CN111169045A - 风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备及方法 - Google Patents

风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备及方法，拉挤成型浸胶装置包括：浸胶模具，浸胶模具包括封闭的第一模腔和设于第一模腔外的第一加热装置；第一模腔设有进料口和出料口，第一模腔上还设有贯穿入第一模腔内部的注胶孔；多个注胶装置，多个注胶装置的出胶口与注胶孔连接，适于向第一模腔中注射胶液。该风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备及方法，可避免环境因素对胶液性能的影响，胶液现混现用，浓度均一性高，纤维定位走向精准可控，并通过进一步控制模具中各段长度和温度、控制纤维材料含量，保证浸胶效果和固化效果，制得的产品性能更好。

Description

风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备及方法
技术领域
本发明属于复合材料产品生产用设备领域，具体涉及风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备及方法。
背景技术
风电叶片多使用玻璃纤维增强复合材料灌注成型，具有良好的强度与刚性，但随着叶片发展呈现大型化趋势，叶片重量随之成倍增加，这显然不符合叶片轻量化、低成本化的要求，因而寻找质量更轻、性价比更高的原材料，探索高成型质量、高生产效率、低生产成本的成型工艺，成为风电行业重要的研究方向。中国专利文献CN 109372708A公开了一种风电叶片主梁或辅梁的结构及制造方法，利用板材、低面密度织物和树脂，通过板材在弦向和纵向方向上都相互叠加，达到提高生产效率的目的，但是该方法制造的主梁和辅梁结构中，板材与板材之间的拼接缝是其承力的薄弱环节。
拉挤成型工艺因生产效率高，纤维纵向性能突出，制品性能稳定，成为制作叶片主梁帽片材的最佳选择。拉挤成型的片材较直接真空灌注成型的复合材料主梁帽沿纤维方向的抗拉性能和抗压性能提高了接近25％，这与拉挤成型复合材料的纤维方向一致性高和纤维体积含量高有关。25％的性能提升，意味着在等刚度设计主梁帽时可以将主梁厚度将会减薄四分之一，减重效果比较明显，为此在叶片制造过程中采用拉挤梁已成为一种趋势。采用拉挤工艺成型的板材来制备风电叶片主梁，可有效提高材料的拉伸强度和弹性模量，大大提高风电叶片的牢固程度，使得叶片不易变形，同时可以克服传统真空导入工艺单向布铺设过程易出现褶皱、层间气泡等质量问题。如中国专利文献CN 201410173248.8公开了一种采用拉挤工艺制造的单向片材制造风机叶片主梁或辅梁的方法，该方法虽解决皱褶和层间气泡等问题，但是仍然存在下层层间树脂含量偏低，层间预浸料在不同区域树脂含量差异较大的问题，并易出现质量缺陷。
目前，拉挤工艺制备风电叶片主梁片材，成型方式多采用传统拉挤工艺，即人工将胶液装入胶槽中，纤维在牵引装置的牵引下通过胶槽，在纤维上浸渍胶液，然后经模具拉挤成型。但是，胶槽通常为敞口结构，胶槽中的胶液容易受外界温度、湿度影响，使胶液粘度变化，纤维浸渍不均匀；胶槽中的胶液为人工倒入，一次倒入的胶液量大，长时间放置易使胶液浓度分布不均匀；成型过程中也会存在纤维排布不稳定等问题，导致最终产品的性能不佳；此外现有的拉挤成型工艺还存在浸胶、加热、固化阶段的工艺控制不佳，纤维含量控制不佳，使最终产品中树脂、纤维分布不均匀，固化效果不佳，最终得到的产品性能不佳。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备及方法，可避免环境因素对胶液性能的影响，胶液现混现用，浓度均一性高，纤维定位走向精准可控，并通过进一步控制模具中各段长度和温度、控制纤维材料含量，保证浸胶效果和固化效果，制得的产品性能更好。
