专利名称：：一种2.0mw风力机叶片碳纤维大梁的制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种风力机叶片制造领域，具体的讲是一种2.0MW风力机叶片碳纤维大梁的制造方法。
背景技术：
：风能取之不尽，用之不竭，相对于其它可再生能源,如太阳能、氢能、海洋能、地热能和生物能等，目前只有风力发电的技术成熟程度和发电成本与常规能源最接近。风力机是风力发电技术中的大型动力装备。风力机的设计加工与运行控制水平是衡量一个国家利用新能源与可再生能源技术水平的重要标志。人类利用风能从远古开始,然而将空气动力学应用于风力机设计则从20世纪70年代开始30年来风力机设计水平及风力发电技术取得较大进展。单机容量为兆瓦以上的风力机成为国际风电市场的主流。荷兰、德国、丹麦、瑞典、英国、意大利及美国等，无论在风电技术基础理论研究力度，还是在风电市场占有率上都处于国际领先水平。我国风电研究及应用起步较晚，近年来在引进和吸收国外成熟技术同时，逐步加大了自主开发的力度，风能技术的领域的难点主要在风力机叶片的设计和风力机控制系统的设计。其中，叶片的设计是风力机设计的主要内容。目前主流的多兆瓦风力发电机叶片多采用全玻璃纤维增强，但是随着叶片大型化方向的发展，采用更高模量的材料的趋势也越来越明显，其中，又以碳纤维增强的复合材料为主。碳纤维大梁作为风力发电机叶片的重要组成部件，率先应用到了国内2.0MW的风力机叶片上，但一般碳纤维预浸料在铺层时，层间比较松懈，对于2.0MW叶片的大梁来说，铺层达到56层，在一次铺层成型后，再抽真空，很难将层间的气泡全部抽出。而在航空或其它领域，可以采用铺3层抽一次真空的方法这样就能保证气泡能被全部抽出。但对于一般的制造企业来说，这种抽真空方法既耗时又浪费原材料(真空辅助材料)，提高了生产成本。尤其对于铺层达到56层的碳纤维预浸料来说，浪费非常严重。本领域迫切希望得到一种生产成本低，可以快速抽真空从而生产风力机叶片碳纤维大梁的方法。
发明内容本发明的目的是提供一种2.0MW风力机叶片碳纤维大梁的制造方法，该方法一次成型，不需反复抽真空，适用于所有采用碳纤维预浸料做风力发电机叶片的大梁制作工艺。为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案-本发明所述的一种风力机叶片碳纤维大梁的制造方法如下-首先在碳纤维大梁模具屮进行铺层将在环氧类树脂中进行过预浸料的碳纤维进行铺层，预浸料的方式为单面预浸料，另一面设有碳纤维干纱；其次在每次铺层时将层间气泡排除由预浸料中间向边缘呈±45°方向挤压出层间气泡；再次，56层铺层全部铺完后，打上真空膜，进行抽真空在35'C温度条件下抽真空1小时，再在1小时内缓慢升温到7(TC，再用1小时缓慢升温到8(TC，在8CTC温度条件下保温2小时，然后再缓慢升温到11(TC，保温4小时最后，自然降温，脱模即得到风力机叶片碳纤维大梁。进一步地，将层间气泡排除是采用手或者用橡胶滚筒由预浸料中间向边缘呈士45度方向挤压出层间气泡。进一歩地，所述环氧类树脂是指缩水甘油醚类环氧树脂。进一步地，在铺层时对碳纤维预浸料通过张力工具施予张力。本发明的技术效果在于本发明在铺层时通过张力工具对碳纤维预浸料施予张力，这样，可以使铺层更为顺利，而且可以尽可能的减少层间气泡，，操作简便，快捷；在每层铺层时，需要正确的排除气泡，针对碳纤维预浸料的材料特性，采用沿预浸料中线，向边缘呈±45°方向排除，可以最大限度的保证层间没有气泡；同时本发明的预浸料为了在铺层结束时，能将未排尽的气泡抽走，只采用单面预浸料树脂膜，这样另外一面就有部分的碳纤维干纱，这样在加热固化时，必须在树脂粘度最低时能将所有的碳纤维干纱浸透，从而保证产品的质量，因此，本发明抽真空加热过程就尤为重要，本发明采用的加热时间、温度充分考虑了碳纤维干纱浸透，从而显著提高了产品质量。本发明提供的快速铺层方法，一次成型，不需反复抽真空，对本领域来说，极大的降低了生产成本，提高了产品成品质量。图l为本发明在铺层时对碳纤维预浸料施予张力的示意图。图2为本发明中采用手或者滚筒赶走层间气泡的方向示意图。