采用長纖維熱塑性復(fù)合材料注塑替代手工成型生產(chǎn)小型風(fēng)電葉片的研究分析

　　3.2 電鏡實驗。將制品截斷，截面處電鏡照片如圖6 所示。

　　對A 型葉片成品斷裂部位經(jīng)過電鏡掃描觀察，其纖維和樹脂之間的包覆情況非常緊密，沒有出現(xiàn)纖維拖出現(xiàn)象。
　　3.3 力學(xué)性能。對制品進(jìn)行掛重實驗，將葉片根部固定于實驗臺車臂上，最大靜載荷砝碼測試值選為300kg 時，勻速上升至1.8m高度后，葉片的根端部(90cm 端處) 逐漸開始出現(xiàn)斷裂紋發(fā)生與增大擴(kuò)展，直至最終斷裂，此時葉片疲勞斷裂強(qiáng)度認(rèn)為己經(jīng)達(dá)到最大極限值。實驗過程如圖7 所示。
　　3.4 重量控制。通過合理設(shè)計注塑工藝參數(shù)，可以注塑生產(chǎn)出合格的熱塑性復(fù)合材料葉片產(chǎn)品，每個葉片重量為3780g，公差為±15g，完全達(dá)到葉片設(shè)計的疲勞斷裂強(qiáng)度要求。
　　3.5 噪聲。注塑產(chǎn)品表面質(zhì)量較手糊工
　　藝更優(yōu)良，各葉片一致性、穩(wěn)定性大幅提高，葉片氣動外形與設(shè)計數(shù)據(jù)偏差小。故相比手糊成型葉片，注塑成型葉片噪聲大幅度降低，A 型葉片目前測量結(jié)果為35dB 以下。
　　總之，根據(jù)上述測試結(jié)果，在注塑加工成型后，長玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(PPLGF40)制品中的長纖維(LGF) 的最小保留長度會較大( ＞ 3.4 ～ 5.8mm)，明顯大于其臨界尺寸Lo=1.083mm，并且在制件內(nèi)可以形成相互纏結(jié)纖維的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。纖維(LGF) 增強(qiáng)效應(yīng)更加明顯，纖維拔出功更大，沖擊強(qiáng)度會更高。 纖維頭端部的應(yīng)力集中點也是裂紋引發(fā)點，容易造成應(yīng)力開裂，從而使抗沖擊韌性下降。由于長玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料葉片制品中的纖維最小保留長度(Lo) 較長，纖維頭端部數(shù)量則會顯著減少，應(yīng)力開裂減少，從而使剛性強(qiáng)度、抗沖擊韌性，以及載荷能量吸收同時得到顯著提高。
　　由此可見，長纖維熱塑性復(fù)合材料完全能夠滿足小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的使用要求，是實現(xiàn)替換手糊成型工藝的理想材料。

　　4. 結(jié)論和展望
　　用長玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料制備風(fēng)能復(fù)合材料葉片，具有更好的力學(xué)機(jī)械性能和成型加工性能，特別是密度低、高剛性、耐低溫抗沖擊性好、耐蠕變好，質(zhì)量控制可靠，產(chǎn)品綜合成本降低約30%，因而取代用手糊成型工藝加工的風(fēng)電葉片是風(fēng)電行業(yè)未來的發(fā)展方向。
　　這一成果為國內(nèi)實現(xiàn)小型風(fēng)能熱塑性復(fù)合材料葉片產(chǎn)品的高性能化、國產(chǎn)化奠定了重要基礎(chǔ)，具有十分重要科研意義和巨大經(jīng)濟(jì)價值，必將為我國風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)集成技術(shù)與小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)發(fā)展做出更大貢
獻(xiàn)。

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