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长纤维复合材料叶片的生产工艺
长纤维复合材料叶片的生产工艺有如下3 种:
湿法成型(手糊成型)
手糊成型是一种传统的复合材料成型方法,主要工作是用手工完成的,不需要专门的设备,所用的工具也非常简单,但要求有一个成型的模具。随着复合材料的应用领域不断扩大,如绿色能源领域的风力发电,就要用到大量的复合材料浆叶。而目前这种大尺寸或超大尺寸的复合材料制件,大多是用手湖成型制造的。
手糊成型工艺过程是:先在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物,再在其上铺贴一层按要求剪栽好的纤维织物,用刷子,压辊或刮刀压挤织物,使其均匀侵渍并排除气泡后,再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物,反复上述过程直至达到所需厚度为止。然后,通过抽真空或施加一定压力使制件固化(冷压成型),有的树脂需要加热才能固化(热压成型),最后脱模得到复合材料制品。其手糊成型的工艺流程见图2 所示。
手糊成型工艺的优点:
⊙不需复杂的设备,只需简单的模具,工具,投资少,成本低;
⊙生产技术易掌握,人员只需经过短期培训即可进行生产
⊙复合材料产品不受尺寸,形状的限制,如:大型游船、圆屋顶、水槽等均可;
⊙ 可与其它材料(如金属、木材、泡沫等)同时复合制作成一体;
⊙对一些不宜运输的大型制品(如大罐,大型屋面)皆可现场制作。
手糊成型工艺的缺点:
⊙不能用来制造高性能产品,生产效率低、速度慢、生产周期长,对于批量大的产品不太适合;
⊙产品质量不够稳定, 影响质量的因素较多,如操作人员技能水平、制作环境、气候变化等;
⊙生产环境差、气味大、加工时粉尘多、劳保非常重要。
手糊成型工艺的优点是其它工艺方法所不能替代的,其存在的缺点,须在操作过程中不断克服及改进。
干法成型(预浸料成型)
预浸料成型属新新技术。纤维先制成预浸料,现场铺放,加温(或常温)加压固化,其生产效率高,现场工作环境好。
真空灌注成型工艺
真空灌注成型工艺是最新发展的叶片成型方法。它将纤维预成型体置于模腔中,然后注入树脂,加温加压成型。它是目前世界上公认的低成本制造方法,发展迅速,应用广泛。
结束语
近年来,长纤维复合材料代替钢铁在各领域中(如航空、船舶、汽车、地铁等)的采用越来越多,这主要是高的比强度和比刚度,抗腐蚀性,工艺简单,设备投资低,生产周期短等显著优点。
为什么长纤维复合材料会受到如此青睐?这也许要从材料科技的总体发展趋势来理解。现在,单一材料包括金属,无机非金属和有机高分子材料,在性能上继续实现重大突破的余地已经有限,但现代高新技术,却对材料提出了愈来愈高的要求,这就促使人们去研究开发更新的和更高效的材料。
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