图3为本发明铺层结束后抽真空进行加温固化的固化升温曲线示意图。具体实施例方式现结合及具体实施方式对本发明作进一步说明如图1为本发明在铺层时对碳纤维预浸料施予张力的示意图，首先在碳纤维大梁模具中进行铺层将在环氧类树脂中进行过预浸料的碳纤维进行铺层，预浸料的方式为单面预浸料，另一面设有碳纤维干纱，对碳纤维预浸料施予张力使用的张力工具如图1所示，类似一根中间横杆，横杆中部固设有两根平行的稍短于中间横杆的两侧横杆，施与张力时，由两人分别握住张力工具的中间横杆的手柄，高度略高于碳纤维大梁模具，将碳纤维预浸料按照1、2、3、4箭头所示方向施与张力，两人缓慢向前行走，同时后面设有专人将铺好的每层层间气泡排除，施与张力人员的速度与后面排除气泡人员的速度一致，速度主要取决于赶气泡人员的速度。如图2为本发明中采用手或者滚筒赶走层间气泡的方向示意图，赶气泡的方式如图2上箭头方向所指由预浸料中间向边缘呈土45度方向挤压出层间气泡，可以直接用手或者用橡胶滚筒，使预浸料与下层紧贴，不留气泡。如图3为本发明铺层结束后抽真空进行加温固化的固化升温曲线示意图，当56层全部铺完后，打上真空膜，进行抽真空，此时开始记为图3升温曲线的起点。为了将预浸料中的水分等排除，必须在35'C抽真空1小时，然后在1小时内缓慢升温到70°C,再用1小时缓慢升温到8(TC，目的是防止升温过快，温度过高影响产品质量，在80'C下保温2小时，在此温度下树脂粘度比较低，目的是使树脂能将所有碳纤维干纱浸透，然后再缓慢升温到ll(TC，保温4小时，最后自然降温，脱模即得到风力机叶片碳纤维大梁。大梁在铺层时的各层的厚度、长度等如下表所示;<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>生产出来的大梁作为2.0MW的风力发电机叶片大梁，经对样品做试验测算，使用碳纤维大梁的风力发电机叶片总重量在5900±50Kg，远远低于全玻璃纤维的设计(约8000Kg)，整套电机叶片更是能减少6000Kg的质量，不但大为降低了生产成本，也降低了叶片对电机的负载，达到了国际先进水平，而且其产品性能更为优越。权利要求1、一种2.0MW风力机叶片碳纤维大梁的制造方法，其特征在于按照下述工艺步骤进行首先在碳纤维大梁模具中进行铺层将在环氧类树脂中进行过预浸料的碳纤维进行铺层，预浸料的方式为单面预浸料，另一面设有碳纤维干纱；其次在每次铺层时将层间气泡排除由预浸料中间向边缘呈±45°方向挤压出层间气泡；再次，56层铺层全部铺完后，打上真空膜，进行抽真空在35℃温度条件下抽真空1小时，再在1小时内缓慢升温到70℃，再用1小时缓慢升温到80℃，在80℃温度条件下保温2小时，然后再缓慢升温到110℃，保温4小时最后，自然降温，脱模即得到风力机叶片碳纤维大梁。2、根据权利要求1所述的风力机叶片碳纤维大梁的制造方法，其特征在于所述步骤中将层间气泡排除是采用手或者用橡胶滚筒由预浸料中间向边缘呈±45°方向挤压出层间气泡。3、根据权利要求1所述的风力机叶片碳纤维大梁的制造方法，其特征在于所述环氧类树脂是指縮水甘油醚类环氧树脂。4、根据权利要求1所述的风力机叶片碳纤维大梁的制造方法，其特征在于在铺层时对碳纤维预浸料通过张力工具施予张力。全文摘要本发明公开了一种2.0MW风力机叶片碳纤维大梁的制造方法首先在碳纤维大梁模具中进行铺层将在环氧类树脂中进行过预浸料的碳纤维进行铺层，预浸料的方式为单面预浸料，另一面设有碳纤维干纱；其次在每次铺层时将层间气泡排除；再次，56层铺层全部铺完后，打上真空膜，进行抽真空在35℃温度条件下抽真空1小时，再在1小时内缓慢升温到70℃，再用1小时缓慢升温到80℃，在80℃温度条件下保温2小时，然后再缓慢升温到110℃，保温4小时，最后，自然降温，脱模即得到风力机叶片碳纤维大梁。本发明提供的快速铺层方法，一次成型，不需反复抽真空，对本领域来说，极大的降低了生产成本。文档编号F03D11/00GK101526070SQ200910028100公开日2009年9月9日申请日期2009年1月15日优先权日2009年1月15日发明者周忠平申请人:南通东泰电工材料有限公司