拉擠大梁板在風(fēng)電中的應(yīng)用及未來發(fā)展方向(下篇)
王志偉,中復(fù)碳芯副總經(jīng)理,主要從事復(fù)合材料拉擠工藝研究,中國電機(jī)工程學(xué)會輸電線路專委會電氣學(xué)組委員、中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會拉擠專業(yè)委員會副主任委員。申請專利29項(xiàng),獲批專利15項(xiàng),其中發(fā)明專利4項(xiàng),實(shí)用新型專利11項(xiàng)。
四、常見缺陷
據(jù)國家能源局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,截至2021年6月底,全國可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)9.71億千瓦,其中,水電裝機(jī)3.78億千瓦、風(fēng)電裝機(jī)2.92億千瓦、光伏發(fā)電裝機(jī)缺陷是對產(chǎn)品質(zhì)量的一種考驗(yàn),而關(guān)于質(zhì)量,我認(rèn)為有五個方面需要重視:高水平的技工,穩(wěn)定的設(shè)備,可靠的原材料體系,合理的工藝和健全的管理。這五個要素決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。最近,風(fēng)電大梁市場發(fā)展火熱,過熱就會帶來一些不理智:我們這個行業(yè)有沒有足夠的高水平的技工?有沒有那么好的設(shè)備?有多少可靠的原材料體系?有多少懂工藝的人?就是說我們的管理能不能跟得上?都會對最終的結(jié)果產(chǎn)生很大影響。所以企業(yè)要做拉擠或者做大梁時,要重視這些方面,才能做出更好的產(chǎn)品。常見的缺陷一般分為兩個方面——顯性缺陷和隱性缺陷。顯性缺陷是通過簡易的檢測可以發(fā)現(xiàn)的缺陷,隱性缺陷是要通過一些檢測數(shù)據(jù),或者說是通過一些檢測方法才能發(fā)現(xiàn)的缺陷。常見的顯性缺陷,包括直線度超差,尺寸超差,雜質(zhì),機(jī)械損傷,脫模布到邊距離,色差,脫模布撕除的一些殘留,這是可見的。脫模布的殘留實(shí)際上跟隱性缺陷里脫模布的殘留是有差別的。還有微裂紋,黃心,實(shí)際上這些情況在大梁上都可能會發(fā)生。
經(jīng)常發(fā)生的隱性缺陷就是TG的波動,樹脂含量的超差,脫模布的殘留,脫模劑的析出,纖維的直線度和干紗.如果沒有大量的數(shù)據(jù)積累,可能最終很難發(fā)現(xiàn)這些問題。五、發(fā)展方向
1、原材料的迭代
這里需要重點(diǎn)考慮更高模量的纖維的經(jīng)濟(jì)性。纖維模量提高到一個更高等級的過程當(dāng)中,價格會有大幅度的提升,這意味著其經(jīng)濟(jì)性變差。成本,或者密度,或者其他一些要素,可能都會造成這個更高模量的纖維,不一定適合于這個場景。其次,開發(fā)應(yīng)用于拉擠的專用碳纖維。葉片受力狀態(tài)是不同的。拉伸一側(cè)需要拉伸模量,壓縮一側(cè)需要壓縮應(yīng)變??梢栽O(shè)計(jì)不同的纖維來實(shí)現(xiàn)這樣功能。通過設(shè)計(jì)不同的碳纖維,來降低整個碳纖維利用的成本,還能最大的發(fā)揮出性能優(yōu)勢。第三,就是合理設(shè)計(jì)碳?;?。碳玻混的經(jīng)濟(jì)性更接近于碳纖維,而特性更優(yōu)于碳纖維。碳?;炀褪羌瓤紤]到了經(jīng)濟(jì)性,又注重了結(jié)構(gòu)合理性?,F(xiàn)在常見的一些均混,層混,包覆等很多設(shè)計(jì),最終合理的一個設(shè)計(jì)可能會為適用在風(fēng)電大梁提供一個重要的源泉,可能在某一段葉片上有應(yīng)用的價值。第四就是聚氨酯樹脂。目前,行業(yè)已經(jīng)有一些企業(yè)在使用了,這是一個很好的方向,代表了未來的發(fā)展趨勢。聚氨酯樹脂能產(chǎn)生更好的效益,拉擠速度更快,效率更高。我們需要研究的是聚氨酯樹脂的穩(wěn)定性,讓其更易操作,把聚氨酯的一些特性能更好發(fā)揮出來。