为了解决上述问题，本发明提供一种风电叶片主梁片材拉挤成型的封闭式浸胶装置，包括：
浸胶模具，浸胶模具包括封闭的第一模腔和设于第一模腔外的第一加热装置；第一模腔设有进料口和出料口，第一模腔上还设有贯穿入第一模腔内部的注胶孔；
多个注胶装置，多个注胶装置的出胶口与注胶孔连接，适于向第一模腔中注射胶液。
优选地，注胶装置为精密注胶机。
优选地，还包括静态混合器，多个注胶装置的出胶口与静态混合器的入口连接，静态混合器的出口与注胶孔连接。
优选地，注胶孔为两个，对称设于第一模腔顶部与底部，且设于第一模腔的水平横截面的中心位置。
本发明的另一目的是提供一种风电叶片主梁片材拉挤成型模具，包括上述的风电叶片主梁片材拉挤成型的封闭式浸胶装置。
优选地，还包括：
冷却模具，设于浸胶模具之后，包括第二模腔，第二模腔与第一模腔贯通；
隔热层，设于冷却模具之后；
固化成型模具，设于隔热层之后，包括第三模腔，第三模腔与第二模腔贯通，第三模腔包括依次设置的加热段、凝胶段和固化段。
优选地，第一模腔的长度为20-50cm；加热段的长度为30-40cm；凝胶段的长度为30-40cm；固化段的长度为30-40cm。
第一模腔的长度对于纤维材料浸胶的均一性有重要影响，若第一模腔长度过长，浸胶时间长，导致纤维材料上浸渍的胶液过多，多余的胶液会在模具入模口被挤掉，再次回到浸胶装置中，由于此时胶液温度已有所升高，树脂胶液性质已改变，使浸胶装置中树脂胶液整体性能不均一，还会缩短浸胶模具内胶液的使用时间；而第一模腔长度过小，会出现浸胶不充分，产品中有干纱，进而导致复合材料片材内部存在应力集中，产生裂纹，影响产品的力学性能。
加热段的长度对于纤维材料上树脂胶液的充分浸润有直接影响，加热段通过加热纤维及浸渍的树脂胶液，降低胶液的粘度，使体系内部各组分充分接触，加热段长度太小或温度太低，不利于各组分的有效接触，但是加热段长度过大或温度过高，树脂胶液会提前进入凝胶状态，造成片材过度固化，导致产品脆性增大，韧性降低，影响产品的质量和外观。
凝胶段、固化段的长度对于树脂胶液的固化效果有直接影响，凝胶段长度过短，复合材料片材过早进入固化段，一方面造成产品过度固化，影响质量；另一方面会造成产品体积收缩大，影响片材尺寸；而固化段过短或温度较低，产品固化不全，易造成粘模缺角，温度过高或长度过大，同样会导致产品的过度固化。
优选地，第三模腔外在加热段、凝胶段、固化段处分别设有第二加热装置、第三加热装置、第四加热装置。
优选地，隔热层为石棉或岩棉。
优选地，隔热层的厚度为10-20mm。
需要说明的是，本申请中所说的第一模腔、第二模腔、第三模腔、加热段、凝胶段、固化段的长度是指沿纤维传送方向上的长度。
本发明的又一目的是提供一种风电叶片主梁片材拉挤成型设备，包括依次设置的纱架、穿纱板、预成型板、上述的风电叶片主梁片材拉挤成型模具、固化烘箱、牵引装置、切割装置和收卷装置。
优选地，还包括脱模布收卷装置，脱模布收卷装置上设有脱模布，脱模布的一端铺设于第一模腔的内壁上。
优选地，预成型板包括板体，板体上设有引纱孔区域，引纱孔区域的横截面的形状、大小与第一模腔的横截面的形状、大小相同，引纱孔区域中设置有多个引纱孔，多个引纱孔在引纱孔区域中均匀分布。
本发明的又一目的是提供一种风电叶片主梁片材的拉挤成型方法，使用上述的风电叶片主梁片材拉挤成型设备完成，包括：
S1.将纤维材料设置于风电叶片主梁片材拉挤成型设备上；
S2.将树脂胶液加入注胶装置中，通过注胶装置向浸胶模具中注入树脂胶液，使树脂胶液浸渍于纤维材料上拉挤成型；
