一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管的制作方法

本发明涉及复合材料真空灌注成型
技术领域：
，尤其涉及一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管。
背景技术：
：随着复合材料技术的飞速发展，用于纤维增强复合材料的结构件也在不断发展，复合材料结构件的性能和质量越来越重要。现有技术中，复合材料成型结构件主要由真空灌注工艺成型而成，而现有技术中真空灌注工艺影响因素复杂多变，成型后的构件包含多种质量缺陷，而成型结构件灌注导流管下发白现象尤为常见。复合材料主要由基体和增强体组成，纤维增强复合材料则主要由基体树脂和增强纤维组成，使基体材料及增强材料在性能上取长补短，产生协同效应，满足实际应用的要求。复合材料的基体通常使用热塑性树脂或热固性树脂，虽然这种材料的强度和模量都比较低，但由于其良好的粘弹性和弹塑性，可承受较大的应变，基体树脂通过和纤维表面上的粘结力、截面上的剪切应力，支撑纤维、传递载荷、均匀载荷。复合材料作为各种终端产品结构件的重要组成部分，其质量决定着结构件的性能和寿命，而结构件的质量及性能主要由组成结构件的复合材料性能及其成型工艺来决定。对于选定复合材料的风力发电叶片及船舶等大型结构件来说，保证叶片或船舶的整体质量和性能的关键就取决于结构件的成型工艺。目前风电叶片、船舶所用复合材料以玻璃纤维复合材料占主要地位，通过真空灌注工艺灌注而成，真空灌注工艺对于制品的品质影响因素复杂多变，成型后的构件可能包含多种质量缺陷，而灌注导流管其流道下发白现象尤为常见，其流道下发白原因之一为导流管内树脂放热温度过高。这样的缺陷严重影响结构件的质量和性能，最终影响终端产品的使用寿命及风险。本发明提出一种解决方法，藉由降低导流管内树脂总量，进而降低固化反应时树脂的放热量，有效解决导流管下发白的问题，实验灌注证明此方案不影响实际真空灌注成型效率，具有良好的灌注效果，对于保证和提高复合材料终端产品结构件的实际应用具有重要的现实意义。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的缺陷，提供一种灌注效果好、可重复利用且能够有效避免管道壁发白、材料浪费的复合材料真空灌注工艺成型用导流管。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明提供了一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管，包括导流管本体1，所述导流管本体1的弧形截面为劣弧形结构，所述导流管本体1的左右两端分别水平设置有与其一体成型的左底板2和右底板3，所述左底板2和右底板3相对的一端位于所述导流管本体1下方位置。进一步地，在所述的复合材料真空灌注工艺成型用导流管上，所述左底板2和右底板3相对的一端上沿所述导流管主体1延伸方向等间距设有多个导流孔4。进一步优选地，在所述的复合材料真空灌注工艺成型用导流管上，所述导流孔4的孔径为15-20mm，相邻两导流孔4的间距为20-30mm。进一步地，在所述的复合材料真空灌注工艺成型用导流管上，所述导流管由材质为塑料、复合塑料材料、金属或非金属材料制成。进一步地，在所述的复合材料真空灌注工艺成型用导流管上，所述导流管本体1弧形截面的弧度大小为0.2-0.8πrad。进一步地，在所述的复合材料真空灌注工艺成型用导流管上，所述导流管本体1的半径为15-25mm，其管壁的厚度为1.0-2.5mm。进一步地，在所述的复合材料真空灌注工艺成型用导流管上，所述左底板2、右底板3的宽度与所述左底板2和右底板3之间的间距大小相同，为12-20mm。进一步地，在所述的复合材料真空灌注工艺成型用导流管上，所述左底板2和右底板3的厚度为厚度为1.0-2.5mm。作为本发明的一个替代技术方案，本发明还提供了一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管，与上述导流管本体1的弧形截面为劣弧形结构不同的是，该替代技术方案中导流管本体1的横截面为三角形结构，所述导流管本体1的左右两端分别水平设置有与其一体成型的左底板2和右底板3。作为本发明的另一个替代技术方案，本发明还一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管，与上述导流管本体1的弧形截面为劣弧形结构不同的是，该替代技术方案中所述导流管本体1的横截面为矩形结构，所述导流管本体1的左右两端分别水平设置有与其一体成型的左底板2和右底板3。进一步地，在所述的复合材料真空灌注工艺成型用导流管上，所述导流管本体1的弧形截面为长方形或正方形结构。