[发明专利]风机叶片的一体式制造方法及风机叶片

说明书

本发明公开了风机叶片的一体式制造方法及风机叶片。该方法包括：形成预设形状的泡沫芯模及叶根连接孔；在泡沫芯模的外表面和叶根连接孔内铺设界面增强层材料；根据铺层方案在界面增强层材料的外表面铺设壳体预浸料，形成叶片预成型体；将叶片预成型体放入模具中并对模具进行封装；将封装后的模具放入热压罐中进行加热加压固化；以及脱模，以得到具有夹层结构的风机叶片。该风机叶片的一体式制造方法避免了现有技术中将壳体分为上下两个部分成型，然后再连接在一起的成型方法，无需二次加工和胶接，不仅尽量解决了机加工对复合材料结构的损伤以及复合材料胶接质量不易控制的问题，而且风机叶片的整体性能也较好。

技术领域

本发明涉及风机叶片领域，具体涉及风机叶片的一体式制造方法及风机叶片。

背景技术

风机叶片为船用风机的主要部件，其精确的气动外形和较高的力学性能是保证风机工作效率的关键。

随着复合材料应用技术的日益成熟，玻璃钢复合材料以及碳纤维复合材料被逐渐应用到风机叶片的制造上。采用复合材料制造叶片，不仅可以成型出各种形状复杂的风机叶片，提高叶片气动效率；并且复合材料叶片还具有质量轻、强度高、耐腐蚀、疲劳性能好、减震降噪、易于安装、免维护等特点。这些特点使得复合材料风机叶片的使用寿命大大增加。

现有技术中，制造复合材料制造叶片时通常采用分半成型工艺，即分别在上、下模具上铺设风机叶片上、下壳体的预浸料。在预浸料固化前在模具型腔内放置泡沫芯材或泡沫发泡料，再合模固化得到具有夹层结构的风机叶片。但是，因采用分半成型工艺，使得成型出的风机叶片前缘纤维不连续，叶片整体强度较低，易发生前缘开裂。为提高风机叶片的前缘强度，常常在叶风机片前缘外侧胶接金属包片或在前缘内侧胶接预制件以提高风机叶片上、下壳体的连接强度。但是，这种制造方法的胶接质量难以控制，产品成型质量一致性较差，使用过程中由于叶片转速和振动较大，容易造成叶片前缘包铁开胶及壳体开裂问题，从而大大降低复合材料叶片的使用寿命。

发明内容

本申请的目的在于提供风机叶片的一体式制造方法及风机叶片，其能够消除或解决现有技术的上述问题。

本发明提供一种风机叶片的一体式制造方法，包括：

形成预设形状的泡沫芯模及叶根连接孔；

在所述泡沫芯模的外表面和所述叶根连接孔内铺设界面增强层材料；

根据铺层方案在所述界面增强层材料的外表面铺设壳体预浸料，形成叶片预成型体；

将所述叶片预成型体放入模具中并对所述模具进行封装；

将封装后的所述模具放入热压罐中进行加热加压固化；以及

脱模，以得到具有夹层结构的风机叶片。

在一可选的实施方式中，形成预设形状的泡沫芯模及叶根连接孔的步骤包括：

根据风机叶片工作状态下的受力情况生成铺层方案；

根据风机叶片的外形、铺层方案以及预设过盈量生成所述泡沫芯模的三维图形；

根据所述泡沫芯模的三维图形加工出所述预设形状的泡沫芯模。

在一可选的实施方式中，在所述泡沫芯模的外表面和所述叶根连接孔内铺设界面增强层材料的步骤之后，室温抽真空压实20到30分钟。

在一可选的实施方式中，在所述界面增强层材料的外表面铺设壳体预浸料的步骤包括：

每铺设2层壳体预浸料后，测量叶片剖面宽度并室温抽真空压实20到30分钟。

在一可选的实施方式中，将所述叶片预成型体放入模具中并对所述模具进行封装的步骤包括：

将所述叶片预成型体装入模具中并依次使用隔离膜、透气毡以及真空袋对模具进行封装。