S3.通过拉挤成型模具对树脂胶液进行固化，通过固化烘箱进一步固化，得到风电叶片主梁片材。
优选地，第一模腔的温度为50-80℃；加热段的温度为80-100℃；凝胶段的温度为120-140℃；固化段的温度为160-190℃。
优选地，树脂胶液包括第一树脂胶液和第二树脂胶液，第一树脂胶液和第二树脂胶液通过不同的注胶装置注入浸胶模具中；
按照质量份数计算，第一树脂胶液包括：50份环氧树脂、40-50份固化剂、0.5-2份内脱模剂；
第二树脂胶液包括：50份环氧树脂、40-50份固化剂、1-4份增韧剂、0.5-2.5份内脱模剂。
优选地，促进剂为叔胺和咪唑中的一种或几种的混合。
优选地，增韧剂为邻苯二甲酸酯类增韧剂和磷酸酯类增韧剂中的一种或几种的混合。
优选地，内脱模剂为甲基硅油和二甲基硅油中的一种或两种的混合。
优选地，步骤S2的拉挤速率为0.3-0.8m/min。拉挤速率指牵引装置的牵引速率。
优选地，步骤S2中注胶装置的注胶压力为15-30MPa，注胶流量为2-4g/s。
优选地，纤维材料的体积含量为56％-68％。纤维材料的体积含量指纤维材料占纤维材料与树脂胶液总体积的百分量。纤维含量过高时，片材表面存在无树脂层，纤维裸露，产品表面不光滑，抗疲劳性能差的问题；纤维含量过低，生产过程出现粘模缺角，并且片材的力学性能等下降明显。
优选地，步骤S2中注胶装置还将所述树脂胶液于50-80℃预热10-20min。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明所述的风电叶片主梁片材拉挤成型浸胶装置、模具、设备，将胶液现混后直接注射入第一模腔中拉挤成型，可通过注胶装置精确控制胶液中各成分的配比，减少人工误差；通过注胶装置注射胶液，静态混合器混合胶液，现配现用，防止胶液长时间静置造成的浓度不均；相比于开放式的浸胶槽，避免了外界环境温度、湿度等条件对胶液粘度等性能的影响，提高胶液浸渍效果；通过第一加热装置对第一模腔中的胶液的预热，及注胶装置的对胶液的高压注射，通过高温高压的注射方式，使纤维浸胶较常压浸胶更充分，提高浸润效果；而相比于开放式的浸胶槽，该装置通过注胶装置自动注射胶液，无需人工手动向浸胶槽中倾倒胶液，操作方便，工作效率更高，且无有害气体挥发，降低对操作人员身体的损害；该拉挤成型设备在纤维进入浸胶模具之前通过穿纱板对纤维进行排布，并经预成型板对引入的纤维定位走向，使纤维初步排布为待成型产品形状，并且预成型板上的引纱孔区域中均匀分布有引纱孔，可将进入浸胶模具的第一模腔的纤维均匀排布，与传统浸胶槽的先浸渍胶液，再经预成型板使浸渍胶液后的纤维预成型的方式相比，该结构可更严格的控制拉挤成型中纤维定位走向，防止复合材料产品中纤维材料分布不均匀，产品质量不稳定的现象；
2.本发明所述的风电叶片主梁片材拉挤成型方法，通过采用上述的风电叶片主梁片材拉挤成型设备，保证纤维浸胶效果，及复合材料中纤维的排布均匀性，并通过进一步控制拉挤成型设备中各段的长度、温度，选择合理纤维体积含量，进而控制拉挤成型工艺中浸胶、固化过程的关键控制点，使纤维浸润性好，孔隙率低，固化效果理想，克服了风电叶片主梁片材生产过程中存在承力薄弱部位、不同区域树脂含量差异较大的问题，所得风电叶片主梁片材纤维力学性能优异。
附图说明
图1是本发明实施例所述的拉挤成型模具的结构示意图；
图2是图1中A处的剖面图；
图3是本发明实施例所述的拉挤成型设备的结构示意图；
图4是本发明实施例所述的拉挤成型设备中预成型板的结构示意图。