本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本发明的复合材料真空灌注工艺成型用导流管，创造性的将导流管本体设置为劣弧形结构，并在其两底端分别设置地板，使得本申请导流管内部的截面积相比现有导流管的截面积减低了10-90％，同时树脂固化反应放热峰温度随内部填充树脂量减少而降低，导流管内树脂放热峰较现行技术导流管管内树脂放热峰温度小于10以上，有效避免了复合材料层因导流管内树脂放热高温而产生的发白现象，同时为实际生产应用节约一定树脂用量，减少不必要的废料。附图说明图1为现有技术中导流管的结构示意图；图2为本发明一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管的结构示意图；图3为本发明一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管的俯视结构示意图；图4为本发明一种横截面为三角形结构的导流管的结构示意图；图5为本发明一种横截面为长方形形结构的导流管的结构示意图；图6为本发明一种横截面为正方形形结构的导流管的结构示意图；图7为采用现有导流管下方复合材料样品的光学显微镜图；图8为采用采用劣弧型导流管下方复合材料样品的光学显微镜图；图9为采用现有导流管和采用本发明劣弧型导流管的进胶量与时间曲线图；图10为采用现有导流管和采用本发明劣弧型导流管内树脂放热温度与时间曲线图。具体实施方式在树脂灌注生产过程中，对于不同基体不同材料结构件需要选择合适的工艺方法，而现有技术中在如何选择合适的工艺方法没有进行深入研究。本发明针对这一问题进行研究，也通过一定实验数据及理论依据，提出了一种如何进行设计合适的工艺成型构件，对于改善复合材料发白缺陷具有良好的指导意义及良好的技术效果，同时也为实际生产应用中节省基体材料。具体地，本发明所提出的导流管的截面积为其在真空灌注应用中内部填充树脂量比现有技术中降低10％-90％(现行技术导流管设计样式如图1所示)，本发明导流管的横截面为劣弧形结构、三角形结构、长方形或正方形结构，或其它横截面积比现有导流管的横截面积小10％-90％的任何形状的结构。同时树脂固化反应放热峰温度随内部填充树脂量减少而降低，减低复合材料层因导流管内树脂放热高温而产生的发白现象，同时为实际生产应用节约一定树脂用量，减少不必要的废料。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。实施例1如图1所示为现有技术中的真空灌注用导流管，其由导流管本体1和设置在导流管本体1底端两侧的底板2和底部3组成，导流管本体1的截面为优弧形结构，在采用该中导流管进行真空灌注时，导管内树脂固化反应放热峰温度较高，使得导管复合材料层因导流管内树脂放热高温而产生的发白现象，降低了导流管的使用寿命，且存在一定树脂的材料浪费。如图2所示，为本实施例提供的一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管，包括导流管本体1，导流管本体1的弧形截面为劣弧形结构，导流管本体1弧形截面的弧度大小为0.2-0.8πrad，导流管本体1的左右两端分别水平设置有与其一体成型的左底板2和右底板3，左底板2和右底板3相对的一端位于导流管本体1下方位置，也就是说导流管本体1的两端分别与左底板2和右底板3的上端面中部连接，使左底板2和右底板3相对的一端延伸至由导流管本体1所形成的圆形圈内。在本实施例的复合材料真空灌注工艺成型用导流管上，如图3所示，左底板2和右底板3相对的一端上沿导流管主体1延伸方向等间距设有多个导流孔4，其中导流孔4的个数可根据产品的规模大小进行设置；且导流孔4的孔径为15-20mm，相邻两导流孔4的间距为20-30mm；优选地，导流孔4的孔径为16-18mm，相邻两导流孔4的间距为22-26mm。这样在真空灌注时，树脂基体能够从左底板2和右底板3之间的开口以及导流孔4足量、快速、均匀的沿着导流管导入待灌注产品上，提高树脂灌注效果。于上述技术方案的基础上，在本实施例的复合材料真空灌注工艺成型用导流管中，导流管由材质为塑料、复合塑料材料、金属或非金属材料制成。优选的采用复合塑料材料或金属材料制成；更为优选地，采用聚丙烯树脂材和聚乙烯树脂混合材质制成，聚丙烯树脂材质偏软，聚乙烯树脂材质偏硬，将二者按一定的比例混合制得的导流管，不仅耐热、耐低温冲击性能优越，同时还能保持良好的刚性。于上述技术方案的基础上，在本实施例的复合材料真空灌注工艺成型用导流管中，导流管本体1弧形截面的弧度大小为0.4-0.6πrad；优选地，导流管本体1弧形截面的弧度大小为0.5πrad。采用劣弧形截面的导流管，能够使得导流管内部的截面积相比现有导流管的截面积减低10-90％，导流管内树脂放热峰较现行技术导流管管内树脂放热峰温度小于10以上，有效避免了复合材料层因导流管内树脂放热高温而产生的发白现象。