本發(fā)明涉及風(fēng)電葉片的生產(chǎn)制造領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電葉片制造方法，可有效控制葉片根部在生產(chǎn)過程中纖維增強(qiáng)織物可能存在的變形和褶皺，避免因褶皺的存在而降低纖維增強(qiáng)織物的承載能力，避免給風(fēng)電葉片的運(yùn)行造成質(zhì)量隱患。

背景技術(shù)：

風(fēng)電葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件，葉片質(zhì)量對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的可靠性至關(guān)重要。目前風(fēng)電葉片制造工藝主要有兩種，一種是預(yù)浸料成型工藝，另一種是真空灌注成型工藝，后者應(yīng)用更為廣泛。真空灌注成型工藝制造的風(fēng)電葉片通常使用纖維增強(qiáng)織物，為了與葉片模具曲面保持良好的隨形性，織物結(jié)構(gòu)有一定的柔軟度。但也正是因?yàn)榭椢锶彳浶缘奶攸c(diǎn)使得其在鋪放和抽真空的過程中會(huì)出現(xiàn)變形和褶皺。因纖維增強(qiáng)織物是葉片主要承力材料，變形和褶皺的存在會(huì)降低纖維增強(qiáng)織物的承載能力，給葉片的運(yùn)行造成質(zhì)量隱患，被業(yè)內(nèi)列為較嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷。為使得纖維增強(qiáng)織物表面平整，常用的做法是在鋪放纖維增強(qiáng)織物的過程中，每鋪放一層纖維增強(qiáng)織物都通過一些輔助工具人工搟平，然后鋪放下一層纖維增強(qiáng)織物。這一方法一定程度上可控制部分區(qū)域的纖維增強(qiáng)織物褶皺，提升葉片質(zhì)量。

人工搟平纖維增強(qiáng)織物的方法，在一定程上可以控制纖維增強(qiáng)織物的平整度，這一方法對(duì)于鋪層層數(shù)較少的部位，效果良好。但對(duì)于織物層數(shù)較多的部位，通常是靠近葉片根部的區(qū)域，因纖維增強(qiáng)織物的柔軟性，仍會(huì)在鋪放、抽真空及灌注樹脂的過程中出現(xiàn)褶皺。采用預(yù)埋螺栓套方式生產(chǎn)的葉片，相鄰螺栓套之間的空隙需要用玻璃鋼楔形條填實(shí)，在這種楔形條尖端附近的纖維增強(qiáng)織物通常易出現(xiàn)褶皺。針對(duì)這些問題，本發(fā)明提出了一種新的方法，以有效控制風(fēng)電葉片根部的褶皺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的以上技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種風(fēng)電葉片的制造方法，可有效控制葉片根部在生產(chǎn)過程中纖維增強(qiáng)織物可能存在的變形和褶皺，避免因褶皺的存在而降低葉片根部纖維增強(qiáng)織物的承載能力，避免給風(fēng)電葉片的運(yùn)行造成質(zhì)量隱患。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種風(fēng)電葉片制造方法，所述風(fēng)電葉片根部帶有預(yù)埋螺栓套，相鄰螺栓套之間的空隙填充有楔形條，其特征在于，

所述螺栓套和楔形條的下方鋪設(shè)有螺栓套下部剛性控制墊塊，上方鋪設(shè)有螺栓套上部剛性控制墊塊，所述螺栓套下部剛性控制墊塊整體呈圓柱面，所述螺栓套上部剛性控制墊塊的前部為圓柱面，中部為近似圓錐面，后部為圓柱面，