其中：1-浸胶模具；2-注胶装置；3-静态混合器；4-冷却模具；5-隔热层；6-固化成型模具；61-加热段；62-凝胶段；63-固化段；64-第二加热装置；65-第三加热装置；66-第四加热装置；7-纱架；8-穿纱板；9-预成型板；91-板体；92-引纱孔区域；93-引纱孔；10-固化烘箱；11-第一模腔；12-脱模布收卷装置；13-注胶孔；14-牵引装置；15-切割装置；16-收卷装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以下各实施例中，环氧树脂购自于北京市前门化工原料有限公司，型号为CYD－128；固化剂购自于嘉兴联兴化工新材料公司，型号为JHY-910；促进剂购自于北京市前门化工原料有限公司，型号为DMP-30；增韧剂为磷酸三乙酯，购自于北京市前门化工原料有限公司。
实施例一
如图1、图2所示，本实施例所述的一种风电叶片主梁片材拉挤成型的封闭式浸胶装置，包括：浸胶模具1和多个注胶装置2；浸胶模具1包括封闭的第一模腔11和设于第一模腔11外的第一加热装置；第一模腔11设有进料口和出料口，第一模腔11上还设有贯穿入第一模腔11内部的注胶孔13；多个注胶装置2的出胶口与注胶孔13连接，适于向第一模腔11中注射胶液。
其中，封闭的第一模腔为横截面与待成型产品的横截面形状相同，只有进料口和出料口敞开，其余壁面均为封闭的模腔。
本实施例所述的拉挤成型设备的封闭式浸胶装置的工作过程为，增强材料纤维由第一模腔11的进料口进入，并由出料口穿出；待混合的胶液，如树脂和固化剂分别被加入不同的注胶装置中，通过注胶装置连续不断的经注胶孔13注射入第一模腔11中，胶液在第一加热装置的预热下，保持一定的流动性，在第一模腔中浸渍在纤维上，与纤维混合为一体，并在牵引作用下，经第一模腔挤压预成型为待成型的结构。该封闭式浸胶装置，将胶液现混后直接注射入第一模腔中拉挤成型，可通过注胶装置精确控制胶液中各成分的配比，减少人工误差，防止胶液长时间静置造成的浓度不均，并且相比于开放式的浸胶槽，避免了外界环境温度、湿度对胶液粘度等性能的影响，提高胶液浸渍效果；通过第一加热装置对第一模腔中的胶液的预热，及注胶装置的对胶液的高压注射，通过高温高压的注射方式，使纤维浸胶较常压浸胶更充分，提高浸润效果；而相比于开放式的浸胶槽，该装置通过注胶装置自动注射胶液，无需人工手动向浸胶槽中倾倒胶液，操作方便，工作效率更高，且无有害气体挥发，降低对操作人员身体的损害。
作为本发明的一种优选的实施方式，该封闭式浸胶装置还包括静态混合器3，多个注胶装置2的出胶口与静态混合器3的入口连接，静态混合器3的出口与注胶孔13连接。不同的注胶装置2泵出胶液的不同成分先进入静态混合器3中进行充分混合，然后混合胶液再连续不断的进入第一模腔中拉挤成型，可大大提高胶液混合效果，保证胶液的均一性，提高产品质量。
作为本发明的一种优选的实施方式，注胶装置2为精密注胶机。精密注胶机设有流量控制装置，可按照设定流量严格控制连续泵出胶液。
作为本发明的一种优选的实施方式，注胶孔13为两个，对称设于第一模腔11顶部与底部，且设于第一模腔11的水平横截面的中心位置。两注胶孔13位于第一模腔横截面的中心位置，且对称设于第一模腔的顶部与底部，同时向第一模腔中注射胶液，可使第一模腔中胶液分布更均匀，填充更充分。
如图1、图2所示，本发明的另一目的是提供一种风电叶片主梁片材拉挤成型模具，包括上述的拉挤成型设备的封闭式浸胶装置，还包括冷却模具4、隔热层5和固化成型模具6，冷却模具4、隔热层5和固化成型模具6依次连接设于浸胶模具1之后，冷却模具4包括第二模腔，固化成型模具6包括第三模腔，第一模腔、第二模腔和第三模腔贯通，第三模腔包括加热段61、凝胶段62和固化段63，加热段61、凝胶段62和固化段63由靠近隔热层的一侧向另一侧依次连接设置。加热段61、凝胶段62和固化段63的加热温度不同，胶液经过三段时，分别在不同的段处经梯度升温固化，得到产品。具体地，本实施例中，第一模腔的长度为50cm；第二模腔的长度为20cm；隔热层的厚度为10mm；加热段的长度为40cm；凝胶段的长度为35cm；固化段的长度为40cm。
