真空导入工艺在风电叶片领域的应用与研究

28

2011年第3期

TIANJINSCIENCE&TECHNOLOGY

创新技术

郝志勇（天津东汽风电叶片工程有限公司天津300456）

真空导入工艺

在风电叶片领域的应用与研究

【摘

要】介绍了真空导入工艺的概念和真空导入的基础理论，对叶片制作过程中真空导入的压缩行为进行了研究，得出了叶根区域一个拟合二次函数，结果表明叶片成型在树脂的真空导入过程中始终受到很数据指出真空导入工艺叶片质量更高。大的负压。对真空树脂导入工艺和手糊工艺制作叶片进行了比较，

【关键词】复合材料真空导入风电叶片手糊工艺

太高，这样可以使树脂能够快速的充满整个模具；

l———注射长度，指树脂进料口与到达出料口之间的距离，距离长当然所需的时间长；

DP———压力差，体系内与体系外压力差值越大，对树脂的驱动力也越大，树脂流速越快，当然所需导入时间也越短；

k———渗透性，指玻纤、夹心材料等对树脂浸润好坏的参数。k值大说明浸润好，像连续毡、多向毡要比方格布、短切毡易被树脂浸润。因此为了使树脂在增强材料被压实的情况下能方便地充满体系，一般认为应设置一些导流槽，比如在夹心泡沫上下打孔等。

在达西定律中，树脂被认为是不可压缩的、其粘度不随切变速度影响的牛顿流体。

0引言

真空导入工艺（Vacuuminfusionprocess），简称VIP，在模

具上铺“干”增强材料（玻璃纤维、碳纤维、夹心材料等），然后用真空袋进行密封，并将体系抽至真空状态，在模具型腔中形成一个负压，再利用真空产生的压力把树脂通过预铺的管路压入纤维层中，让树脂浸润增强材料最后充满整个模具。[1-2]制品固化后，揭去真空袋材料，从模具上得到所需的复合材料制品。由于这种工艺是从国外引入，所以在命名上有多种称呼，如：真空导入、真空灌注、真空注射等。工艺模型如图1所示。

2真空导入的压缩行为研究

在真空导入工艺中，最终产品的厚度和纤维含量也是关键

由于真空袋是柔性的，不能直接控制制品的厚度，制控制内容。

品的厚度及制品中纤维的含量与体系真空压力对预制件的压缩行为有关，包括纤维在真空压力下的压缩和松弛行为，以及纤维和树脂间的相互作用。研究表明，制品的厚度与树脂的流动方向有着密切的关系，离开真空源越远，制品中的树脂含量

图1

真空导入工艺模型

越高，相应纤维含量越低，制品越厚。在真空导入工艺中预制件受到的外压是大气压（Patm），这个压力由树脂压力（Pr）和纤维）（公式2）。结构支撑（Pf

Patm=Pr+Pf

（2）

树脂在进口处的压力为1个大气压（1Patm），其流动前锋的压力为零，树脂压力从真空源处到进口处，其压力是从零到1个大气压的梯度分布，离开出口处越远树脂压力越大，相应预制件受到的压力越小，纤维受压缩也越小，厚度也较大。在树

（l）

脂到达出口处后，关闭树脂进口，而继续保持真空出口，使树脂压力稳定地减少，从而使预制件进一步压缩，可减缓厚度不均的现象。

风电叶片的制作由于其表面积较大，采用真空导入工艺时要安排几个进胶口和布置较多的抽气口，灌注完全后，关闭进

收稿日期：2011-05-09

胶口，保持真空压力直到完全固化。以1.5WM某型号叶片为

真空导入工艺是近20年来发展的低成本制造工艺，尤适直到近几合于大型产品的制造。然而在风电叶片领域的应用，年才得到了发展。

1真空导入理论[3]

在真空导入工艺中，主要是采用达西定律（Darcy'sLaw）

（即公式l）来描述树脂流过预制件的过程。

t=l2h（/2k·DP）

t———导入时间，由4个参数来决定；

h———树脂粘度，从公式上可以看出，所用树脂的粘度低，则所需导入时间就短，因此真空导入所用的树脂粘度一般不能

第1页下一页