3    葉片的成型工藝

　　 現在的葉片成型工藝一般是先在各專用模具上分別成型葉片蒙皮、主梁及其他部件，然后在主模具上把兩個蒙皮、主梁及其它部件膠接組裝在一起，合模加壓固化后制成整體葉片。具體成型工藝又大致可分為七種：①手糊；②真空灌注成型；③樹脂傳遞模塑（RTM）；④樹脂浸漬工藝（SCRMIP）；⑤纖維纏繞工藝（FW）⑥木纖維環氧飽和工藝（WEST)；⑦模壓。上述工藝中，①、④、⑤和⑥是開模成型工藝，而②、③和⑦是閉模模塑工藝。

　　傳統的葉片生產一般采用開模工藝，生產過程中會有大量的苯乙烯等揮發性有毒氣體產生，給操作者和環境帶來危害。另一方面，隨著葉片尺寸的增加，為保證發電機運行平穩和塔架安全，必須保證葉片重量輕且質量分布均勻，這就促使葉片生產工藝由開模向閉模發展。采用閉模工藝，如現在常用的真空灌注成型工藝，不但可大幅降低成型過程中苯乙烯的揮發，且更易精確控制樹脂含量，從而保證復合材料葉片質量分布的均勻性，可提高葉片的質量穩定性。

　　下面詳細介紹一下真空灌注成型工藝。真空灌注成型工藝是將纖維增強材料直接鋪放在模具上，在纖維增強材料上鋪設一層剝離層，剝離層通常是一層很薄的低孔隙率、低滲透率的纖維織物，剝離層上鋪放高滲透介質，然后用真空薄膜包覆及密封。樹脂灌注體系如圖1所示，模具用薄膜包覆密封，真空泵抽氣至負壓狀態。各鋪層如圖1所示，脫模布為一層易剝離的低孔隙率的纖維織物，導流布為高滲透率的介質，導流管分布在導流布的上面。樹脂通過進膠管進入整個體系，通過導流管引導樹脂流動的主方向，導流布使樹脂分布到鋪層的每個角落，固化后剝離脫模布，從而得到密實度高，含膠量低的鋪層結構。

　　由于整個工裝系統是密閉的，在真空灌注成型中有機揮發物非常少，改善了勞動條件，減少了操作者與有害物質的接觸，滿足了人們對環保的要求，改善了工作環境，工藝操作簡單。同時從制品性能上來說，真空輔助可充分消除氣泡，降低制品空隙率，能有效控制產品的含膠量，生產受人為因素影響小，產品的質量穩定性高，重現性能好，制品的表觀質量好，鋪層相同且厚度薄，強度高，相對于手糊成型拉伸強度提高20%以上。該工藝對模具要求不高，模具制作相對簡單。與傳統工藝相比，其模具成本可以降低50一70％。 真空灌注成型工藝   對樹脂粘度的要求較為嚴格，一般粘度控制在300cps以下。所選的樹脂應具有較好的力學性能、耐腐蝕和固化收縮小。增強材料要求對樹脂的流動阻力小、浸潤性好、機械強度高、鋪覆性好（增強材料無皺折、無斷裂、無撕裂的情況下能夠容易地制成與工作相同形狀）、質量均勻性好，工藝流程見圖2。

　　真空灌注成型工藝制備風力發電轉子葉片的關鍵有：①優選浸滲用的基體樹脂。特別要保證樹脂的最佳粘度及其流動性；②模具設計必須合理。特別對模具上樹脂注入孔的位置、流通分布更要注意，確保基體樹脂能均衡地充滿任何一處；③工藝參數要最佳化。真空灌注成型工藝的工藝參數要事先進行實驗研究，保證達到最佳化；④增強材料在鋪放過程中保持平直，以獲得良好的力學性能，同時注意盡可能減少復合材料中的孔隙率。                                                         樹脂粘度對真空灌注成型的板材強度影響很大。降低粘度后樹脂浸潤好。低樹脂含量可使板材的強度大幅度提高。同時，在真空灌注成型工藝中樹脂粘度是影響進浸膠速率的重要因素之一。粘度降低，樹脂流動性好，浸膠速率大大提高，增強材料對樹脂的浸潤性好壞直接影響產品性能的優劣。一般來說，對于真空灌注成型工藝，連續氈優于短切氈，編織布好于方格布，連續氈和編織布有利于樹脂在整個密閉體系中的流動。若生產碳纖維制品，選材時應考慮用與碳纖維浸潤性好的樹脂。

　　凝膠時間的控制也是真空灌注成型成功的一個重要因素。凝膠時間太短樹脂較難填滿整個模腔，凝膠時間過長將產生流膠現象，同時會影響產品的脫模時間。模腔充滿后10~20min凝膠比較合適，確保樹脂充模后能充分地浸潤纖維鋪層，消除氣泡，以提高產品質量。

　　4    總結與展望

　　風力發電的發展依賴于生產制造大量的風力發電機，風力發電機離不開葉片，而制造葉片則需要復合材料產業的支撐。對我國的復合材料產業來說，風力發電是一個難得的機遇。選擇最佳的材料體系和制造工藝，制造出質量上乘的復合材料葉片，滿足快速發展的風力發電的需求，這是我們追求的目標。

　　目前來看，改進的真空灌注成型工藝以及碳/玻混雜復合材料葉片的研究及新概念、新工藝將成為引領風電葉片研究和制造的新熱點。