其中，具体地，第二模腔为横截面形状与待成型产品的横截面形状相同的模腔，用于隔绝固化成型模具与浸胶模具，防止固化成型模具的高温影响浸胶模具中胶液；隔热层为层状隔热材料，与第二模腔、第三模腔对应的位置处设有与第一模腔横截面形状大小相同的供产品通过的通孔，隔热层用于隔离、降低来自固化成型模具的热量传递，防止固化成型模具的高温影响浸胶模具中胶液，使胶液温度过高流动性减小。
该风电叶片主梁片材拉挤成型模具的工作过程为，经封闭式浸胶装置浸胶并预成型的浸胶纤维通过贯通的模腔依次进入冷却模具的第二模腔、固化成型模具的第三模腔，在固化成型模具中在高温下固化成型。
作为本发明的一种优选的实施方式，第三模腔外在加热段61、凝胶段62、固化段63处分别设有第二加热装置64、第三加热装置65、第四加热装置66。
其中，第二加热装置64、第三加热装置65、第四加热装置66可以为加热板或其他加热元件。
作为本发明的一种优选的实施方式，隔热层5为石棉或岩棉，具有较好的隔热效果。
本发明的又一目的是提供一种风电叶片主梁片材拉挤成型设备，如图3所示，包括依次设置的纱架7、穿纱板8、预成型板9、上述的风电叶片主梁片材拉挤成型模具、固化烘箱10、牵引装置14、切割装置15和收卷装置16。
该拉挤成型设备的工作过程为，纱架7引出的纤维材料(玻璃纤维或碳纤维等)在牵引装置14的牵引力下，通过穿纱板8被分开，然后通过预成型板9使纤维材料初步排布为待成型的结构的形状，然后进入拉挤成型模具中，按照前述描述依次经过浸胶、升温固化，然后进入固化烘箱进一步固化，达到一定长度时经切割装置切割，收卷装置收卷产品。该拉挤成型设备在纤维进入浸胶模具之前通过穿纱板8对纤维进行排布，并经预成型板9对引入的纤维定位走向，使纤维初步排布为待成型产品形状，与传统浸胶槽的先浸渍胶液，再经预成型板使浸渍胶液后的纤维预成型的方式相比，该结构可更严格的控制拉挤成型中纤维定位走向，防止复合材料产品中纤维材料分布不均匀，产品质量不稳定的现象。
作为本发明的一种优选的实施方式，该拉挤成型设备还包括脱模布收卷装置12，脱模布收卷装置12上设有脱模布，脱模布的一端铺设于第一模腔11的内壁上。
作为本发明的一种优选的实施方式，如图4所示，预成型板9包括板体91，板体91上设有引纱孔区域92，引纱孔区域92的横截面的形状、大小与第一模腔11的横截面的形状、大小相同，引纱孔区域92中设置有多个引纱孔93，多个引纱孔93在引纱孔区域92中均匀分布。均匀分布的引纱孔93可将进入浸胶模具的第一模腔的纤维均匀排布，使浸胶时产品中纤维均匀排布，制得的产品中基体材料与增强材料分布更均匀，产品的性能更好。
本实施例的风电叶片主梁片材的拉挤成型方法采用上述的风电叶片主梁片材拉挤成型设备完成，具体为：
S1.将纤维材料由纱架引出，通过穿砂板被分开，经预成型板排布，然后穿入浸胶模具，经拉挤成型模具中其他模具，再经固化烘箱到达牵引装置，由牵引机牵引生产，牵引速率为0.3m/min；
S2.将第一树脂胶液加入精密注胶机中40℃预热15min，第二树脂胶液加入另一精密注胶机中40℃预热15min，第一树脂胶液包括50份环氧树脂、40份固化剂、1.5份内脱模剂；第二树脂胶液包括50份环氧树脂、45份固化剂、2份促进剂、1份增韧剂、1份内脱模剂，精密注胶机通过注胶孔，以20MPa的注胶压力，2.5g/s的注胶流量，第一模腔的温度为60℃，将树脂胶液注入浸胶模具中，使树脂胶液浸渍于纤维材料上拉挤成型，纤维浸润时间为2min；
