一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺方法

摘要

本发明公开了一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺方法，包括步骤：(1)在模具上铺设增强玻纤织物层；(2)在增强玻纤织物层表面铺设带孔隔离膜以及脱膜布；(3)在隔离膜表面放置导流网；(4)在导流网上放置分离材料、导流管，导流管表面覆盖导流材料；(5)在系统内放置抽气管并连接真空泵，并采用密封胶将真空袋膜密封；(6)使用真空泵抽气使系统内呈现负压；(7)真空灌注，固化成型，脱模。本发明的灌注成型工艺方法，通过采用分离材料使导流管与叶根玻纤结构层不直接接触，可有效保证成品灌注效率、质量以及解决成型后流道下发白的问题。

说明书

技术领域

本发明属于真空灌注领域，具体涉及一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺方法。

背景技术

目前，复合材料构件的主流制作工艺之一为真空辅助灌注成型工艺(Vacuuminfusion process)。真空辅助灌注成型工艺具有投入成本低，易加工复杂形状产品及大型结构制件。在风力叶片、船舶、航太与汽车工业等行业皆有重要的应用。现行真空辅助灌注成型工艺为:(1)依成品结构设计规划铺设玻璃纤维增强织物。(2)在增强织物表面铺设导流网、导流管、进胶口进胶管、抽气管及导流网，并将抽气管连接至真空泵。(3)由真空泵运作，使灌注系统呈现系统内负压。(4)灌注树脂由负压进入进胶管及导流管内，并浸润玻璃纤维预成型体。(5)依照制程条件进行成品固化成型。

以风力叶片为例，随着风电产业的快速发展，叶片轻量化及大功率化成为必然趋势，风力叶片的尺寸也越来越长。当风力叶片长度大于55m，采用目前叶片厂常规的真空辅助灌注成型工艺进行叶片生产，成型后的叶片根部流道下或其他部位流道会出现发白问题。风力叶片根部为叶片与机舱的关键连接部件，此部位受力情况极其复杂，流道下的发白可能会影响叶根部位的质量。其他部位流道下发白可能造成流道下芯材变色等质量缺陷，从而无法保证风电机组达到设计的运行寿命，严重的甚至在挂机后的短时间内就直接报废，造成成本浪费及严重的安全问题。

目前常规的真空辅助灌注成型工艺为直接将灌注流道设置于玻璃纤维预成型体的表面，如图1所示灌注工艺，导流管4流道内树脂的固化放热会影响到导流管4下玻璃纤维结构层1的固化，很可能会造成产品成型后流道下有发白问题。

发明内容

本发明为解决大型风电叶片真空灌注成型后根部易出现流道下发白的问题，提出一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺，具体包括如下步骤：

(1)在模具上铺设增强玻纤织物层(1)；

(2)在增强玻纤织物层(1)表面铺设带孔隔离膜以及脱膜布；

(3)在隔离膜表面放置导流网(2)；

(4)在导流网上放置分离材料(3)、导流管(4)，导流管(4)表面覆盖导流材料(5)；

(5)在系统内放置抽气管并连接真空泵，并采用密封胶将真空袋膜密封在系统的周边；

(6)使用真空泵抽气使系统内呈现负压；

(7)真空灌注，固化成型，脱模。

进一步地，在所述的用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，所述导流管与所述导流网之间的距离为3-60mm。

进一步地，在所述的用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，所形成的灌注结构包括增强玻纤织物层1、带孔隔离膜、脱膜布、导流网2、分离材料3、导流管4和覆盖在所述导流管4外周上的导流材料5；其中，所述分离材料3设置于所述带孔隔离膜和所述导流网2之间，使得所述带孔隔离膜和所述导流管4间隔设置，所述导流管4内的灌注树脂依次透过所述导流材料5和所述分离材料3分散到所述增强玻纤织物层1。

进一步地，在所述的用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，所述分离材料3的设置使所述带孔隔离膜和所述导流管4之间的间隔距离为3-60mm。

进一步优选地，在所述的用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，所述分离材料3具有三维多孔结构，使得灌注树脂通过透过所述分离材料3分散到所述增强玻纤织物层1。

进一步较为地，在所述的用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，所述分离材料3为聚丙烯(PP)材质、低密度聚乙烯(LDPE)材质、高密度聚乙烯(HDPE)材质、聚苯乙烯(PS)材质、木材，或为上述材料混炼所制。

进一步地，在所述的用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，所述分离材料3中部设有上下贯通的助流通道6。

进一步地，在所述的用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，所述导流管(4)的直径为10-40mm，其为聚丙烯(PP)材质、低密度聚乙烯(LDPE)材质、高密度聚乙烯(HDPE)材质，或为上述材料混炼所制。

进一步较为地，在所述的用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，所述导流管4上装设有进胶管，所述进胶管为“T”型三通结构。

进一步地，在所述的用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，所述导流材料5为多孔网状结构，其为聚丙烯(PP)材质、低密度聚乙烯(LDPE)材质、高密度聚乙烯(HDPE)材质，或为上述材料混炼所制。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明用于复合材料厚件真空灌注成型工艺方法，提供了一种新型的灌注流道体系，通过采用一种分离材料，使导流管与叶根玻纤结构层不直接接触，且通过外包导流材料来保证灌注效果，分离距离为3-60mm；采用本发明结构的灌注成型工艺可有效保证成品灌注效率、质量以及解决成型后流道下发白的问题；对于保证和提高复合材料终端产品结构件的质量具有重要的现实意义。

