CN109203516B - 一种风电叶片的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片的制造方法，步骤如下：在壳体模具后缘位置按玻纤布‑芯材‑玻纤布的顺序进行后缘粘接法兰铺层，采用真空灌注工艺得到后缘粘接法兰；在壳体模具内进行壳体铺层，将后缘粘接法兰在壳体模具的后缘位置与壳体铺层通过真空灌注工艺粘接组合，得到带有后缘粘接法兰的壳体；将带有后缘粘接法兰的壳体后缘与未带有后缘粘接法兰的壳体后缘粘接；按上述方法，得到带有前缘粘接法兰的壳体，将吸力边壳体前缘和压力边壳体前缘粘接，得到风电叶片。本发明先得到粘接法兰预制件，再与壳体铺层共同通过真空灌注工艺成型，得到带有粘接法兰的壳体，将粘结法兰提前预制成型，粘接角型腔更加随型，且缺陷得以提前识别，降低质量风险。

Description

一种风电叶片的制造方法
技术领域
本发明属于风电叶片技术领域，具体涉及一种风电叶片的制造方法。
背景技术
随着新能源平价时代的来临，在风电叶片大尺寸化趋势的发展中，低成本和高可靠性成为设计和制造关键。目前，风电叶片的结构一般由叶片吸力边壳体、叶片压力边壳体、腹板组成，风电叶片在生产的过程中，通常是先分别制作大梁和腹板预制件，然后用大梁预制件与壳体铺层共同制作吸力边壳体和压力边壳体，壳体制作完成后，将腹板预制件用粘接胶粘接在吸力边壳体和压力边壳体的大梁上，在吸力边壳体和压力边壳体的前缘和后缘铺层了用于粘接合模的粘接法兰，然后固化成型，使用结构胶分别将吸力边壳体和压力边壳体粘接在一起，得到风电叶片。
该方法中前缘粘接法兰和后缘粘接法兰在制备过程中是与壳体材料一起铺层的，在后期的粘接过程中容易出现粘接胶层过厚或粘接强度较低的问题，粘接胶用量多、粘接胶固化时间长，导致风电叶片重量重、质量差、成本高和效率低；并且壳体合模间隙不稳定，进而造成风电叶片运营过程中出现后缘开裂等故障，不仅影响了叶片的成型效率，也加重了售后服务的负担。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种风电叶片的制造方法。
本发明提供了一种风电叶片的制造方法，包括如下步骤：
1)在吸力边壳体或压力边壳体模具后缘位置按玻纤布-芯材-玻纤布的顺序进行后缘粘接法兰铺层，在铺层结束后的后缘粘接法兰铺层上铺设真空***，真空灌注树脂，直至树脂完全浸润铺层，加热固化，脱模后得到后缘粘接法兰；
2)在吸力边壳体或压力边壳体模具内进行壳体铺层，将后缘粘接法兰在吸力边壳体或压力边壳体模具的后缘位置与壳体铺层通过真空导入模塑工艺粘接组合，得到带有后缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体；
3)将带有后缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体后缘与未带有后缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体后缘粘接；
4)同样的按步骤1)-3)的方法，得到带有前缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体，将吸力边壳体前缘和压力边壳体前缘粘接，得到风电叶片。
优选的，步骤3)所述未带有后缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体采用真空导入模塑工艺制造。
优选的，步骤1)所述铺设真空***的方法为：粘接法兰铺层边缘粘贴一圈密封胶，粘接法兰铺层上表面铺放脱模布，在脱模布上表面铺设上表面导流网和上表面抽气袋，然后在整个粘接法兰模具上铺设密封真空袋膜，并设置好成型模腔中的注胶口和真空抽气口，抽真空保持真空度≤≤-0.098Mpa。
优选的，步骤3)所述吸力边壳体后缘与压力边壳体后缘的粘接方法为：在后缘粘接法兰上涂抹结构胶，通过结构胶将带有后缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体后缘与未带有后缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体后缘粘接。