其中，所述制造方法包括以下步驟，

ss1.螺栓套下部剛性控制墊塊制作：

以葉片模具的葉根段為模具，采用纖維增強(qiáng)織物通過真空吸注成型、拉擠成型、纏繞成型、或模壓成型工藝制備墊塊主體，完成墊塊主體的制備后，在其整個(gè)圓柱表面上進(jìn)行打孔處理；

ss2.螺栓套上部剛性控制墊塊制作：

首先，制備上部墊塊模具，所述上部墊塊模具的前端為圓柱面，所述圓柱面的長(zhǎng)度不小于所述楔形條等截面段的長(zhǎng)度，所述上部墊塊模具的中間為近似圓錐面，所述近似圓錐面的長(zhǎng)度與所述楔形條的變截面段(斜角區(qū)域)的長(zhǎng)度一致，所述近似圓錐面的傾斜角與所述楔形條的倒角一致，所述上部墊塊模具的后部為圓柱面，所述上部墊塊模具的總長(zhǎng)度不小于葉片葉根圓柱段的長(zhǎng)度；

其次，利用所述上部墊塊模具，采用纖維增強(qiáng)織物通過真空吸注成型、拉擠成型、纏繞成型、或模壓成型工藝制備墊塊主體；

完成墊塊主體的制備后，在其整個(gè)表面上進(jìn)行打孔處理；

ss3.織物鋪放及剛性控制墊塊放置

首先，對(duì)螺栓套上部剛性控制墊塊、螺栓套下部剛性控制墊塊進(jìn)行修邊，以使得墊塊的大小與葉片模具相匹配；

其次，按照葉片制造鋪層的工藝要求進(jìn)行纖維增強(qiáng)織物的鋪放，

a)首先在在涂有脫模劑的葉片模具表面按照設(shè)計(jì)要求逐層鋪放玻纖織物，每鋪一層玻纖織物均用輔助工具搟平，以保證織物表面平整；

b)在完成螺栓套下部所有纖維增強(qiáng)織物的鋪層之前，留出至少一層纖維增強(qiáng)織物，并在已完成的鋪層表面放置螺栓套下部剛性控制墊塊，然后鋪放螺栓套下部剩余的所述至少一層纖維增強(qiáng)織物；

c)完成螺栓套下部纖維增強(qiáng)織物的鋪層后，按工藝要求放置螺栓套和楔形條；

d)而后開始鋪放螺栓套上部鋪層，首先鋪放至少一層纖維增強(qiáng)織物，然后放置螺栓套上部剛性控制墊塊，放置螺栓套上部剛性控制墊塊的過程中，應(yīng)保證墊塊各處均與其下玻纖織物表面貼合；

e)螺栓套上部剛性控制墊塊放置完成后，按照設(shè)計(jì)要求逐層鋪放剩余的纖維增強(qiáng)織物，每鋪一層玻纖織物均用輔助工具搟平，保證每一層纖維增強(qiáng)織物表面平整；

f)完成纖維增強(qiáng)織物的鋪層后，再依次鋪放脫模布，帶孔隔離膜，導(dǎo)流網(wǎng)和真空袋膜等輔材。

ss4.吸注樹脂

完成葉片所用鋪層及輔材布置后，開啟真空系統(tǒng)除去鋪層中的空氣，然后吸入灌注樹脂。因下部及上部墊塊表面均有開孔，樹脂可以穿過墊塊滲入到下面的織物鋪層中，避免造成浸潤(rùn)不良的狀況。

ss5.加熱固化

完成樹脂吸注后，開啟模具加熱系統(tǒng)，按照葉片制造工藝要求逐步升溫固化；固化完成后，去除鋪材，開始后面的腹板安裝，合模等制造工序，最終完成葉片制造。

優(yōu)選地，所述楔形條為玻璃鋼楔形條。

優(yōu)選地，所述螺栓套上部剛性控制墊塊、螺栓套下部剛性控制墊塊均通過真空吸注成型工藝進(jìn)行制備。

進(jìn)一步地，制作所述螺栓套上部剛性控制墊塊、螺栓套下部剛性控制墊塊的材料，樹脂選用與葉片主體相同的灌注環(huán)氧樹脂；纖維增強(qiáng)織物選用與葉片主體相同的玻纖織物。優(yōu)選地，所述玻纖織物為單軸向玻纖織物、雙軸向玻纖織物或三軸向玻纖織物。優(yōu)選地，所述螺栓套上部剛性控制墊塊、螺栓套下部剛性控制墊塊采用三軸向玻纖織物。

