拉擠大梁板在風(fēng)電中的應(yīng)用及未來(lái)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(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)輸電線路專委會(huì)電氣學(xué)組委員、中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)拉擠專業(yè)委員會(huì)副主任委員。申請(qǐng)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(jiàn)缺陷
據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,截至2021年6月底,全國(guó)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(duì)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(gè)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(gè)要素決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。最近,風(fēng)電大梁市場(chǎng)發(fā)展火熱,過(guò)熱就會(huì)帶來(lái)一些不理智:我們這個(gè)行業(yè)有沒(méi)有足夠的高水平的技工?有沒(méi)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(shuō)我們的管理能不能跟得上?都會(huì)對(duì)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(shí),要重視這些方面,才能做出更好的產(chǎn)品。常見(jiàn)的缺陷一般分為兩個(gè)方面——顯性缺陷和隱性缺陷。顯性缺陷是通過(guò)簡(jiǎn)易的檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)的缺陷,隱性缺陷是要通過(guò)一些檢測(cè)數(shù)據(jù),或者說(shuō)是通過(guò)一些檢測(cè)方法才能發(fā)現(xiàn)的缺陷。常見(jiàn)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(jiàn)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(huì)發(fā)生。
經(jīng)常發(fā)生的隱性缺陷就是TG的波動(dòng),樹(shù)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(méi)有大量的數(shù)據(jù)積累,可能最終很難發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)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(gè)更高等級(jí)的過(guò)程當(dāng)中,價(jià)格會(huì)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(huì)造成這個(gè)更高模量的纖維,不一定適合于這個(gè)場(chǎng)景。其次,開(kāi)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。可以設(shè)計(jì)不同的纖維來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣功能。通過(guò)設(shè)計(jì)不同的碳纖維,來(lái)降低整個(gè)碳纖維利用的成本,還能最大的發(fā)揮出性能優(yōu)勢(shì)。第三,就是合理設(shè)計(jì)碳玻混。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(jiàn)的一些均混,層混,包覆等很多設(shè)計(jì),最終合理的一個(gè)設(shè)計(jì)可能會(huì)為適用在風(fēng)電大梁提供一個(gè)重要的源泉,可能在某一段葉片上有應(yīng)用的價(jià)值。第四就是聚氨酯樹(shù)脂。目前,行業(yè)已經(jīng)有一些企業(yè)在使用了,這是一個(gè)很好的方向,代表了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。聚氨酯樹(shù)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(shù)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(lái)。
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(shù)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(gè)是機(jī)械法,就是我們常見(jiàn)的打磨、噴砂這種表面的機(jī)械處理方法。主要思考有五個(gè)方向:方向一,損耗,你能不能承受得了這個(gè)損耗,能不能用到這個(gè)場(chǎng)場(chǎng)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(huì)不會(huì)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(guò)表面粘接、橫向粘接這樣的方法來(lái)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(shí)效性問(wèn)題,因?yàn)榇蚰ブ蟮饺~片,它是有一定時(shí)間的,這段時(shí)間你能忍受多長(zhǎng)。從板材變成葉片或者變成大梁,這個(gè)過(guò)程時(shí)間是有一定的制造時(shí)間或者運(yùn)輸時(shí)間,所以必須要有足夠的時(shí)效性來(lái)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(gè)比表面積比較大,需要處理的表面積很多,所以對(duì)耗材需要的也比較多。但是比起脫模布來(lái)說(shuō)還是要低的。

第二個(gè)是表面活化研究,常見(jiàn)的有等離子、火焰、激光。關(guān)于表面活化,我認(rèn)為有四個(gè)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(méi)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(guò)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(guò)一些粘貼,層間的或者橫向的,來(lái)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(shí)效性,主要應(yīng)對(duì)時(shí)效性做一些研究。
第三個(gè)是化學(xué)法?;瘜W(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(wú)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(gè)方面需要思考:一是化學(xué)法的確認(rèn),怎樣證明這個(gè)板材是通過(guò)化學(xué)法處理過(guò)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(wú)脫:無(wú)脫模布、無(wú)脫模劑。沒(méi)有脫模劑,也沒(méi)有脫模布,相當(dāng)于直接降低成本,也沒(méi)有環(huán)保問(wèn)題。我認(rèn)為這個(gè)方法從理念上講還是比較先進(jìn),相對(duì)于前兩種會(huì)更加先進(jìn)一些。3、工藝和檢測(cè)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(gè)方法相結(jié)合來(lái)減少缺陷率,但也要考慮其效率。無(wú)損檢測(cè)有兩種形式,一是在線無(wú)損檢測(cè),就是在生產(chǎn)線上進(jìn)行檢測(cè)。另外就是抽檢。關(guān)于在線檢測(cè),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(guò)很多種方法,總的來(lái)說(shuō)還沒(méi)有特別好的在線檢測(cè)技術(shù)。因?yàn)槔瓟D制品的缺陷的尺寸,缺陷的類型,跟常見(jiàn)的灌注制品或者層壓制品,或者說(shuō)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(wú)損檢測(cè)的時(shí)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(huì)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(cè),目前看,誤報(bào)率還是較高。另外,無(wú)損檢測(cè)的檢測(cè)效率還是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
(完)
