一种风电叶片主梁预制成型方法与流程

1.本发明涉及利用复合材料技术预制风电叶片主梁的技术领域，尤其是指一种风电叶片主梁预制成型方法。


背景技术：

2.随着风电整机市场的竞争日益激烈，对风机降本的需求也愈加强烈。叶片作为风机关键的零部件之一，占据风机制造成本的20％-25％，在成本控制上发挥着十分重要的作用。
3.风机叶片大型化的发展趋势，可使风机发电功率得到大幅提升，实现度电成本的降低。然而，叶片在设计变长的过程中，对叶片刚度提出了更高的要求，在不明显增大叶片翼型截面尺寸的情况下，对叶片材料模量提出更高的要求。由于主梁中材料0
°
方向模量对叶片挥舞刚度产生着重要影响，关系着叶片的运行安全，因此需要对叶片的长度方向的模量进行一定的弥补，降低叶片运行的风险。
4.另外一方面，在实现叶片降本的各种途径中，通过低成本材料的替换应用，是一种实现叶片降本的有效手段，也是能够从根本上改变现有叶片体系，解决叶片材料成本过高的重要方法之一。在海上大叶片的设计中，为保证叶片具有足够的力学性能，叶片主梁材料的选择往往以碳纤维拉挤板材为主。然而，该材料虽然具有较高的力学性能，可充分保障海上大叶片的安全运行，缺也带来了叶片主梁成本居高不下的问题。近些年来，由于碳纤维的应用市场始终存在供不应求的局面，碳纤维的炙手可热造成其市场价格一路高涨，甚至一度达到150元/kg的高度。若一只百米以上的海上大叶片主梁材料全部采用碳纤维拉挤板材，则该材料将会占据叶片材料成本的50％以上，因此碳纤维拉挤板的使用会造成叶片成本的巨大压力。
5.因此在叶片主梁材料的应用选择上需要慎重考虑，若能够找到其他满足叶片主梁性能需求，且能够带来极大降本的材料，将为叶片甚至风机的降本带来重要意义。


技术实现要素：

6.本发明目的在于克服现有技术的不足，提出了一种风电叶片主梁预制成型方法，将一种特殊处理的金属薄片应用于叶片主梁材料的铺层中，对金属薄片的特殊处理增强了金属铺层与上下相接触的拉挤板铺层的界面结合强度，以及增强了其与灌注树脂的界面结合强度，实现主梁材料的巨大降本，达到0
°
方向刚度提升的效果，同时对金属薄片在叶片主梁厚度方向进行不同方式的铺层设计，实现了叶片主梁材料降本与重量增加之间的平衡。
7.为实现上述目的，本发明所提供的技术方案如下：一种风电叶片主梁预制成型方法，包括以下步骤：
8.s1、选取金属材料加工成预设尺寸的金属薄片；
9.s2、将金属薄片长度方向的两端做斜切机加工处理后，进行打圆孔处理；
10.s3、对完成打圆孔处理的金属薄片进行表面处理，以增强其与灌注树脂之间的界
面结合强度；
11.s4、将已表面处理的金属薄片按照铺层设计要求，铺设于叶片主梁预制模具上；
12.s5、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成树脂的灌注，将模具温度升预设的温度，并固化预设的时间，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁。
13.进一步，所述金属材料为不锈钢、铝合金、钛合金中的一种或多种。
14.进一步，所述步骤s1中包括以下步骤：
15.选取金属材料加工成所需尺寸的金属薄片，金属薄片的尺寸规格按照主梁不同铺层的设计要求进行套材加工，并最后卷曲成预设长度的金属卷材，其中金属薄片的长度范围为100m-200m，宽度范围为0.5m-2.0m，厚度范围为0.1mm-3.0mm。
16.进一步，所述步骤s2中包括以下步骤：
17.将金属薄片长度方向的两端，做斜切机加工处理，倒角范围为1:50-1:200，倒角边缘处用砂纸打磨圆滑；
18.将金属薄片进行打圆孔处理，其中圆孔间隔相同的距离，圆孔的孔径范围为1mm-3mm，圆孔的孔距范围为20mm-40mm。
19.进一步，所述步骤s3中包括以下步骤：
20.对金属薄片进行表面处理，以增强其与灌注树脂之间的界面结合强度，其中表面处理方式选择砂纸打磨、喷砂粗化、酸洗处理、磷化处理、火焰处理、硅烷偶联剂处理等方法中的一种或多种：