優(yōu)選地，所述螺栓套上部剛性控制墊塊、螺栓套下部剛性控制墊塊的厚度不宜過厚，過厚墊塊邊緣上下兩層織物間會(huì)有較大的臺(tái)階或空隙，影響最終成型后復(fù)合材料的綜合性能。此外過厚的墊片會(huì)增加葉根鋪層的實(shí)際厚度，可能給后期螺栓套的安裝造成不便。

優(yōu)選地，所述螺栓套下部剛性控制墊塊為圓柱面，以葉片模具葉根段為模具，通過真空吸注成型工藝制作。

優(yōu)選地，所述螺栓套上部剛性控制墊塊、螺栓套下部剛性控制墊塊均按照如下步驟進(jìn)行制作：

首先在涂有脫模劑的模具表面鋪設(shè)脫模布，脫模布表面鋪放玻纖織物，玻纖織物表面上再鋪設(shè)脫模布，脫模布表面鋪放帶孔隔離膜，帶孔隔離膜表面鋪放導(dǎo)流網(wǎng)，導(dǎo)流網(wǎng)表面鋪放真空袋膜；

完成玻纖織物的層鋪后，抽真空脫除鋪層中的空氣，然后吸注樹脂，吸注完成后加熱模具固化；

樹脂固化后，去除真空袋膜，導(dǎo)流網(wǎng)等輔材，將墊塊從模具中脫出，保留墊塊上下表面的脫模布；墊塊上下表面的脫模布，有助于保護(hù)墊塊表面，墊塊下表面的脫模布還起到隔離墊塊與模具表面脫模劑的作用。如果墊塊下表面沒有脫模布，在使用墊塊前需將表面打磨處理，除去脫模劑。

之后在墊塊表面上打流通孔。為了后期將墊塊用于葉片制造過程中，便于樹脂流過墊塊，浸透墊塊下面的玻纖織物鋪層，需要在墊塊上打孔，打孔的密度和大小根據(jù)實(shí)際需要確定。

優(yōu)選地，在制備所述螺栓套上部剛性控制墊塊、螺栓套下部剛性控制墊塊時(shí)，鋪放玻纖織物的過程中注意保持平整，不出現(xiàn)褶皺，尤其是在圓柱段到圓錐段及圓錐段到圓柱段的過渡位置處，每鋪一層材料應(yīng)當(dāng)用輔助工具搟平。

優(yōu)選地，所述螺栓套上部剛性控制墊塊、螺栓套下部剛性控制墊塊上的流通孔徑不宜過大，優(yōu)選2-3mm，孔數(shù)不宜過多過密，優(yōu)選孔間距20mm×20mm，以免影響墊塊的強(qiáng)度，導(dǎo)致取放過程中因受力而出現(xiàn)損傷或破壞。

優(yōu)選地，綜合考慮墊塊強(qiáng)度及厚度要求，所述螺栓套上部剛性控制墊塊、螺栓套下部剛性控制墊塊優(yōu)選采用兩層克重為1200g/m²的三軸向玻纖織物進(jìn)行制作。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種利用上述方法制備的風(fēng)電葉片。

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的風(fēng)電葉片制造方法具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：1)在織物鋪層內(nèi)部嵌入剛性墊塊，比通過人工搟平每一層織物，來控制最終葉片根部鋪層褶皺的可靠性更好。墊塊的使用數(shù)量及放置位置可以靈活調(diào)整，利于得到最佳的控制效果。2)墊塊為透明的玻璃鋼材料，在放置過程中可以清晰地觀察到墊塊與織物表面的貼合狀況，尤其是上部剛性控制墊塊的放置，從而保證此方案實(shí)施的可靠性。本發(fā)明的風(fēng)電葉片制造方法，可有效控制葉片根部在生產(chǎn)過程中纖維增強(qiáng)織物可能存在的變形和褶皺，避免因褶皺的存在而降低葉片根部纖維增強(qiáng)織物的承載能力，避免給風(fēng)電葉片的運(yùn)行造成質(zhì)量隱患。

