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风力发电叶片制作工艺介绍

2011-07-11 来源:互联网 浏览数:8074

  2.1.2 三维编织
  增强材料预成型加工方法有: 手工铺层、编织法、针织法、热成型连续原丝毡法、预成型定向纤维毡法、CompForm 法和三维编织技术等。
编织法过去大多采用经纬交织的机织物来制作玻/碳纤维基布材料,从承载状态上来考虑采用经编织物作为增强复合材料的基布比经纬交织的机织物具有更明显的优势。如图1所示:


 
图1、经编织物结构图

  这类轴向织物由于承受载荷的纱线系统按要求排列并绑缚在一起,因此能够处于最佳的承载状态。另一方面,由于机织物中的纱线呈波浪形弯曲,再加上纱线自身的捻度,使其模量、拉伸强度和抗冲击强度都有一定的损失。而轴向技术使得织物的纱线层能按照特定的方向伸直取向,故每根纤维力学理论值的利用率几乎能达到100%。此外,轴向织物的纱线层层铺叠,按照不同的强度和刚度要求,可以在织物的同一层或不同层采用不同种类的纤维材料,如玻璃纤维、碳纤维或碳/玻混杂纤维,再按照编织点由编织纱线将其绑缚在一起。
除了经编轴向织物外, 还可以利用纬编绑缚系统开发纬编轴向织物, 如图2所示:


 
  图2、纬编织物结构图

  根据经纬编结构的特性, 纬编轴向织物较经编绑缚结构具有更好的可成型性, 因此在风电叶片结构设计中具有极好的应用前景。
三维编织技术的发展是因为单向或二向增强材料所制得的复合材料层间剪切强度低,抗冲击性差, 不能用作主受力件。采用三维编织技术不仅能直接编织复杂结构形状的不分层整体编织物,从根本上消除铺层。三维编织复合材料采用了三维编织技术,其纤维增强结构在空间上呈网状分布,可以定制增强体的形状,制成的材料浑然一体,不存在二次加工造成的损伤, 因此这种材料不仅具备传统复合材料所具有的高比强度、 高比模量等优点,还具有高损伤容限和断裂韧性以及耐冲击、 不分层、抗开裂和耐疲劳等特点。
按编织工艺分,常见的编织材料可分为四步编织法、 二步编织法和多层联锁编织法等3类。其中四步编织法发明最早,应用最广。按编织预制件的横截面形状,三维编织方法可分为矩形编织、 圆形编织和异形编织3大类, 其中矩形编织工艺适合编织矩形和板状材料的增强体, 而圆形编织适合编织圆形和管型材料的增强体, 异形编织则用于编织各种特殊形状的增强体。只要织物的结构形状是由矩形组合或是圆或圆的某一部分组合而成,就可以用编织方法一次成型。


  
(a)四步编织过程                   (b)材料结构

  图3、四步编织法

  四步编织法发明之初, 所有的纱线都参加编织运动,且全部编织纱都在空间 3个方向内发生相对运动, 因此这种编织方法是一种真正的三维编织工艺。具体编织过程如图3(a)所示,在一个编织周期中,编织纱沿着正交的2个方向依次进行往复运动, 一个完整的编织周期中携纱器需要完成 4个动作, 因此被称为四步法。如图3(b)所示,由于结构中所有纱线在空间中的分布只有4 个不同的方向,因此制成的复合材料被称为三维四向编织复合材料。
针对三维编织物的特点, RTM 工艺是三维编织复合材料成型的最有效方法。根据三维编织物的形状制成模具,将预成型坯装入模腔,此时同时控制了纤维体积含量和制品形状; 预成型坯中纤维束间的空隙为树脂传递提供了通道, 而且三维编织体很好的整体性提高了预成型坯耐树脂冲刷的能力。
  2.1.3 RTM工艺

【延伸阅读】

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阅读下文 >> 风电叶片长度的设计及影响因素

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