水电之家讯：风能作为一种绿色环保型能源是可再生能源中最具开发潜力的一种。随着风电技术的发展与日趋成熟，机型已达到5MW以上，叶片长度超过60米。叶片是风力发电机组关键部件之一，具有尺寸大，外形复杂，精度要求高，对强度、刚度、和表面光滑度要求高等特点。

复合材料在风机叶片的制造中具备很多优势。制造工艺主要有手糊成型、模压成型、预浸料成型、拉挤成型、纤维缠绕、树脂传递模塑以及真空灌注成型等工艺。

1、手糊工艺

手糊是生产复合材料风机转子叶片的一种传统工艺。在手糊工艺中，将纤维基材铺放于单模内，然后用滚子或毛刷涂敷玻璃布和树脂，常温固化后脱模。手糊方法可用于低成本制造大型、形状复杂制品。因为它不必受加热及压力的影响。使用简单的设备和模具即可，另外相对于其他可行性方案成本更低廉。

手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大，生产效率低和产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品率较高。特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片，还需要粘接等二次加工，粘接工艺需要粘接平台或型架以确保粘接面的贴合，生产工艺更加复杂和困难。

手糊工艺制造的风力发电机叶片在使用过程中出现问题往往是由于工艺过程中的含胶量不均匀、纤维/树脂浸润不良及固化不完全等引起的裂纹、断裂和叶片变形等。

stg~l,，手糊工艺往往还会伴有大量有害物质和溶剂的释放，有一定的环境污染问题。手糊是一种已被证明的生产复合材料叶片工艺方法，但由于其产量低及部件的不连续性以及很难实现结构复杂，力学性能要求高的大型产品，促使人们将研究重点转移至其他生产方法。

2、模压成型

模压成型工艺首先将增强材料和树脂置于双瓣模具中，然后闭合模具，加热加压，然后脱模，进行后固化。这项工艺的优点在于纤维含量高和孔隙率低，并且生产周期短，精确的尺寸公差及良好的表面处理。

然而，模压成型适用于生产简单的复合材料制品如滑雪板，很难制造包括蒙皮、芯材和梁的叶片等复杂形状部件。尽管可以改进模压成型工艺设备，但要改进能承受20-40米跨度压力的加热模要求很大的资本投入。

模压成型生产的部件具备高纤维含量和高强度/质量比，但以低成本方式制造复杂几何形状的叶片有一定困难。

3、预浸料铺放工艺

预浸料方法依其所使用的预浸增强材料而得名。在这种工艺中，部分固化树脂和增强材料铺放在单模中，加热固化。为了避免富树脂区的出现和排除存气空隙，需要预浸料中的树脂由足够的溢出量，目前，市场上商业化的预浸料一般需要较高的固化温度(90__l10%)。使用预浸料的主要优势是在生产过程中纤维增强材料排列完好，因此可以制造低纤维缺陷以及性能优异的部件。碳纤维预浸料广泛应用于航空业中，因为他们可以用来制造复杂结构的部件。

选择预浸料生产风机叶片的主要缺陷是成本高。这种材料通常比普通树脂和增强材料贵5一lO倍。另外，由于预浸料是以手工方式铺放的，与手糊相比，同属劳动密集型，产量低。

预浸料是生产复杂形状结构件的理想工艺，预浸料在国外运用非常广泛，其工艺及设备也发展到成熟阶段。实际生产中，由于叶片的蒙皮、主梁、根部等各个部位的力学性能及工艺的要求各不相同，因而，在不影响性能的条件下，为了降低成本，不同部分使用不同的预浸料。

4、拉挤工艺

拉挤成型工艺一般用于生产具有一定断面，连续成型制品的生产中。这种连续成型工艺中，增强材料通过树脂浸胶槽，固化成型。拉挤制品的纤维含量高，质量稳定，由于是连续成型易于自动化，适合大批量生产。而且，产品无须后期休整，质量一致，无须检测动平衡，成品率95%。与其他工艺成本相比，可降低40%。

尽管拉挤工艺具备很多优势，但在风机叶片的制造中也存在缺陷。拉挤工艺曾经成功制造立轴风机叶片以及一些小型水平轴风机叶片，却不可能制造变截面的风机叶片，I型梁和其他实体截面对于拉挤工艺只是小挑战，而中空部分包括梁和芯材才是难点。

由于拉挤工艺当前不能制造截面变化较大的复杂形状部件，因此大型自动化设备的成本是拉挤工艺应用的另一个考虑因素。因此，拉挤成型工艺在小型风机叶片生产中有较大的应用潜力。

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