优选的，步骤3)所述吸力边壳体后缘与压力边壳体后缘粘接之前，先将前缘腹板和后缘腹板的两端分别粘接到吸力边壳体和压力边壳体上。
优选的，步骤4)所述吸力边壳体前缘和压力边壳体前缘粘接的方法为：在前缘粘接法兰上涂抹结构胶，通过结构胶将带有前缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体前缘与未带有前缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体前缘粘接。
优选的，步骤1)所述芯材为巴沙木、聚氯乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯。
本发明所述前缘腹板和后缘腹板的两端设有粘接用法兰，前缘腹板和后缘的法兰上涂抹结构胶，通过结构胶将前缘腹板和后缘腹板的两端分别粘接到吸力边壳体和压力边壳体上。
本发明所述前缘腹板和后缘腹板的两端通过结构胶与吸力边壳体上的吸力边大梁和压力边壳体上的压力边大梁粘接。
本发明步骤1)所述在吸力边壳体或压力边壳体模具后缘位置按玻纤布-芯材-玻纤布的顺序进行后缘粘接法兰铺层，玻纤布完全包裹芯材，实现芯材不外露。
本发明所述真空导入模塑工艺：又称真空灌注工艺，是一种先进的复合材料低成本液体模塑成型技术，具有低成本、环保和适合于大尺寸复合材料构件整体成型等优点，其工艺原理是在单面刚性模具上以柔性真空袋膜包覆、密封增强材料预成型体，真空负压下排除模腔中的气体，利用树脂的流动、渗透实现树脂对纤维及其织物的浸渍，并固化成型得到复合材料构件。
本发明还可以采用手糊、模压或拉挤成型工艺替代真空导入模塑工艺。
目前，风电叶片在生产的过程中，通常是先分别制作大梁和腹板预制件，然后用大梁预制件与壳体铺层共同制作吸力边壳体和压力边壳体，壳体制作完成后，将腹板预制件用粘接胶粘接在吸力边壳体和压力边壳体的大梁上，在吸力边壳体和压力边壳体的前缘和后缘铺层了用于粘接合模的粘接法兰，然后固化成型，使用结构胶分别将吸力边壳体和压力边壳体粘接在一起，得到风电叶片。该方法中前缘粘接法兰和后缘粘接法兰在制备过程中是与壳体材料一起铺层的，在后期的粘接过程中容易出现粘接胶层过厚或粘接强度较低的问题，粘接胶用量多、粘接胶固化时间长，导致风电叶片重量重、质量差、成本高和效率低；并且壳体合模间隙不稳定，进而造成风电叶片运营过程中出现后缘开裂等故障，不仅影响了叶片的成型效率，也加重了售后服务的负担。
本发明先得到后缘粘结法兰和前缘粘接法兰预制件，再与吸力边壳体或压力边壳体铺层共同通过真空灌注工艺成型，得到带有粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体，将带有后缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体后缘与未带有后缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体后缘通过结构胶粘接，同样的将带有前缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体前缘与未带有前缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体前缘通过结构胶粘接，实现吸力边壳体和压力边壳体，可以有4中组合方式，即①吸力边壳体的前缘和后缘分别有前缘粘接法兰和后缘粘结法兰，压力边壳体上没有粘结法兰；②压力边壳体的前缘和后缘分别有前缘粘接法兰和后缘粘结法兰，吸力边壳体上没有粘结法兰；③吸力边壳体的前缘有前缘粘接法兰，压力边壳体的后缘有后缘粘结法兰；④吸力边壳体的后缘有后缘粘接法兰，压力边壳体的前缘有前缘粘结法兰。
采用本发明的方法先将粘结法兰预制成型，得到随型粘接法兰，缺陷得以提前识别，降低质量风险，消除原有生产过程中的返工返修问题，提高了产品制造精度和强度。粘接面形状可视，既能提高现场组织效率，又能随时完善图纸，有助于新产品设计优化；粘接胶层厚度控制更细腻，提高了粘接强度、减少了结构胶的用量；并且得到的预制粘结法兰进一步与壳体铺层共同通过真空灌注工艺成型，而不是通过结构胶粘接，能够减少结构胶的用量，避免出现褶皱和气泡等成型缺陷，省去了粘接法兰与壳体粘接固化的时间，增强了壳体与结构胶的粘接强度，在叶片生产过程中，减轻了风电叶片的重量、降低风电叶片生产成本、提升产品质量和生产效率。