S3.浸润树脂胶液的纤维依次经过冷却模具和固化成型模具中的加热段、凝胶段和固化段，进行初步固化成型，第二模腔温度为室温，固化成型模具中，加热段温度为100℃，凝胶段温度为120℃，固化段温度为170℃；再通过固化烘箱进一步固化，经切割装置的定长切割得到复合材料风电叶片主梁片材，其中，纤维材料体积含量为65％。
实施例二
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构与实施例一中相同，不同之处在于：第一模腔长度为20cm；固化成型模具中加热段长度为30cm；凝胶段长度为40cm；固化段长度为30cm。
本实施例的风电叶片主梁片材的拉挤成型方法具体为：
S1.将纤维材料由纱架引出，通过穿砂板被分开，经预成型板排布，然后穿入浸胶模具，经拉挤成型模具中其他模具，再经固化烘箱到达牵引装置，由牵引机牵引生产，牵引速率为0.35m/min；
S2.将第一树脂胶液加入精密注胶机中65℃预热10min，第二树脂胶液加入另一精密注胶机中65℃预热10min，第一树脂胶液包括50份环氧树脂、45份固化剂、1份内脱模剂；第二树脂胶液包括50份环氧树脂、45份固化剂、1.5份促进剂、2份增韧剂和1份内脱模剂，精密注胶机通过注胶孔，以25MPa的注胶压力，2g/s的注胶流量，第一模腔的温度为80℃，将树脂胶液注入浸胶模具中，使树脂胶液浸渍于纤维材料上拉挤成型，纤维浸润时间为3min；
S3.浸润树脂胶液的纤维依次经过冷却模具和固化成型模具中的加热段、凝胶段和固化段，进行初步固化成型，第二模腔的温度为室温，固化成型模具中，加热段温度为90℃，凝胶段温度为130℃，固化段温度为180℃；再通过固化烘箱进一步固化，经切割装置的定长切割得到复合材料风电叶片主梁片材，其中，纤维材料体积含量为68％。
实施例三
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构与实施例一中相同，不同之处在于：第一模腔长度为40cm；固化成型模具中加热段长度为35cm；凝胶段长度为30cm；固化段长度为35cm。
本实施例的风电叶片主梁片材的拉挤成型方法具体为：
S1.将纤维材料由纱架引出，通过穿砂板被分开，经预成型板排布，然后穿入浸胶模具，经拉挤成型模具中其他模具，再经固化烘箱到达牵引装置，由牵引机牵引生产，牵引速率为0.8m/min；
S2.将第一树脂胶液加入精密注胶机中50℃预热10min，第二树脂胶液加入另一精密注胶机中50℃预热10min，第一树脂胶液包括50份环氧树脂、45份固化剂、1份内脱模剂；第二树脂胶液包括50份环氧树脂、45份固化剂、1.5份促进剂、2份增韧剂和1份内脱模剂，精密注胶机通过注胶孔，以30MPa的注胶压力，4g/s的注胶流量，第一模腔的温度为50℃，将树脂胶液注入浸胶模具中，使树脂胶液浸渍于纤维材料上拉挤成型，纤维浸润时间为3min；
S3.浸润树脂胶液的纤维依次经过冷却模具和固化成型模具中的加热段、凝胶段和固化段，进行初步固化成型，第二模腔的温度为室温，固化成型模具中，加热段温度为80℃，凝胶段温度为140℃，固化段温度为190℃；再通过固化烘箱进一步固化，经切割装置的定长切割得到复合材料风电叶片主梁片材，其中，纤维材料体积含量为56％。
实施例四
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构与实施例一中相同，不同之处在于：第一模腔长度为30cm；固化成型模具中加热段长度为30cm；凝胶段长度为40cm；固化段长度为40cm。
本实施例的风电叶片主梁片材的拉挤成型方法具体为：
S1.将纤维材料由纱架引出，通过穿砂板被分开，经预成型板排布，然后穿入浸胶模具，经拉挤成型模具中其他模具，再经固化烘箱到达牵引装置，由牵引机牵引生产，牵引速率为0.5m/min；
