复合材料风机叶片发展现状及成型工艺进展

3  叶片成型工艺
　　大型风力机叶片大多采用组装方式制造。分别在两个阴模上成型叶片蒙皮，主梁及其他玻璃钢部件分别在专用模具上成型，然后在主模具上把两个蒙皮、主梁及其它部件胶接组装在一起，合模加压固化后成整体叶片。胶粘剂是叶片的重要结构材料，直接关系到叶片的强刚度。要求胶粘剂具有较高的强度和良好的韧性，且要有良好的操作工艺性，如具有不坍塌、易泵输、低温固化等特性。由于大多大型风力机叶片采用组装方式制造，这就使其制备的成型工艺有多种。[-page-] 
　　FRP叶片的成型工艺大致有八种：①手糊工艺；②真空辅助注射；③树脂传递模塑（RTM）；④SCRIMP浸渍工艺；⑤纤维缠绕艺（Fw）；⑥纤维铺放工艺（FP）；⑦木纤维环氧饱和工艺（WEST）；⑨模压工艺。下面介绍几种叶片的成型工艺。
3.1  手糊工艺
　　传统的叶片成型工艺多用手工铺糊，又称湿法成型。在手糊工艺中，将纤维基材铺设放在单模中，然后用滚或毛刷涂覆玻璃布和树脂，常温固化后脱膜。该法以手工劳动为主，简便易行，成本低，可用于低成本制造大型、形状复杂制品、但效率亦低，质量不稳定，工作环境差，多用于中小型叶片的的成型。干法成型（即预浸料成型）属新兴技术，纤维先制成预浸料，现场铺放，加温（或常温）加压固化，其生产效率高，现场工作环境好，由丹麦的Vestas首创并大量应用。应特别指出当，叶片用到碳纤维时，多用预浸料法成型。
3.2  树脂传递模塑（RTM）
　　最新发展的叶片成型方法是RTM（即树脂传递模塑成型）法，将纤维预成型体置于模腔中，然注入树脂，加温成型。RTM是目前世界上公认的低成本制造方法，发展迅速，应用广泛。应该指出的是RTM是该法的一个总称，其下可有多种衍生方法。生产大型叶片多用的是VARTM和SCRIMP法。
　　VARTM工艺是最近几年发展起来的一种改进的RTM工艺。真空辅助灌注技术是应用真空，借助于铺在结构层表面的高渗透率的介质引导，将树脂注入到结构铺层中的一种工艺技术，多用于成型形状复杂的大型厚壁制品，国外在成型大型玻璃钢产品中有所应用。我国玻璃钢／复合材料叶片制造厂家由于受到市场、技术、材料、资金等方面的影响，大多采用湿法手糊工艺，常温固化。工艺相对简单，不需要加温加压装置。但对于兆瓦级大型的风力机叶片来讲，由于叶片体形庞大，如1.5MW风力机叶片的最宽处达3100mm，应用传统的手糊成型工艺已很难实施，况且手糊成型具有生产效率低、劳动强度大、劳动卫生条件差、产品质量不易控制、性能稳定性不高、产品力学性能较低等缺点。真空辅助灌注技术是解决这一难题的一种新的成型工艺。上玻院在研制863项目1MW风力机叶片时采用了真空辅助灌注工艺，通过多次试验摸索，解决了一系列技术问题，如布管方式、真空度控制、树脂选择、铺层皱折等，取得了很好的效果，使叶片成型工艺技术水平提高了一个层次。目前1.5MW叶片的生产也应用该技术。[-page-] 
　　SCRIMP即西曼复合材料模塑成型法，为美国：人西曼所发明，仅需单面模具且要求简单，另一面亦为真空袋，适用于制造大型复杂制件。TPI Composites公司已用该法制造了其30m长的叶片。
3.3  纤维缠绕工艺（Fw）