型上半壳体和下半壳体，在树脂未固化时，沿着下半壳体的边缘放置预制件，使预制件的下半部紧贴下半壳体，预制件的上半部位于下半壳体的外侧；
在下模具的模腔中浇注泡沫发泡料，然后再合上上模具并锁紧，待树脂固化完全后脱模。
进一步地，上述制造工艺先在预制件的外表面铺一层纤维布，并涂上树脂后再将预制件放置在下半壳体上。
本发明还提供了一种由上述制造工艺制造的泡沫夹芯复合材料叶片，该叶片包括叶片壳体和在叶片壳体内的泡沫芯，叶片壳体由用增强纤维和树脂成型的上半壳体和下半壳体粘接一起构成，叶片还包括在上半壳体和下半壳体的结合面处并夹在叶片壳体和泡沫芯之间的预制件。
进一步地，在叶片壳体和预制件之间设置一层用于将二者粘接的复合材料层，复合材料层由纤维布和涂在其上的树脂构成。
本发明在浇注泡沫发泡料后合模，泡沫发泡料的发泡推动力迫使预制件紧贴上半壳体和下半壳体，使上半壳体和下半壳体紧紧粘接在一起，并阻隔泡沫从结合面处外溢，增强了叶片的强度，并且减少模具投入、提高了生产效率和成品率。复合材料层进一步增强了上半壳体和下半壳体的粘接效果。
附图说明
图1为反映本发明制造工艺的剖视图；
图2为本发明泡沫夹芯复合材料叶片剖视图。
下面结合附图对本发明作详细描述。
具体实施方式
参见图1，本发明在制造泡沫夹芯复合材料叶片时，先用简易模具成型预制件2，然后用增强纤维和树脂分别在上模具81和下模具82中成型上半壳体11和下半壳体12。在树脂未固化时，先在预制件2的外表面上铺一层纤维布，并涂上树脂，纤维布和涂在纤维布上的树脂共同构成了复合材料层5，待树脂浸透纤维布后沿着下半壳体12的边缘放置预制件2，通过复合材料层5使预制件2的下半部紧贴下半壳体12，而预制件2的上半部位于下半壳体12的外侧。然后在下模具82的模腔中浇注泡沫发泡料，之后合上上模具81，并将上模具81和下模具82锁紧。泡沫发泡料的发泡推动力迫使预制件2紧贴复合材料层5，复合材料层5紧贴上半壳体11和下半壳体12，从而使上半壳体11和下半壳体12紧紧粘接在一起，预制件2阻隔泡沫从上半壳体11和下半壳体12的结合面101处外溢，增强了叶片的强度，并且减少了模具投入、提高了生产效率和成品率。泡沫发泡料发泡后形成泡沫芯3，此时的状态如图1所示。最后，待上半壳体11和下半壳体12中的树脂固化完全后脱模。复合材料层5进一步增强了上半壳体11和下半壳体12的粘接效果。
上半壳体11和下半壳体12由树脂和增强纤维复合的复合材料成型，树脂可以是不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂，增强纤维可以是玻璃纤维或碳纤维等。玻璃纤维的价格仅为碳纤维价格的1/10左右，具有价格低廉的优点。碳纤维的刚度大约是玻璃纤维的3倍，制成复合材料刚度约是玻璃钢的两倍，而且碳纤维具有导电性，还可以有效地避免雷击对叶片造成损伤。纤维布的材质为增强纤维，纤维布和涂在纤维布上的树脂分别优选采用与上半壳体或下半壳体中的增强纤维和树脂相一致的材质。泡沫发泡料可以采用PVC硬质泡沫、balsa轻木、PET泡沫和SAN泡沫等。预制件优选采用复合材料，更优选采用与上半壳体或下半壳体一样的材料。
参见图2，本发明的泡沫夹芯复合材料叶片包括由用增强纤维和树脂成型的上半壳体11和下半壳体12，上半壳体11和下半壳体12粘接一起构成叶片壳体，泡沫芯3在叶片壳体内部。预制件2和复合材料层5设置在上半壳体11和下半壳体12的结合面101处，并且夹在叶片壳体和泡沫芯3之间。复合材料层5在叶片壳体和预制件2之间，预制件2在复合材料层5和泡沫芯3之间。复合材料层5由纤维布和涂在其上的树脂构成，复合材料层5将预制件2粘接到上半壳体11和下半壳体12上，复合材料层5进一步增强了上半壳体11和下半壳体12的粘接效果。
本发明泡沫夹芯复合材料叶片制造工艺可以省去在预制件的外表面铺一层纤维布并涂上树脂的步骤，这样在上半壳体和下半壳体中的树脂未固化时，直接沿着下半壳体的边缘放置预制件，使预制件的下半部的外表面紧贴下半壳体，预制件的上半部位于下半壳体的外侧。与此相对应，泡沫夹芯复合材料叶片不包括在叶片壳体和预制件之间、用于将叶片壳体和预制件粘接的复合材料层。

Claims (10)

1.一种泡沫夹芯复合材料叶片制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括：
制造好预制件；
用增强纤维和树脂分别在上模具和下模具中成型上半壳体和下半壳体，在所述树脂未固化时，沿着所述下半壳体的边缘放置所述预制件，使所述预制件的下半部紧贴所述下半壳体，所述预制件的上半部位于所述下半壳体的外侧；
在所述下模具的模腔中浇注泡沫发泡料，然后再合上上模具并锁紧，待所述树脂固化完全后脱模。
2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，先在所述预制件的外表面铺一层纤维布，并涂上树脂，再将所述预制件放置在所述下半壳体上。
3.根据权利要求2所述的制造工艺，其特征在于，所述纤维布的材质与所述上半壳体或下半壳体中的增强纤维相同。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制造工艺，其特征在于，所述增强纤维为碳纤维或玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述预制件由复合材料成型。
6.一种泡沫夹芯复合材料叶片，包括叶片壳体和在叶片壳体内的泡沫芯，所述叶片壳体由用增强纤维和树脂成型的上半壳体和下半壳体粘接一起构成，其特征在于，所述叶片还包括在所述上半壳体和下半壳体的结合面处并夹在所述叶片壳体和所述泡沫芯之间的预制件。
7.根据权利要求6所述的泡沫夹芯复合材料叶片，其特征在于，在所述叶片壳体和所述预制件之间设置一层用于将二者粘接的复合材料层，所述复合材料层由纤维布和涂在其上的树脂构成。
8.根据权利要求7所述的泡沫夹芯复合材料叶片，其特征在于，所述纤维布的材质与所述上半壳体或下半壳体中的增强纤维相同。
9.根据权利要求6-8任一项所述的泡沫夹芯复合材料叶片，其特征在于，所述增强纤维为碳纤维或玻璃纤维。
10.根据权利要求6所述的泡沫夹芯复合材料叶片，其特征在于，所述预制件由复合材料成型。
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