附圖說明

圖1為螺栓套下部剛性控制墊塊制作的鋪層結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為立體示意圖；(b)為(a)圖的oy方向剖視圖；

圖2為打孔后的螺栓套下部剛性控制墊塊示意圖；

圖3為螺栓套上部剛性控制墊塊制作的鋪層結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為立體示意圖；(b)為(a)圖的oy方向剖視圖；

圖4為打孔后的螺栓套上部剛性控制墊塊示意圖；

圖5為風(fēng)電葉片根部的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為立體示意圖；(b)為(a)圖的oy方向剖視圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1～5所示，風(fēng)機(jī)葉片的葉根通常為圓柱形，長(zhǎng)度在1-2m之間。對(duì)于采用預(yù)埋方式生產(chǎn)的葉片，如圖5所示，風(fēng)電葉片根部帶有預(yù)埋螺栓套70，相鄰螺栓套70之間的空隙填充有玻璃鋼楔形條80。因預(yù)埋螺栓套70之間使用帶斜角的玻璃鋼楔形條80，使得葉根部螺栓套70下面的鋪層與其上面的鋪層形態(tài)有一定差異。葉根部螺栓套70下面的鋪層形態(tài)與葉片模具表面形態(tài)相同，為圓柱面；葉根部螺栓套70上面鋪層靠近法蘭一側(cè)為圓柱面，在玻璃鋼楔形條80斜角區(qū)域?yàn)榻茍A錐面。

為控制葉根部纖維增強(qiáng)織物可能存在的變形和褶皺，避免因褶皺的存在而降低葉片根部纖維增強(qiáng)織物的承載能力，給風(fēng)電葉片的運(yùn)行造成質(zhì)量隱患，本發(fā)明在螺栓套70下面及上面的纖維增強(qiáng)織物鋪層中分別放置剛性控制墊塊31、32，從而抑制柔軟的纖維增強(qiáng)織物變形。因形態(tài)不同，需要分別制作兩種形態(tài)的剛性墊塊。

具體地，本發(fā)明采用如下方法制備風(fēng)電葉片以抑制根部褶皺：

ss1.螺栓套下部剛性控制墊塊31制作

螺栓套下部剛性控制墊塊為圓柱面，以葉片模具葉根段為模具，通過真空吸注成型工藝制作。制作墊片的材料，樹脂選用葉片生產(chǎn)用的灌注環(huán)氧樹脂；纖維織物選用葉片生產(chǎn)用的玻纖織物，常用的有單軸向玻纖織物，雙軸向玻纖織物和三軸向玻纖織物，優(yōu)選葉根鋪層所采用的三軸向玻纖織物。墊塊厚度不宜過厚，過厚墊塊邊緣上下兩層織物間會(huì)有較大的臺(tái)階或空隙，影響最終成型后復(fù)合材料的綜合性能。此外過厚的墊片會(huì)增加葉根鋪層的實(shí)際厚度，可能給后期螺栓套的安裝造成不便。

螺栓套下部剛性控制墊塊制作過程如圖1所示，在涂有脫模劑的葉片模具葉根圓柱段10表面鋪設(shè)脫模布20，脫模布表面鋪放玻纖織物30，玻纖織物表布表面鋪設(shè)脫模布20，脫模布表面鋪放帶孔隔離膜40，帶孔隔離膜表面鋪放導(dǎo)流網(wǎng)50，導(dǎo)流網(wǎng)表面鋪放真空袋膜60。綜合考慮墊塊強(qiáng)度及厚度要求，優(yōu)選采用2層克重為1200g/m²的三軸向玻纖織物進(jìn)行制作。

