[发明专利]一种2.0MW风力机叶片碳纤维大梁的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力机叶片制造领域，具体的讲是一种2.0MW风力机叶片碳纤维大梁的制造方法。

背景技术

风能取之不尽，用之不竭，相对于其它可再生能源，如太阳能、氢能、海洋能、地热能和生物能等，目前只有风力发电的技术成熟程度和发电成本与常规能源最接近。

风力机是风力发电技术中的大型动力装备。风力机的设计加工与运行控制水平是衡量一个国家利用新能源与可再生能源技术水平的重要标志。人类利用风能从远古开始，然而将空气动力学应用于风力机设计则从20世纪70年代开始30年来风力机设计水平及风力发电技术取得较大进展。单机容量为兆瓦以上的风力机成为国际风电市场的主流。荷兰、德国、丹麦、瑞典、英国、意大利及美国等，无论在风电技术基础理论研究力度，还是在风电市场占有率上都处于国际领先水平。

我国风电研究及应用起步较晚，近年来在引进和吸收国外成熟技术同时，逐步加大了自主开发的力度，风能技术的领域的难点主要在风力机叶片的设计和风力机控制系统的设计。其中，叶片的设计是风力机设计的主要内容。目前主流的多兆瓦风力发电机叶片多采用全玻璃纤维增强，但是随着叶片大型化方向的发展，采用更高模量的材料的趋势也越来越明显，其中，又以碳纤维增强的复合材料为主。

碳纤维大梁作为风力发电机叶片的重要组成部件，率先应用到了国内2.0MW的风力机叶片上，但一般碳纤维预浸料在铺层时，层间比较松懈，对于2.0MW叶片的大梁来说，铺层达到56层，在一次铺层成型后，再抽真空，很难将层间的气泡全部抽出。而在航空或其它领域，可以采用铺3层抽一次真空的方法这样就能保证气泡能被全部抽出。但对于一般的制造企业来说，这种抽真空方法既耗时又浪费原材料(真空辅助材料)，提高了生产成本。尤其对于铺层达到56层的碳纤维预浸料来说，浪费非常严重。本领域迫切希望得到一种生产成本低，可以快速抽真空从而生产风力机叶片碳纤维大梁的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种2.0MW风力机叶片碳纤维大梁的制造方法，该方法一次成型，不需反复抽真空，适用于所有采用碳纤维预浸料做风力发电机叶片的大梁制作工艺。

为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：

本发明所述的一种风力机叶片碳纤维大梁的制造方法如下：

首先在碳纤维大梁模具中进行铺层：将在环氧类树脂中进行过预浸料的碳纤维进行铺层，预浸料的方式为单面预浸料，另一面设有碳纤维干纱；

其次在每次铺层时将层间气泡排除：由预浸料中间向边缘呈±45°方向挤压出层间气泡；

再次，56层铺层全部铺完后，打上真空膜，进行抽真空：在35℃温度条件下抽真空1小时，再在1小时内缓慢升温到70℃，再用1小时缓慢升温到80℃，在80℃温度条件下保温2小时，然后再缓慢升温到110℃，保温4小时

最后，自然降温，脱模即得到风力机叶片碳纤维大梁。

进一步地，将层间气泡排除是采用手或者用橡胶滚筒由预浸料中间向边缘呈±45度方向挤压出层间气泡。

进一步地，所述环氧类树脂是指缩水甘油醚类环氧树脂。

进一步地，在铺层时对碳纤维预浸料通过张力工具施予张力。

本发明的技术效果在于：本发明在铺层时通过张力工具对碳纤维预浸料施予张力，这样，可以使铺层更为顺利，而且可以尽可能的减少层间气泡，，操作简便，快捷；在每层铺层时，需要正确的排除气泡，针对碳纤维预浸料的材料特性，采用沿预浸料中线，向边缘呈±45°方向排除，可以最大限度的保证层间没有气泡；同时本发明的预浸料为了在铺层结束时，能将未排尽的气泡抽走，只采用单面预浸料树脂膜，这样另外一面就有部分的碳纤维干纱，这样在加热固化时，必须在树脂粘度最低时能将所有的碳纤维干纱浸透，从而保证产品的质量，因此，本发明抽真空加热过程就尤为重要，本发明采用的加热时间、温度充分考虑了碳纤维干纱浸透，从而显著提高了产品质量。

本发明提供的快速铺层方法，一次成型，不需反复抽真空，对本领域来说，极大的降低了生产成本，提高了产品成品质量。

附图说明

图1为本发明在铺层时对碳纤维预浸料施予张力的示意图。

图2为本发明中采用手或者滚筒赶走层间气泡的方向示意图。

图3为本发明铺层结束后抽真空进行加温固化的固化升温曲线示意图。

具体实施方式

现结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明：