1.引言復合材料風電葉片是風力發(fā)電機組中能量轉化的關鍵部件，其設計制造的好壞直接關系到風力發(fā)電機的效率和使用壽命，影響著整個系統(tǒng)的性能。葉片成型質量的好壞又取決于模具質量的好壞，高精度的模具設計與制造技術是葉片氣動外形的重要保證，對產品的生產效率、最終質量和性能起著決定性作用。
隨著風電機組不斷朝大型化方向發(fā)展，風電葉 片的尺寸逐漸增大， 成型時對模具強度和剛度的要求也越高， 相應的，模具的重量和成本將大幅提高。為了減輕模具重量，降低模具成本，大型復合材料葉片的模具也逐漸由早期的金屬模具向著復合材料模 具轉變。復合材料模具基本上是由聚酯樹脂、乙烯基樹脂和環(huán)氧樹脂等熱固性基體樹脂與E玻璃纖維、S玻璃纖維等增強材料以及鋼結構、翻轉機構、加熱系統(tǒng)等重要部分組成。復合材料模具的使用意味著復合材料葉片可以做得更大、更長；同時，由于模具和葉片采用了相同的材料，熱膨脹系數(shù)基本一致，使得制造出的復合材料葉片的精確度和尺寸穩(wěn)定性均優(yōu)于金屬模具制造的葉片產品。目前真空導入成型工藝已成為復合材料風電葉片制造的主流工藝，相應的葉片模具應具備以下基本要求 ：
（1）表面光滑、平整、密實：為保證葉片產品表面優(yōu)良，模具表面應無裂紋、針孔，表面光澤度應達到90以上，表面粗糙度＜10pLm；
（2）氣密性好：因為采用真空導入成型工藝制造葉片，對模具的氣密性要求就比較高，通常情況下要求15min內真空降小于10mbar；
（3）尺寸精度高、結構穩(wěn)定性好：模具尺寸應實現(xiàn)長度方向平均每米偏差小于0.5mm；
（4）溫度場均勻，加熱可靠，溫度場應能夠實現(xiàn)實時監(jiān)測，保證每平米表面溫差小于0.5℃；
（5）合模定位、鎖緊方便，翻轉精度高；
（6）表面硬度高、使用壽命長：模具表面巴氏硬度應達到40以上，以減小脫模時對模具造成的損傷，使其壽命大于400支葉片；
（7）運行安全、運輸便利。
2 風電葉片陽模設計與制造技術
為了順利制造模具，必須先進行陽模的設計制 造。對于小型葉片， 往往可以采用石膏、水泥、石蠟作為基材來制作整個葉片的模型， 這樣制作出來的葉片陽模往往尺寸精度較低，表面粗糙，容易產生氣孔、 裂紋等缺陷，平整度較差，適合那些精度要求較低、表面質量要求不高的模具制作 。對于大型葉片， 要將葉片整體制作成陽模難度比較大，故常將陽模分成上、 下兩個半模來制作，如圖1所示。陽模主要由三部分組成：
（1）陽模平臺：用于承載整個陽模重量，一般采用支撐鋼結構做成；
（2）肋板：用于支撐陽模表面，肋板的形狀與半個葉片截面形狀相符合；
（3）陽模表面：用以翻制陰模模具殼板。
目前陽模的制作加工主要有以下兩種技術路線。一種是鋼構代木型，其肋板由按一定間距規(guī)律排列的鋼板構成，在鋼板上將一系列鋼管按事先設 定的順序焊接成與葉片截面相符的形狀，然后再涂上代木。所謂代木其實是一種可加工的雙組分糊狀樹脂，通過兩根管子導出，在前段混合均勻后涂覆于陽模表面， 固化后機械加工性能好，有時甚至不用打磨就很光滑。國外包括在國內生產的專業(yè)做葉片模具的紅楓公司多數(shù)都是采用這種方式來制作加工葉片陽模。為了節(jié)省成本，也可用苯乙烯泡沫代替鋼板，再在表面涂上糊狀代木，完成這步后，再把固化后的模型在五軸聯(lián)動的CNC加工機器上按事先輸入的數(shù)據(jù)進行銑削即可得到與葉片外形一致的陽模 表面。另外一種是木質結構型， 其肋板由按一定間距規(guī)律排列的木質截面板構成，表面由按正交方式 鋪放的三合板蒙制而成。
鋼構代木陽模的優(yōu)點是模具型面質量高，缺點 是加工周期長、 價格高；木質陽模的優(yōu)點是加工周期短、成本低，缺點是模具型面質量較差。下面以木質 陽模為例，講述陽模的制造工藝技術，圖2為木質陽模制作工藝流程。