完成層鋪后抽真空脫除鋪層中的空氣，然后吸注樹脂，吸注完成后加熱模具固化。樹脂固化后，去除真空袋膜，導(dǎo)流網(wǎng)等輔材，將墊塊從模具中脫出，保留墊塊上下表面的脫模布。為了后期將墊塊用于葉片制造過程中，便于樹脂流過墊塊，浸透墊塊下面的玻纖織物鋪層，需要在墊塊上打孔，打孔的密度和大小根據(jù)實(shí)際需要確定?？讖讲灰诉^大，優(yōu)選2～3mm，孔數(shù)不宜過多過密，優(yōu)選孔間距20mm×20mm,以免影響墊塊的強(qiáng)度，導(dǎo)致取放過程中因受力而出現(xiàn)損傷或破壞。墊塊上下表面的脫模布，有助于保護(hù)墊塊表面，墊塊下表面的脫模布還起到隔離墊塊與模具表面脫模劑的作用。如果墊塊下表面沒有脫模布，在使用墊塊前需將表面打磨處理，除去脫模劑。打孔后的螺栓套下部剛性控制墊塊31如圖2所示。

ss2.螺栓套上部剛性控制墊塊32制作

螺栓套上部剛性控制墊塊前部為圓柱面，中部為近似圓錐面，后部為圓柱面，形態(tài)與葉片模具葉根圓柱段不同，不能直接在葉片模具上制作，需使用專用的模具11(如圖3)。上部墊塊模具11前端為圓柱面，圓柱段長(zhǎng)度應(yīng)不小于葉片生產(chǎn)用楔形條等截面段的長(zhǎng)度。中間為近似圓錐面，圓錐段長(zhǎng)度與葉片生產(chǎn)用楔形條變截面段(斜角區(qū)域)長(zhǎng)度一致。圓錐段傾斜角ɑ與楔形條的倒角ɑ(如圖5)一致。后部為圓柱面，模具總長(zhǎng)度應(yīng)不小于葉片葉根圓柱段長(zhǎng)度。

螺栓套上部剛性控制墊塊制作方法與螺栓套下部剛性控制墊塊相同，采用真空吸注成型工藝。制作材料樹脂選用葉片生產(chǎn)用的灌注環(huán)氧樹脂，纖維織物選用葉片生產(chǎn)用的玻纖織物，優(yōu)選葉片葉根鋪層用的三軸向玻纖織物，層數(shù)2層，克重1200g/m²。

螺栓套上部剛性控制墊塊制作過程與下部墊塊類似，如圖3所示，在涂有脫模劑的墊塊專用模具11表面鋪設(shè)脫模布20，脫模布表面鋪放玻纖織物30，玻纖織物表布表面鋪設(shè)脫模布20，脫模布表面鋪放帶孔隔離膜40，帶孔隔離膜表面鋪放導(dǎo)流網(wǎng)50，導(dǎo)流網(wǎng)表面鋪放真空袋膜60。綜合考慮墊塊強(qiáng)度及厚度要求，優(yōu)選采用2層克重為1200g/m²的三軸向玻纖織物進(jìn)行制作。鋪放材料的過程中注意保持平整，不出現(xiàn)褶皺，尤其是在圓柱段到圓錐段及圓錐段到圓柱段的過渡位置處，每鋪一層材料應(yīng)當(dāng)用輔助工具搟平。