本发明的有益效果是：
1、本发明先得到后缘粘结法兰和前缘粘接法兰预制件，再与吸力边壳体或压力边壳体铺层共同通过真空灌注工艺成型，得到带有粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体，将粘结法兰提前预制成型，粘接角型腔更加随型，且缺陷得以提前识别，降低质量风险。
2、本发明将得到的预制粘结法兰进一步与壳体铺层共同通过真空灌注工艺成型，而不是通过结构胶粘接，能够减少结构胶的用量，避免出现褶皱和气泡等成型缺陷，省去了粘接法兰与壳体粘接固化的时间，增强了壳体与结构胶的粘接强度，在叶片生产过程中，减轻了风电叶片的重量、降低风电叶片生产成本、提升产品质量和生产效率。
3、采用本发明的方法得到的粘结法兰，粘接胶层厚度控制更细腻，提高了粘接强度、减少了结构胶的用量。
4、本发明的制造方法简单，生产效率高，降低了生产过程中材料使用等成本。
附图说明
图1为本发明后缘粘结法兰的结构示意图。
图2为本发明后缘粘接法兰与壳体粘接后的结构示意图。
图3为本发明吸力边壳体或压力边壳体模具后缘型腔的结构示意图。
其中，1后缘粘结法兰，2结构胶，3吸力边/压力边壳体，11玻纤布，12芯材。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围内。
如图1-2所示，本发明制造的后缘粘接法兰1包括玻纤布11和芯材12，玻纤布11完全包裹芯材12，实现芯材12不外露。如图2所示，带有后缘粘接法兰1的吸力边壳体/压力边壳体3后缘与未带有后缘粘接法兰的压力边壳体/吸力边壳体3后缘通过结构胶2粘接。
本发明所述后缘粘结法兰1在如图3所示的吸力边壳体或压力边壳体模具后缘内通过真空灌注工艺成型。
本发明所述吸力边壳体或压力边壳体模具还可采用圆弧型腔模具，如专利申请号CN201510858687.7中所示的叶片下壳体模具和叶片上壳体模具。
实施例1
1)在吸力边壳体或压力边壳体模具后缘位置按玻纤布-芯材-玻纤布的顺序进行后缘粘接法兰铺层，在铺层结束后的后缘粘接法兰铺层边缘粘贴一圈密封胶，粘接法兰铺层上表面铺放脱模布，在脱模布上表面铺设上表面导流网和上表面抽气袋，然后在整个粘接法兰模具上铺设密封真空袋膜，并设置好成型模腔中的注胶口和真空抽气口，抽真空保持真空度≤≤-0.098Mpa，真空灌注环氧树脂，直至树脂完全浸润铺层，加热固化，脱模后得到后缘粘接法兰；
2)先采用真空导入模塑工艺分别制造吸力边大梁、压力边大梁、前缘腹板、后缘腹板，在吸力边壳体/压力边壳体模具内依次铺设上玻纤布、吸力边/压力边大梁、夹芯和下玻纤布，壳体铺层结束后，在吸力边壳体/压力边壳体模具的后缘位置放置后缘粘接法兰，然后将整个壳体铺层建立成一个真空***，并设置好成型模腔中的注胶口和真空抽气口，抽真空，使真空度≤－0.098Mpa且能够保持真空负压不低于30min，然后将环氧树脂利用真空负压通过注胶口注入成型模腔中浸渍预成型体，待树脂体系完全浸渍预成型体后，加热固化，脱模后得到带有后缘粘接法兰的吸力边壳体/压力边壳体；
3)将前缘腹板和后缘腹板的两端分别粘接到吸力边壳体和压力边壳体上，在后缘粘接法兰上涂抹结构胶，通过结构胶将带有后缘粘接法兰的吸力边壳体/压力边壳体后缘与未带有后缘粘接法兰的压力边壳体/吸力边壳体后缘粘接；
4)同样的按步骤1)-3)的方法，得到带有前缘粘接法兰的吸力边壳体/压力边壳体，将吸力边壳体前缘和压力边壳体前缘粘接，得到风电叶片。
对比例1
1)先采用真空导入模塑工艺分别制造吸力边大梁、压力边大梁、前缘腹板、后缘腹板，在吸力边壳体/压力边壳体模具内依次铺设上玻纤布、吸力边/压力边大梁、夹芯和下玻纤布，壳体铺层结束后，在吸力边壳体/压力边壳体模具的后缘位置按玻纤布-芯材-玻纤布的顺序进行后缘粘接法兰铺层，然后将整个壳体铺层建立成一个真空***，并设置好成型模腔中的注胶口和真空抽气口，抽真空，使真空度≤－0.098Mpa且能够保持真空负压不低于30min，然后将环氧树脂利用真空负压通过注胶口注入成型模腔中浸渍预成型体，待树脂体系完全浸渍预成型体后，加热固化，脱模后得到带有后缘粘接法兰的吸力边壳体/压力边壳体；