附图说明

图1为现有叶片根部真空灌注工艺示意图；

图2为本发明一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺的灌注结构示意图；

图3为本发明一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中分离材料的结构示意图；

图4为采用本发明用于复合材料厚件真空灌注成型工艺制作的复合材料样品上表面效果图；

图5为采用本发明一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺制作的复合材料样品下表面效果图；

其中，1-增强玻纤织物层，2-导流网，3-分离材料，4-导流管，5-导流材料，6-助流通道。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

本发明实施例首先提供了提供一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺，具体包括如下步骤：(1)按产品机构设计，在模具上铺设增强玻纤织物层；(2)在增强玻纤织物层表面铺设带孔隔离膜以及脱膜布(图中未示出)；(3)在隔离膜表面放置导流网；(4)在导流网上放置分离材料、导流管，导流管表面覆盖导流材料，在导流管外使用导流材料，保证灌注时间及灌注效果，以此解决厚件流道下发白问题，分离材料将导流管与所述导流网隔离使得两者之间的距离为3-60mm，并在导流管上设置进胶管，进胶管为“T”型三通结构；(5)在系统内放置抽气管并连接真空泵，并采用密封胶将真空袋膜密封在系统的周边；(6)使用真空泵抽气使系统内呈现负压；(7)真空灌注，固化成型，脱模，即得根部上下表面均不发白的叶片制品，其效果图如图4-5所示。

如图2所示，本发明实施例还提供一种用于复合材料厚件真空灌注成型工艺方法，包括增强玻纤织物层1、带孔隔离膜、脱膜布、导流网2、分离材料3、导流管4和覆盖在导流管4外周上的导流材料5；其中，在导流管4上装设有进胶管(图中未示出)，进胶管为“T”型三通结构；分离材料3设置于带孔隔离膜和导流网2之间，使得带孔隔离膜和导流管4间隔设置，导流管4内的灌注树脂依次透过导流材料5和分离材料3分散到增强玻纤织物层1。

作为本实施例的一个优选技术方案，在该用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，分离材料3的设置使带孔隔离膜和导流管4之间的间隔距离d1为3-60mm；优选为15-40mm；更优选为20-25mm，在有效避免叶片根部发白现象产生的基础上，保证导流管4内的灌注树脂能够快速分散到导流网2及增强玻纤织物层1上，使得叶片具有更高的灌注效率。

作为本实施例的一个优选技术方案，在该用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，分离材料3具有三维多孔结构，三维多孔结构的分离材料3能够使得灌注树脂快速通过透过分离材料3分散到导流网2及增强玻纤织物层1上，而且三维多孔结构的分离材料3能够将灌注树脂分散的更为均匀，提高了灌注质量。此外，分离材料3为聚丙烯(PP)材质、低密度聚乙烯(LDPE)材质、高密度聚乙烯(HDPE)材质、聚苯乙烯(PS)材质、木材，或为上述材料混炼所制。

作为发明的一个优选本实施例，于上述该用于复合材料厚件真空灌注成型工艺方法的基础上，如图3所示，具体三维多孔结构分离材料3中部设有上下贯通的助流通道6，图3a所示为垂直通孔状结构的助流通道6，导流管4内的灌注树脂透过导流材料5进入分离材料3，一部分从助流通道6两侧的分离材料3向下渗透，穿过分离材料3分散到导流网2及增强玻纤织物层1上，另一部分灌注树脂在透过导流材料5后，直接通过助流通道6分散到导流网2及增强玻纤织物层1上，较大程度上提高了树脂灌注效果，且避免了成型后流道下发白的问题。

作为本实施例一个优选的技术方案，如图3b所示，为分离材料3上助流通道6的一个优选结构，该助流通道6的内壁呈阶梯型结构，在进行树脂灌注时，导流管4内的灌注树脂透过导流材料5进入分离材料3，一部分从阶梯型助流通道6两侧的分离材料3向下渗透，穿过分离材料3分散到导流网2及增强玻纤织物层1上，另一部分灌注树脂在透过导流材料5后，直接通过助流通道6分散到导流网2及增强玻纤织物层1上，在此过程中，因助流通道6与导流网2接触面积较小，使得助流通道6底部积聚的树脂分散相对较为缓慢，进而使得助流通道6内积聚的树脂越来越多，树脂液面上升，而阶梯型助流通道6中部及其上部的内表面积较大，使得较高液位的树脂能够快速地从阶梯型助流通道6的两侧透过分离材料3侧壁向两侧分散，经试验测试，采用阶梯型结构的助流通道6，能够较大程度上提高了树脂的灌注效率，叶片根部无发白现象，且灌注效果更好。

作为本实施例的一个优选技术方案，在该用于复合材料厚件真空灌注成型工艺中，导流管4的直径d2为10-40mm，优选为15-35mm，更优选为20-25mm，其为聚丙烯(PP)材质、低密度聚乙烯(LDPE)材质、高密度聚乙烯(HDPE)材质，或为上述材料混炼所制。导流材料5为多孔网状结构，具有快速导流树脂的功能,其为聚丙烯(PP)材质、低密度聚乙烯(LDPE)材质、高密度聚乙烯(HDPE)材质，或为上述材料混炼所制。

与现有真空灌注技术相比，本发明真空灌注成型工艺方法可有效解决因导流管内树脂固化放热造成的流道下发白等问题，采用本发明用于复合材料厚件真空灌注成型工艺制作的复合材料样品上、下表面效果图如图4-5所示，可以看出，复合材料样品的上下表面无发白现象，且灌注效果更佳。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。