葉片真空灌注工藝樣件尺寸與纖維孔隙的影響分析

　　0 引言
　　隨著能源危機(jī)日趨嚴(yán)重，風(fēng)能作為一種清潔、可再生的能源日益受到重視。作為風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一的復(fù)合材料葉片，目前多數(shù)采用真空灌注工藝。真空灌注工藝是將纖維等增強(qiáng)材料鋪設(shè)到模具上，再鋪上具有密封功能的真空輔助系列，在抽真空后的負(fù)壓下導(dǎo)入樹脂浸透增強(qiáng)材料并固化成型的工藝。
　　當(dāng)前也有不少關(guān)于葉片的真空灌注成型工藝方面的研究。董鋒巖[1] 簡(jiǎn)述了我國(guó)復(fù)合材料風(fēng)電機(jī)組葉片的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)葉片材料體系、灌注成型工藝進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述；李傳勝、周利峰、張錦南[2] 對(duì)真空灌注工藝的技術(shù)原理、工藝要求等進(jìn)行了探討，提出了影響灌注工藝的幾點(diǎn)重要因素；齊大偉、寧榮昌、凌輝[3] 對(duì)用于真空灌注工藝的樹脂體系研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述；Scott M Rossell [4] 通過真空灌注實(shí)驗(yàn)測(cè)定了3 種增強(qiáng)材料在不同纖維體積含量下的滲透率，提出了混合增強(qiáng)材料疊加滲透率的推算方法，并通過實(shí)際葉片灌注予以驗(yàn)證。彭家順、高建勛[5] 研究了真空灌注工藝管路布置以及孔隙的形成。
　　通常，研發(fā)新葉片時(shí)需要先做根端灌注試驗(yàn)，確認(rèn)設(shè)計(jì)的最厚布層區(qū)可以被浸透后，才可以做全尺寸葉片的灌注試驗(yàn)。本文著重討論了葉片根端灌注中橋架與孔隙的影響。
　　1 真空灌注孔隙的形成與影響
　　樹脂在纖維內(nèi)的流動(dòng)可分為樹脂在纖維束之間的流動(dòng)和在纖維束內(nèi)部纖維單絲之間的流動(dòng)，即宏觀流動(dòng)與微觀流動(dòng)[6-7]。纖維束間的孔隙比較大，形成的孔隙稱為宏觀孔隙；而纖維單絲之間的孔隙較小，形成的孔隙為微觀孔隙；前后者的動(dòng)力分別為動(dòng)壓力和毛細(xì)壓力。兩種孔隙引起的流動(dòng)速率的不同會(huì)導(dǎo)致纖維布層出現(xiàn)不同程度浸漬不良，從而形成白斑。
　　此外，還有表層纖維布與真空材料之間形成的間隙。
　　樹脂在表層纖維布與真空材料形成的間隙以及在纖維布層中流動(dòng)的速率不同會(huì)產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象導(dǎo)致纖維布層出現(xiàn)不同程度的“包絡(luò)”現(xiàn)象，形成白斑。