S2.将第一树脂胶液加入精密注胶机中70℃预热10min，第二树脂胶液加入另一精密注胶机中70℃预热10min，第一树脂胶液包括50份环氧树脂、45份固化剂、1份内脱模剂；第二树脂胶液包括50份环氧树脂、45份固化剂、1.5份促进剂、2份增韧剂和1份内脱模剂，精密注胶机通过注胶孔，以30MPa的注胶压力，4g/s的注胶流量，第一模腔的温度为70℃，将树脂胶液注入浸胶模具中，使树脂胶液浸渍于纤维材料上拉挤成型，纤维浸润时间为3min；
S3.浸润树脂胶液的纤维依次经过冷却模具和固化成型模具中的加热段、凝胶段和固化段，进行初步固化成型，第二模腔的温度为室温，固化成型模具中，加热段温度为90℃，凝胶段温度为125℃，固化段温度为160℃；再通过固化烘箱进一步固化，经切割装置的定长切割得到复合材料风电叶片主梁片材，其中，纤维材料体积含量为62％。
实施例五
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构、风电叶片主梁片材的拉挤成型方法与实施例一中相同，不同之处在于：第一模腔长度为65cm。
实施例六
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构、风电叶片主梁片材的拉挤成型方法与实施例一中相同，不同之处在于：固化成型模具中加热段长度为50cm，温度为110℃。
实施例七
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构、风电叶片主梁片材的拉挤成型方法与实施例一中相同，不同之处在于：固化成型模具中加热段长度为20cm，温度为70℃。
实施例八
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构、风电叶片主梁片材的拉挤成型方法与实施例一中相同，不同之处在于：固化成型模具中凝胶段长度为20cm，温度为110℃。
实施例九
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构、风电叶片主梁片材的拉挤成型方法与实施例一中相同，不同之处在于：固化成型模具中凝胶段长度为50cm，温度为150℃。
实施例十
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构、风电叶片主梁片材的拉挤成型方法与实施例一中相同，不同之处在于：固化成型模具中固化段长度为50cm，温度为200℃。
实施例十一
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构、风电叶片主梁片材的拉挤成型方法与实施例一中相同，不同之处在于纤维材料体积含量为50％。
实施例十二
本实施例采用的风电叶片主梁片材拉挤成型设备结构、风电叶片主梁片材的拉挤成型方法与实施例一中相同，不同之处在于纤维材料体积含量为70％。
风电叶片主梁片材力学性能测试
对上述各实施例得到的风电叶片主梁片材的力学性能进行测试，产品的拉伸强度测试依据标准ISO 527-5，压缩强度测试依据标准ISO 14126，层间剪切强度测试依据标准ISO 14129。测试结果如下表1。由测试结果可以看出，使用本发明的风电叶片主梁片材的拉挤成型方法拉挤成型制备得到的风电叶片主梁片材产品的力学性能较佳，其中，本发明的优选的方案获得的风电叶片主梁片材产品在各方向上取得了很好的力学强度性能，表明优选方案的产品中树脂、纤维分布均匀。