21.砂纸打磨：砂纸细度选择36#-150#，对金属薄片正反表面进行打磨两次，使金属薄片表面增加粗糙度，增加树脂与金属薄片的接触面积，进而增加界面结合力；
22.喷砂处理：在喷砂机上进行，喷砂选择金刚砂、石英砂、铁砂中的一种，喷砂粒度为50目-200目，平均粒径0.2mm-0.8mm，喷砂时压缩空气压力为0.6mpa-0.85mpa，喷砂距离为80mm-120mm，喷砂角度为70
°‑
85
°
；金属薄片的表面在高速砂粒的冲击下，基体发生变形，晶体发生滑移，金属表面形成不规则无固定取向的凹坑，形成的各向异性的表面增大了接触面积；
23.酸洗处理：先用800#砂纸打磨金属薄片后用丙酮除油，再在室温下将金属薄片浸入18％的盐酸溶液中，浸泡10min-30min后取出，用去离子水冲洗后60℃热空气吹干；
24.磷化处理：先用800#砂纸打磨金属薄片，再在室温下将金属薄片表调后浸入锌系磷化液中，浸泡10min-30min后取出，用去离子水冲洗后60℃热空气吹干；
25.火焰处理：将火焰喷枪对准金属薄片表面，距离20cm-30cm，均匀缓慢移动喷枪，使金属薄片表面温度瞬间达到900℃-1000℃，使表面生成一层金属氧化膜，并产生极性官能团，金属氧化膜及极性官能团的生成有利于提高金属与树脂之间的界面结合力；
26.硅烷偶联剂处理：在去离子水中加入乙醇，并搅拌均匀，加入溶液质量含量0.5％-2.0％的kh550硅烷偶联剂，并用10％浓度的亚硝酸溶液调节ph到8-10之间，得到偶联剂溶液；先将金属薄片表面用800#砂纸打磨，用丙酮除油，而后在室温环境下将试样放入偶联剂溶液中浸泡10min-30min后取出，放入200℃-250℃的烘箱中干燥30min-60min，得到金属表面硅烷膜。
27.进一步，所述步骤s4中包括以下步骤：
28.将已处理的金属薄片按照铺层设计要求，与拉挤板一同铺设于风电叶片主梁预制模具上；其中，拉挤板宽度范围为60mm-180mm，厚度范围为3mm-6mm，拉挤板为玻纤拉挤板、碳纤拉挤板、碳玻混杂拉挤板中的一种或多种；
29.在主梁的厚度方向上，金属薄片与拉挤板按照预先设计的排列要求进行铺设，其中，排列要求包括以下三种：1)金属薄片与拉挤板交替进行排列，即每两层金属薄片之间放一层拉挤板；2)金属薄片与拉挤板形成上下式排列；3)金属薄片与拉挤板以递增或递减的方式进行排列；
30.同一层的主梁材料若是金属薄片，则在宽度方向上只包含一片金属薄片；同一层的主梁材料若是拉挤板，则在宽度方向上能够包含多片拉挤板，拉挤板之间采用拼接的方式；拉挤板长度方向的两端，同样做斜切机加工处理，倒角大小与金属薄片保持一致；
31.金属薄片与拉挤板的体积比为100:0-100:500，当为100:0时，代表主梁中全部使用金属薄片材料；在不同的上下铺层之间均添加一层导流织物，以利于层与层之间在后续真空灌注树脂时树脂能够顺利流动，导流织物的材料类型为玻璃纤维，导流织物的克重范围为100g/m
2-400g/m2。
32.进一步，所述步骤s5中包括以下步骤：
33.在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成树脂的灌注，将模具温度升至70℃-90℃，并固化4h-10h，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁，其中灌注树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、乙烯基树脂中的一种。
34.本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
35.1、本发明在风电叶片主梁中引入金属薄片铺层材料，金属薄片材料成本低廉且易于获取，具有广泛的应用空间，将金属薄片材料全部或部分替代价格昂贵的拉挤板材料，产生一定的经济效益，实现风电叶片制造成本的大幅下降；同时，金属材料0
°
方向的高模量可提升叶片主梁在单位重量单位成本下的模量，利于主梁的结构设计；此外，金属材料易于回收，可减少资源浪费和环境污染。