完成層鋪后抽真空脫除鋪層中的空氣，然后吸注樹脂，吸注完成后加熱模具固化。樹脂固化后，去除真空袋膜，導(dǎo)流網(wǎng)等輔材，將墊塊從模具中脫出，保留墊塊上下表面的脫模布。與下部墊塊類似，上部墊塊也需要打孔，孔徑及孔密度與下部墊塊一致，打孔后的墊塊32如圖4所示。

ss3.織物鋪放及控制墊塊放置

在織物鋪放前，取打孔的上部、下部墊塊31、32，除去墊塊表面的脫模布備用。如果墊塊尺寸過大，應(yīng)適當(dāng)修邊，以使得墊塊的大小能與葉片模具相匹配。對(duì)于上部墊塊，因有三個(gè)不同形態(tài)的部位，應(yīng)適當(dāng)修邊，使得前部圓柱段長(zhǎng)度與楔形條等截面段長(zhǎng)度一致，若長(zhǎng)度超過楔形條等截面段長(zhǎng)度，可能會(huì)在轉(zhuǎn)角處形成空隙，造成富樹脂區(qū)，影響最終葉片的性能。如果墊塊厚度較大，墊塊的邊角處應(yīng)適當(dāng)打磨出一定的斜角，以免造成其上下相鄰兩層織物間的局部空隙，引起樹脂富集，影響最終葉片性能。

按照葉片制造鋪層的工藝要求進(jìn)行織物鋪放(如圖5)，首先在涂有脫模劑的葉片模具10表面按照設(shè)計(jì)要求逐層鋪放玻纖織物30-1，每鋪一層玻纖織物均用輔助工具搟平，以保證織物表面平整。在完成螺栓套70下部所有鋪層之前，留出1到2層玻纖織物30-2，并在已完成的鋪層30-1表面放置螺栓套下部剛性控制墊塊31，然后鋪放螺栓套下部剩余的1到2層玻纖織物30-2。完成螺栓套下部鋪層后，按工藝要求放置螺栓套70和楔形條80。而后開始鋪放螺栓套上部鋪層，首先鋪放1到2層玻纖織物30-3，然后放置螺栓套上部剛性控制墊塊32。放置上部墊塊32的過程中，應(yīng)保證墊塊各處均與其下玻纖織物表面貼合，尤其是墊塊圓柱段到圓錐段及圓錐段到圓柱段過渡的位置，不能出現(xiàn)空隙。上部墊塊32放置完成后，開始按照設(shè)計(jì)要求逐層鋪放剩余的玻纖織物30-4，保證每一層織物表面平整。完成織物鋪層后，再依次鋪放脫模布20，帶孔隔離膜40，導(dǎo)流網(wǎng)50和真空袋膜60等輔材。

ss4.吸注樹脂

完成葉片所用鋪層及輔材布置后，開啟真空系統(tǒng)除去鋪層中的空氣。然后吸入灌注樹脂，因下部及上部墊塊表面均有開孔，樹脂可以穿過墊塊滲入到下面的織物鋪層中，避免造成浸潤(rùn)不良的狀況。

ss5.加熱固化

完成樹脂吸注后，開啟模具加熱系統(tǒng)，按照葉片制造工藝要求逐步升溫固化。固化完成后，去除鋪材，開始后面的腹板安裝，合模等制造工序，最終完成葉片制造。

本發(fā)明的風(fēng)電葉片制造方法通過在葉根鋪層內(nèi)部嵌入剛性墊塊來抑制柔軟的纖維織物變形。剛性控制墊塊因形態(tài)不同，分為螺栓套下部剛性控制墊塊和螺栓套上部剛性控制墊塊，下部墊塊以葉片模具的葉根圓柱段為模具進(jìn)行制造，得到的墊塊形狀與葉片模具有良好的匹配性。上部墊塊采用專用的模具制造，模具經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，可保證墊塊與螺栓套上部鋪層的貼合性。墊塊制作采用葉片生產(chǎn)用的灌注樹脂及玻纖織物，能有效保證墊塊與葉片本身的相容性，不出現(xiàn)界面問題。墊塊表面打孔處理，以使樹脂能順利透過墊塊，浸透其下面的織物鋪層，不影響葉片灌注樹脂過程。墊塊上下表面均有脫模布保護(hù)，可有效避免灰塵的污染，利于較長(zhǎng)時(shí)間的存放。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。