第五就是一些其他基體。例如,我們使用環(huán)氧、聚氨酯,還有一些其他類的基體樹脂。實(shí)際上,在不同基體與纖維的匹配性上,其實(shí)還是有選擇的空間。2、表面處理技術(shù)的更新
第一個是機(jī)械法,就是我們常見的打磨、噴砂這種表面的機(jī)械處理方法。主要思考有五個方向:方向一,損耗,你能不能承受得了這個損耗,能不能用到這個場場景;方向二,就是加工的穩(wěn)定性,能不能實(shí)現(xiàn)這樣可靠穩(wěn)定地打磨,會不會出現(xiàn)漏磨或者漏噴;方向三,就是機(jī)械法性能驗(yàn)證,通過表面粘接、橫向粘接這樣的方法來驗(yàn)證它的這種打磨表面處理的方法,能否達(dá)到我們的要求;方向四,有效性和時效性問題,因?yàn)榇蚰ブ蟮饺~片,它是有一定時間的,這段時間你能忍受多長。從板材變成葉片或者變成大梁,這個過程時間是有一定的制造時間或者運(yùn)輸時間,所以必須要有足夠的時效性來保證它的表面性能不能急劇下降;最后,就是處理的效率與環(huán)保,因?yàn)闄C(jī)械法,其實(shí)最常最常想到的就是它的效率跟環(huán)保,環(huán)保的要素更大一些,因?yàn)檫@個比表面積比較大,需要處理的表面積很多,所以對耗材需要的也比較多。但是比起脫模布來說還是要低的。

第二個是表面活化研究,常見的有等離子、火焰、激光。關(guān)于表面活化,我認(rèn)為有四個方面需要思考:一是表面活化確認(rèn),表面活化后,顏色上或是外觀上是跟沒有活化處理,基本上是相同的,因此,該如何確認(rèn)表面活化;二是表面化的穩(wěn)定性,能否通過這樣的方式,保證其所有位置都能實(shí)現(xiàn)表面活化;三是表面活化的性能表征,也是通過一些粘貼,層間的或者橫向的,來保證它活化之后,為拉擠葉片制造提供性能穩(wěn)定的作用。四是表面活化的有效性和時效性,主要應(yīng)對時效性做一些研究。
第三個是化學(xué)法。化學(xué)法也有很多種,我們采用了一種就是基體材料的改進(jìn),從而實(shí)現(xiàn)無需貼脫模布,也不需要噴砂就能直接粘貼的一種方法。有三個方面需要思考:一是化學(xué)法的確認(rèn),怎樣證明這個板材是通過化學(xué)法處理過的;二是化學(xué)法的性能驗(yàn)證;三是化學(xué)法的有效性實(shí)效性。這種方法可以實(shí)現(xiàn)就是雙無脫:無脫模布、無脫模劑。沒有脫模劑,也沒有脫模布,相當(dāng)于直接降低成本,也沒有環(huán)保問題。我認(rèn)為這個方法從理念上講還是比較先進(jìn),相對于前兩種會更加先進(jìn)一些。3、工藝和檢測技術(shù)的提高
工藝的提高就是注射和真空輔助。當(dāng)下,我們可以考慮注射和真空輔助這兩個方法相結(jié)合來減少缺陷率,但也要考慮其效率。無損檢測有兩種形式,一是在線無損檢測,就是在生產(chǎn)線上進(jìn)行檢測。另外就是抽檢。關(guān)于在線檢測,難度還是比較大,到目前為止,其實(shí)進(jìn)展并不明朗。這中間換過很多種方法,總的來說還沒有特別好的在線檢測技術(shù)。因?yàn)槔瓟D制品的缺陷的尺寸,缺陷的類型,跟常見的灌注制品或者層壓制品,或者說模壓或者RTM這些制品缺陷的尺寸是不一樣的,形狀是不一樣。所以大家用無損檢測的時候,要去做一些標(biāo)準(zhǔn)的樣件去跟自己的設(shè)備匹配。我們最近這幾年一直在做這方面的工作,會做一些標(biāo)樣,或者故意做一些缺陷,然后用這樣的設(shè)備去檢測,目前看,誤報(bào)率還是較高。另外,無損檢測的檢測效率還是一個很大的挑戰(zhàn)。
(完)