36.2、本发明中叶片主梁同时进行了全部为金属薄片、金属薄片与拉挤板复合铺层的两种设计方式；与当主梁材料全部为金属薄片时，则最大化利用了金属材料的高模量力学性能及低成本优势，当主梁材料为金属薄片与拉挤板混合使用时，则兼顾了金属材料高模量、低成本及主梁整体较低重量的综合性能，实现了良好的性能、成本及重量之间的平衡。
37.3、本发明对金属薄片铺层进行了不同方式的加工设计，利于金属薄片与灌注树脂的界面结合性能，减少失效的风险性，且提高了灌注工艺的操作性，其中包括金属薄片的打孔设计，以利于更加高效的灌注效率，同时增强金属铺层与上下相接触的拉挤板铺层的界面结合强度，且不影响金属薄片本体结构性能；同时也有金属薄片的表面处理，以增强其与灌注树脂的界面结合强度，从而提高了其层间剪切性能。
附图说明
38.图1为已进行倒角处理的金属薄片的结构示意图。
39.图2为已进行打圆孔处理的金属薄片的结构示意图。
40.图3为金属薄片与拉挤板交替进行排列的结构截面图。
41.图4为金属薄片与拉挤板交替进行排列的结构侧视图。
42.图5为金属薄片与拉挤板形成上下式排列的结构截面图。
43.图6为金属薄片与拉挤板形成上下式排列的结构侧视图。
44.图7为金属薄片与拉挤板以递增的方式进行排列的结构截面图。
45.图8为金属薄片与拉挤板以递增的方式进行排列的结构侧视图。
具体实施方式
46.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
47.实施例1
48.本实施例提供了风电叶片主梁预制成型方法，包括以下步骤：
49.s1、选取304不锈钢金属薄片材料，按照铺层设计要求加工成长度110m，宽度0.6m，厚度0.8mm；
50.s2、参见图1所示，将金属薄片1长度方向的两端2，做斜切机加工处理，倒角1:100，倒角边缘处用砂纸打磨圆滑；参见图2所示，将金属薄片1进行打圆孔3处理，孔径2mm，孔距30mm；
51.s3、对金属薄片进行磷化表面处理。先用800#砂纸打磨，再在室温下将金属薄片表调后浸入锌系磷化液中，浸泡20min后取出，用去离子水冲洗后，60℃热空气吹干；
52.s4、将已处理的金属薄片按照铺层设计要求，与碳纤维拉挤板一同铺设于叶片主梁预制模具上。拉挤板单片宽度120mm，厚度4.8mm，主梁上每层铺设5片拉挤板4，采用拼接方式，总体保持与金属薄片1相同宽度。参见图3至图4所示，在主梁厚度方向上，金属薄片1与拉挤板4交替进行排列，每两层金属薄片1之间放一层拉挤板4。拉挤板4长度方向的两端，同样做斜切机加工处理，倒角大小与金属薄片1保持一致。金属薄片1与拉挤板4的体积比为100:300。上下层的金属薄片与金属薄片之间、金属薄片与拉挤板之间均添加一层导流织物，以利于层与层之间在后续真空灌注树脂时树脂能够顺利流动。导流织物的材料类型为玻璃纤维，克重为200g/m2；
53.s5、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成环氧树脂的灌注，将模具温度升至80℃，并固化5h，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁。
54.实施例2
55.本实施例提供了风电叶片主梁预制成型方法，包括以下步骤：
56.s1、选取304不锈钢金属薄片材料，按照铺层设计要求加工成长度110m，宽度0.6m，厚度0.8mm；
57.s2、参见图1所示，将金属薄片1长度方向的两端2，做斜切机加工处理，倒角1:100，倒角边缘处用砂纸打磨圆滑；参见图2所示，将金属薄片1进行打圆孔3处理，孔径2mm，孔距30mm；
58.s3、对金属薄片进行磷化表面处理。先用800#砂纸打磨，再在室温下将金属薄片表调后浸入锌系磷化液中，浸泡20min后取出，用去离子水冲洗后，60℃热空气吹干；
59.s4、将已处理的金属薄片按照铺层设计要求，全部选用金属薄片1材料铺设于叶片主梁预制模具上。上下层的金属薄片与金属薄片之间均添加一层导流织物，以利于层与层
之间在后续真空灌注树脂时树脂能够顺利流动。导流织物的材料类型为玻璃纤维，克重为200g/m2；