2)将前缘腹板和后缘腹板的两端分别粘接到吸力边壳体和压力边壳体上，在后缘粘接法兰上涂抹结构胶，通过结构胶将带有后缘粘接法兰的吸力边壳体/压力边壳体后缘与未带有后缘粘接法兰的压力边壳体/吸力边壳体后缘粘接；
3)同样的按步骤1)-2)的方法，得到带有前缘粘接法兰的吸力边壳体/压力边壳体，将吸力边壳体前缘和压力边壳体前缘粘接，得到风电叶片。
通过研究发现，采用实施例1中的方法，先得到后缘粘结法兰和前缘粘接法兰预制件，再与吸力边壳体或压力边壳体铺层共同通过真空灌注工艺成型，得到带有粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体，相较于对比例1中的粘结法兰铺层与壳体铺层一步进行，本方法将粘结法兰提前预制成型，粘接角型腔更加随型，缺陷得以提前识别，降低质量风险，并且粘结法兰与壳体之间的粘接面形状可视，既能提高现场组织效率，又能随时完善图纸，有助于新产品设计优化。

Claims (5)

1.一种风电叶片的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在吸力边壳体或压力边壳体模具后缘位置按玻纤布-芯材-玻纤布的顺序进行后缘粘接法兰铺层，在铺层结束后的后缘粘接法兰铺层上铺设真空***，真空灌注树脂，直至树脂完全浸润铺层，加热固化，脱模后得到后缘粘接法兰；
2)在吸力边壳体或压力边壳体模具内进行壳体铺层，将后缘粘接法兰在吸力边壳体或压力边壳体模具的后缘位置与壳体铺层通过真空导入模塑工艺粘接组合，得到带有后缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体；
3)将带有后缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体后缘与未带有后缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体后缘粘接；
4)同样的按步骤1)-3)的方法，得到带有前缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体，将吸力边壳体前缘和压力边壳体前缘粘接，得到风电叶片；
步骤1)所述铺设真空***的方法为：粘接法兰铺层边缘粘贴一圈密封胶，粘接法兰铺层上表面铺放脱模布，在脱模布上表面铺设上表面导流网和上表面抽气袋，然后在整个粘接法兰模具上铺设密封真空袋膜，并设置好成型模腔中的注胶口和真空抽气口，抽真空保持真空度≤-0.098Mpa；
步骤3)所述吸力边壳体后缘与压力边壳体后缘的粘接方法为：在后缘粘接法兰上涂抹结构胶，通过结构胶将带有后缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体后缘与未带有后缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体后缘粘接。
2.如权利要求1所述风电叶片的制造方法，其特征在于，步骤3)所述未带有后缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体采用真空导入模塑工艺制造。
3.如权利要求1或2所述风电叶片的制造方法，其特征在于，步骤3)所述吸力边壳体后缘与压力边壳体后缘粘接之前，先将前缘腹板和后缘腹板的两端分别粘接到吸力边壳体和压力边壳体上。
4.如权利要求1或2所述风电叶片的制造方法，其特征在于，步骤4)所述吸力边壳体前缘和压力边壳体前缘粘接的方法为：在前缘粘接法兰上涂抹结构胶，通过结构胶将带有前缘粘接法兰的吸力边壳体或压力边壳体前缘与未带有前缘粘接法兰的压力边壳体或吸力边壳体前缘粘接。
5.如权利要求1所述风电叶片的制造方法，其特征在于，步骤1)所述芯材为巴沙木、聚氯乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯。
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