于上述技术方案的基础上，在本实施例的复合材料真空灌注工艺成型用导流管中，导流管本体1的半径为15-25mm，其管壁的厚度为1.0-2.5mm；优选地，导流管本体1的半径为22mm，其管壁的厚度为2.2mm。左底板2、右底板3的宽度与左底板2和右底板3之间的间距大小相同，均为12-20mm，其中左底板2和右底板3之间的间距是指导流管开口的宽度。左底板2和右底板3的厚度为厚度为1.0-2.5mm。实施例2如图4所示，与上述劣弧形结构的导流管不同的是，本实施例提供了一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管，本实施例导流管本体1的横截面为三角形结构，所述导流管本体1的左右两端分别水平设置有与其一体成型的左底板2和右底板3。该三角形结构的导流管的水平高度为17-22mm；左底板2和右底板3的宽度均为15-22mm；左底板2和右底板3相对端之间的间距为15-16mm。导流管本体1、左底板2和右底板3的厚度为1-2.5mm。实施例3如图5所示，与上述劣弧形结构的导流管不同的是，本实施例提供了一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管，该替代技术方案中所述导流管本体1的横截面为张方形结构，所述导流管本体1的左右两端分别水平设置有与其一体成型的左底板2和右底板3。该长方形结构的导流管的水平高度为17-22mm；左底板2的宽度、右底板3的宽度与左底板2和右底板3相对端之间的间距相等，为20-25mm。导流管本体1、左底板2和右底板3的厚度为1-2.5mm。实施例4如图6所示，与上述劣弧形结构的导流管不同的是，本实施例提供了一种复合材料真空灌注工艺成型用导流管，所述导流管本体1的弧形截面为的正方形结构，该正方形结构的导流管的水平高度为20-25mm；左底板2的宽度、右底板3的宽度与左底板2和右底板3相对端之间的间距相等，为20-25mm。导流管本体1、左底板2和右底板3的厚度为1-2.5mm。性能测试：1)抛光检测：以现有技术的导流管为对比例，以本发明实施例1导流管为测试例，分别将现有技术的导流管和本发明实施例1的导流管应用于厚件灌注上，将导流管下方的复合材料裁切下来并进行抛光，抛光完的样品分别经由光学显微镜观察玻纤层发白状况：如图7所示，为采用现有导流管所制的复合材料样品，样品抛光后的光学显微镜观察图，发白层(亮度较暗处)约为5～7层；图8所示，为采用劣弧型导流管所制的复合材料样品，样品抛光后的光学显微镜观察图，发白层(亮度较暗处)约为1～2层。2)灌注效率测试：以现有技术的导流管为对比例，以本发明实施例1导流管为测试例，分别将现有技术的导流管和本发明实施例1的导流管应用于厚件灌注上进行灌注效率测试。如图9所示，为现有导流管与实施例1劣弧型导流管复合材料灌注效率曲线比较图，经由实验比较后，采用劣弧型导流管灌注复合材料的进胶量曲线符合采用现有导流管灌注复合材料的进胶量曲线，证明采用劣弧型导流管灌注复合材料的灌注效率与采用现有导流管灌注复合材料的灌注效率一致。3)管内树脂放热温度测试：以现有技术的导流管为对比例，以本发明实施例1-4的导流管为测试例，分别将现有技术的导流管和本发明实施例1-4的导流管应用于厚件灌注上，并分别进行导流管内树脂放热峰温度测试，具体测试结果下表一所示：表一导流管内树脂放热峰温度测试结果导流管型试管内树脂放热峰温度(℃)实施例1劣弧形导流管118.8实施例2三角形导流管123.6实施例3长方形导流管134.3实施例4正方形导流管136.9对比例现行技术导流管157.5经由测试后，本发明实施例1-4所提供的导流管其管内树脂放热峰较现行技术导流管管内树脂放热峰温度小于20℃以上，本发明导流管有效减缓流道下发白的效应。此外，以现有技术的导流管为对比例，以本发明实施例1的导流管为测试例，分别将现有技术的导流管和本发明实施例1的导流管应用于厚件灌注上，测试导流管管内树脂放热温度与时间变化关系。如图10所示，为导流管管内树脂放热温度与时间曲线比较图，经由热电偶计记录导流管管内树脂放热温度，劣弧型导流管管内树脂放热峰温度明显低于现有导流管管内树脂放热峰温度，现有导流管管内树脂放热峰最高温度:157.5℃，实施例1劣弧型导流管管内树脂放热峰最高温度:118.8℃。综上可知，经由上述1)、2)和3)测试得知导流管在单位长度下的截面积比现有技术中降低40％～60％且制造材质为pp与pe复合塑料材料的任意导流管设计型试(如图2-6所示，但样式不限于此)，可以在不影响现有工艺效率下，有效降低因导流管内树脂放热温度过高所造成复合材料层的发白现象。经由测试后，其管内树脂放热峰较现行技术导流管管内树脂放热峰温度小于20℃以上，可以明显地看出此导流管对于减缓流道下发白的效应。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。当前第1页12