60.s5、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成环氧树脂的灌注，将模具温度升至80℃，并固化5h，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁。
61.实施例3
62.本实施例提供了风电叶片主梁预制成型方法，包括以下步骤：
63.s1、选取2024铝合金金属薄片材料，按照铺层设计要求加工成长度120m，宽度0.5m，厚度1.0mm；
64.s2、参见图1所示，将金属薄片1长度方向的两端2，做斜切机加工处理，倒角1:120，倒角边缘处用砂纸打磨圆滑；参见图2所示，将金属薄片1进行打圆孔3处理，孔径2.5mm，孔距25mm；
65.s3、对金属薄片1进行硅烷偶联剂表面处理。在去离子水中加入乙醇，并搅拌均匀，加入溶液质量含量1.0％的kh550硅烷偶联剂，并用10％浓度的亚硝酸溶液调节ph到8-10之间，得到偶联剂溶液。先将金属表面用800#砂纸打磨，用丙酮除油，而后在室温环境下将试样放入偶联剂溶液中浸泡20min后取出，放入220℃的烘箱中干燥50min，得到金属表面硅烷膜；
66.s4、将已处理的金属薄片1按照铺层设计要求，与玻纤拉挤板4一同铺设于叶片主梁预制模具上。拉挤板单片宽度100mm，厚度5.0mm，主梁上每层铺设5片拉挤板4，采用拼接方式，总体保持与金属薄片相同宽度。参见图5至图6所示，在主梁厚度方向上，金属薄片1与拉挤板4上下形式排列，金属薄片1在上，拉挤板4在下。拉挤板长度方向的两端，同样做斜切机加工处理，倒角大小与金属薄片保持一致。金属薄片与拉挤板的体积比为100:100。上下层的金属薄片与金属薄片之间、金属薄片与拉挤板之间、拉挤板与拉挤板之间均添加一层导流织物，以利于层与层之间在后续真空灌注树脂时树脂能够顺利流动。导流织物的材料类型为玻璃纤维，克重为200g/m2；
67.s5、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成聚氨酯树脂的灌注，将模具温度升至80℃，并固化5h，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁。
68.实施例4
69.本实施例提供了风电叶片主梁预制成型方法，包括以下步骤：
70.s1、选取201不锈钢金属薄片材料，按照铺层设计要求加工成长度110m，宽度0.6m，厚度0.4mm；
71.s2、将金属薄片长度方向的两端，做斜切机加工处理，倒角1:120，倒角边缘处用砂纸打磨圆滑；将金属薄片进行打圆孔处理，孔径1.5mm，孔距20mm；
72.s3、对金属薄片进行喷砂处理。在喷砂机上进行，喷砂选择金刚砂，喷砂粒度为120目，平均粒径0.5mm，喷砂时压缩空气压力为0.7mpa，喷砂距离为100mm，喷砂角度为80
°
；
73.s4、将已处理的金属薄片按照铺层设计要求，与碳纤维拉挤板一同铺设于叶片主梁预制模具上。拉挤板单片宽度120mm，厚度1.2mm，主梁上每层铺设5片拉挤板，采用拼接方式，总体保持与金属薄片相同宽度。参见图7至图8所示，在主梁厚度方向上，金属薄片1与拉
挤板4以递增的方式进行排列，从上而下依次为一层金属薄片1、一层拉挤板4、两层金属薄片1、两层拉挤板4、三层金属薄片1、三层拉挤板4，每次相应同时增加一层金属薄片1和一层拉挤板4，直至达到结构设计厚度要求。拉挤板4长度方向的两端，同样做斜切机加工处理，倒角大小与金属薄片保持一致。金属薄片1与拉挤板4的体积比为100:300。上下层的金属薄片与金属薄片之间、金属薄片与拉挤板、拉挤板与拉挤板之间均添加一层导流织物，以利于层与层之间在后续真空灌注树脂时树脂能够顺利流动。导流织物的材料类型为玻璃纤维，克重为200g/m2；
74.s5、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成环氧树脂的灌注，将模具温度升至80℃，并固化5h，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁。
75.实施例5
76.本实施例提供了风电叶片主梁预制成型方法，包括以下步骤：