实施例五相比于实施例一，浸胶模具长度过长，浸胶时间长，导致纤维材料上浸渍的胶液过多，多余的胶液会在模具入模口被挤掉，再次回到浸胶装置中，使浸胶装置中树脂胶液整体性能不均一，产品不同方向上的力学强度不均一；实施例六相比于实施例一，加热段长度过长，温度过高，树脂胶液会提前进入凝胶状态，造成片材过度固化，导致产品脆性增大，韧性降低；实施例七相比于实施例一，加热段长度过短，温度过低，不利于各组分的有效接触，产品力学性能较差；实施例八、九相比于实施例一，凝胶段长度过短，温度过低，或凝胶段长度过长，温度过高，产品力学性能较差；实施例十相比于实施例一，固化段长度过长，温度过高，导致产品过度固化，性能较差；实施例十一相比于实施例一，纤维含量过少，生产过程出现粘模缺角，并且片材的力学性能等下降明显；实施例十二相比于实施例一，纤维含量过多，片材表面存在无树脂层，纤维裸露，产品表面不光滑，产品力学性能较差。
表1
Figure BDA0002358689630000141
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种风电叶片主梁片材拉挤成型的封闭式浸胶装置，其特征在于，包括：
浸胶模具，所述浸胶模具包括封闭的第一模腔和设于所述第一模腔外的第一加热装置；所述第一模腔设有进料口和出料口，所述第一模腔上还设有贯穿入所述第一模腔内部的注胶孔；
多个注胶装置，多个所述注胶装置的出胶口与所述注胶孔连接，适于向所述第一模腔中注射胶液。
2.根据权利要求1所述的风电叶片主梁片材拉挤成型的封闭式浸胶装置，其特征在于：
还包括静态混合器，多个所述注胶装置的所述出胶口与所述静态混合器的入口连接，所述静态混合器的出口与所述注胶孔连接。
3.一种风电叶片主梁片材拉挤成型模具，包括如权利要求1或2所述的风电叶片主梁片材拉挤成型的封闭式浸胶装置。
4.根据权利要求3所述的风电叶片主梁片材拉挤成型模具，其特征在于，还包括：
冷却模具，设于所述浸胶模具之后，包括第二模腔，所述第二模腔与所述第一模腔贯通；
隔热层，设于所述冷却模具之后；
固化成型模具，设于所述隔热层之后，包括第三模腔，所述第三模腔与所述第二模腔贯通，所述第三模腔包括依次设置的加热段、凝胶段和固化段。
5.根据权利要求4所述的风电叶片主梁片材拉挤成型模具，其特征在于：
所述第一模腔的长度为20-50cm；所述加热段的长度为30-40cm；所述凝胶段的长度为30-40cm；所述固化段的长度为30-40cm。
6.一种风电叶片主梁片材拉挤成型设备，其特征在于：
包括依次设置的纱架、穿纱板、预成型板、如权利要求3所述的风电叶片主梁片材拉挤成型模具、固化烘箱、牵引装置、切割装置和收卷装置。
7.根据权利要求6所述的风电叶片主梁片材拉挤成型设备，其特征在于：
所述预成型板包括板体，所述板体上设有引纱孔区域，所述引纱孔区域的横截面的形状、大小与所述第一模腔的横截面的形状、大小相同，所述引纱孔区域中设置有多个引纱孔，多个所述引纱孔在所述引纱孔区域中均匀分布。
8.一种风电叶片主梁片材的拉挤成型方法，其特征在于，使用如权利要求6或7所述的风电叶片主梁片材拉挤成型设备完成，包括：
S1.将纤维材料设置于所述风电叶片主梁片材拉挤成型设备上；
S2.将树脂胶液加入所述注胶装置中，通过所述注胶装置向所述浸胶模具中注入所述树脂胶液，使所述树脂胶液浸渍于所述纤维材料上拉挤成型；
S3.通过所述拉挤成型模具对所述树脂胶液进行固化，通过所述固化烘箱进一步固化，得到所述风电叶片主梁片材。
9.根据权利要求8所述的风电叶片主梁片材的拉挤成型方法，其特征在于：
所述第一模腔的温度为50-80℃；所述加热段的温度为80-100℃；所述凝胶段的温度为120-140℃；所述固化段的温度为160-190℃。
10.根据权利要求8所述的风电叶片主梁片材的拉挤成型方法，其特征在于：
所述纤维材料的体积为所述纤维材料与所述树脂胶液总体积的56％-68％。
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