一种高极性表面楔形件的稳定量产方法与流程

本发明属于复合材料拉挤成型，具体涉及一种高极性表面楔形件的稳定量产方法。

背景技术：

1、风电行业中，楔形件作为叶片根部螺栓套间的填充部件，其主要性能要求为其制品在经过二次灌注成型后，其表面与叶片其他材料之间的界面结合力较高，以避免在叶片运行过程中，因界面结合力不足造成螺栓套被拔出问题。通常使用楔形件的制品的层间断裂韧性g1c进行衡量，其与其他材料间的界面结合力强弱，g1c值越高，其界面结合力越强。目前批量应用的根部楔形件，其g1c值一般在800-1200j/m2。

2、随着风电叶型的大型化，对于叶片根部的载荷要求越来越高，其材料间的界面结合力要求也越来越高。目前市场上的楔形件表面结合力不能满足大型风电叶片的设计使用需求。根据设计研究，需要楔形件表面具有更高的极性，促使其g1c值超过1600j/m2。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供涉及一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，通过纤维膨体化、热固化优化、和表面处理等方式，提高楔形件制品表面极性和粗糙度，提高制品界面结合性能，促使其g1c值达到1600j/m2以上。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、本发明提供的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，包括以下步骤：将玻璃纤维膨体化、穿纱、浸胶、预成型、固化、断切、表面处理和斜切工序，完成制备。

4、进一步的，玻璃纤维膨体化，采用空气喷射法，将无捻粗纱在张力为2~5n，和/或，在喷咀里受到0.6~0.8mpa的压力情况下喷出得到膨体纱。

5、进一步的，膨体纱是无捻粗纱体积的2~3倍。

6、进一步的，浸胶采用的浸胶液，按照重量份数计算，包括如下组分：双酚a型环氧树脂90~110份，酸酐类固化剂100~120份，大分子偶联剂0.5~2份和聚酯蜡0.5~1份。

7、进一步的，浸胶液的初始粘度为900~1200mpas。

8、进一步的，浸胶液在使用前，通过预处理手段，使其粘度增加到1800~2200mpas，并在浸胶过程中，维持这个粘度。

9、进一步的，预处理手段包括加热和/或高速混合。

10、进一步的，预处理手段采用高速混合，混合时间为20~30min，混合转速为1800~1300rpm/min。

11、进一步的，高速混合的各项参数符合以下计算模型：

12、v2=k·rpm)n·tm+v1

13、其中：

14、v2是目标粘度；

15、v1是初始粘度；

16、t是混合时间；

17、rpm是搅拌转速；

18、k是一个与树脂特性相关的常数；

19、n和m是待定的指数。

20、这个公式表示，目标粘度v2是初始粘度v1加上由搅拌转速rpm 和混合时间t引起的变化，k是一个常数，反映了材料本身的特性。本发明通过实验，拟合曲线来确定k、n和m的值。

21、在本发明中，由于表面楔形件的厚度和宽度尺寸较大，生产过程中浸胶液的粘度波动加大，会引起制件内部产生裂纹、直线度波动和缺边掉粉等质量问题。本发明提供的浸胶液，混合后初始粘度为900~1200mpas，需要对浸胶液进行高速混合，促使浸胶液的粘度进一步增加至1800~2200mpas左右，从而解决上述产品质量问题；若高速混合时间过长或转速过快，均会导致浸胶液粘度过大，同样会引起浸胶液的粘度波动过大，因此，本发明采用上述混合模型，对浸胶液的粘度进行控制，确保制件的高质量生产。

22、进一步的，预成型的温度为50~75℃。

23、进一步的，拉挤速度为8~15mm/min。

24、由于本发明中的拉挤速度较慢，具体为8~15mm/min；放慢拉挤速度为避免制品内部出现开裂等缺陷，若预成型温度过高，会导致浸胶液的粘度增长较快，无法连续稳定生产。

25、进一步的，表面处理采用铣削的方式，使制件粗糙度满足ra＞12μm，和/或，rz＞60μm。

26、本发明中，采用铣削方式进行表面处理，在确保制件尺寸的情况下，通过铣削处理制品表面提高其粗糙度（ra＞12μm，rz＞60μm），同时可以有效的让制件中更多的纤维暴露在表面，从而提高制件与其他材料间的结合力大幅提升，与传统的处理方式（激光、喷砂、打磨等方式）方式相比，铣削方式处理后的表面纤维裸露更多，表面粗糙度更大，与其他材料的有效接触面积更大，更有利于界面结合力的提升。

27、进一步的，斜切工序采用五轴切割装置，切割转速≤2000转/分钟。

28、本发明中，采用五轴切割装置，首先将制件放置于切割台面并加以固定，然后自动转移至斜切工位进行切割，由于本发明提供的制件尺寸较厚，所以在斜切时需要采用高强度的合金刀具，同时控制切割转速在2000转/分以内，避免造成制品表面发生高温糊化发黑。

29、进一步的，固化采用的温度设定如下：一区125~145℃，二区150~170℃，三区160~175℃。

30、综上所述，本发明具有以下有益效果：

31、本发明通过纤维膨体化、热固化优化、和表面处理等方式，提高楔形件制品表面极性和粗糙度，提高制品界面结合性能，促使其g1c值达到1600j/m2以上。

技术特征：

1.一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，包括以下步骤：将玻璃纤维膨体化、穿纱、浸胶、预成型、固化、断切、表面处理和斜切工序，完成制备。

2.根据权利要求1所述的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，所述玻璃纤维膨体化，采用空气喷射法，将无捻粗纱在张力为2~5n，和/或，在喷咀里受到0.6~0.8mpa的压力情况下喷出得到膨体纱。

3.根据权利要求2所述的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，所述膨体纱是无捻粗纱体积的2~3倍。

4.根据权利要1所述的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，所述浸胶，采用的浸胶液，按照重量份数计算，包括如下组分：双酚a型环氧树脂90~110份，酸酐类固化剂100~120份，大分子偶联剂0.5~2份和聚酯蜡0.5~1份。

5.根据权利要求4所述的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，所述浸胶液的初始粘度为900~1200mpas。

6.根据权利要求5所述的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，所述浸胶液在使用前，通过预处理手段，使其粘度增加到1800~2200mpas，并在浸胶过程中，维持这个粘度。

7.根据权利要求6所述的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，所述预处理手段包括加热和/或高速混合。

8.根据权利要求1所述的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，所述表面处理，采用铣削的方式，使制件粗糙度满足ra＞12μm，和/或，rz＞60μm。

9.根据权利要求1所述的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，所述斜切工序，采用五轴切割装置，切割转速≤2000转/分钟。

10.根据权利要求1所述的一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其特征在于，所述固化，采用的温度设定如下：一区125~145℃，二区150~170℃，三区160~175℃。

技术总结本发明涉及一种高极性表面楔形件的稳定量产方法，其技术要点如下：将玻璃纤维膨体化、穿纱、浸胶、预成型、固化、断切、表面处理和斜切工序，完成制备。本发明通过纤维膨体化、热固化优化、和表面处理等方式，提高楔形件制品表面极性和粗糙度，提高制品界面结合性能，促使其G1C值达到1600J/m2以上。技术研发人员：谈昆伦,周培锐,季小强,张朝阳,朱毅竹受保护的技术使用者：常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18