77.s1、选取304不锈钢金属薄片材料，按照铺层设计要求加工成长度110m，宽度0.6m，厚度0.8mm；
78.s2、将金属薄片1长度方向的两端2，做斜切机加工处理，倒角1:100，倒角边缘处用砂纸打磨圆滑；将金属薄片1进行打圆孔3处理，孔径2mm，孔距30mm；
79.s3、将打孔处理的金属薄片1按照铺层设计要求，与碳纤维拉挤板4一同铺设于叶片主梁预制模具上。拉挤板单片宽度120mm，厚度4.8mm，主梁上每层铺设5片拉挤板4，采用拼接方式，总体保持与金属薄片1相同宽度。参见图3至图4所示，在主梁厚度方向上，金属薄片1与拉挤板4交替进行排列，每两层金属薄片1之间放一层拉挤板4。拉挤板4长度方向的两端，同样做斜切机加工处理，倒角大小与金属薄片保持一致。金属薄片1与拉挤板4的体积比为100:300。上下层的金属薄片与金属薄片之间、金属薄片与拉挤板之间均添加一层导流织物，以利于层与层之间在后续真空灌注树脂时树脂能够顺利流动。导流织物的材料类型为玻璃纤维，克重为200g/m2；
80.s4、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成环氧树脂的灌注，将模具温度升至80℃，并固化5h，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁。
81.实施例6
82.本实施例提供了风电叶片主梁预制成型方法，包括以下步骤：
83.s1、按照铺层设计要求，将碳纤维拉挤板铺设于叶片主梁预制模具上。拉挤板单片宽度120mm，厚度4.8mm，主梁上每层铺设5片拉挤板，采用拼接方式。碳纤维拉挤板主梁厚度与实施例1中主梁厚度保持一致。拉挤板长度方向的两端，做斜切机加工处理，倒角1:100，倒角边缘处用砂纸打磨圆滑。上下层的拉挤板与拉挤板之间均添加一层导流织物，以利于层与层之间在后续真空灌注树脂时树脂能够顺利流动。导流织物的材料类型为玻璃纤维，克重为200g/m2；
84.s2、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成环氧树脂的灌注，将模具温度升至80℃，并固化5h，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁。
85.实施例7
86.本实施例提供了风电叶片主梁预制成型方法，包括以下步骤：
87.s1、按照铺层设计要求，将玻纤拉挤板铺设于叶片主梁预制模具上。拉挤板单片宽度120mm，厚度4.8mm，主梁上每层铺设5片拉挤板，采用拼接方式。玻纤拉挤板主梁厚度与实施例1中主梁厚度保持一致。拉挤板长度方向的两端，做斜切机加工处理，倒角1:100，倒角边缘处用砂纸打磨圆滑。上下层的拉挤板与拉挤板之间均添加一层导流织物，以利于层与层之间在后续真空灌注树脂时树脂能够顺利流动。导流织物的材料类型为玻璃纤维，克重为200g/m2；
88.s2、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成环氧树脂的灌注，将模具温度升至80℃，并固化5h，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁。
89.将以上实施例中制备成型的主梁中金属薄片与拉挤板混合区按照测试标准中的样条尺寸进行切割加工，并进行力学性能测试。其中0
°
拉伸测试采用标准iso 527-5中的方法进行测试，制样尺寸为非标准试样，样条测试区域长度180mm，宽度15mm，厚度4.8mm，其中实施例1中样条厚度方向的分布为1.6mm拉挤板+0.8mm拉挤板+0.8mm拉挤板+1.6mm拉挤板，实施例2中样条厚度方向上为6层0.8mm的金属薄片，实施例3中的样条厚度方向上为2.4mm的拉挤板+2.4mm的金属薄片，实施例4中样条尺寸外观与实施例1相同，实施例5和实施例6中样条全部为拉挤板材料。层间剪切测试采用标准iso 14130进行，样条尺寸为长度50mm，宽度25mm，厚度5mm，厚度方向上材料的分布情况与0
°
拉伸测试试样一致。
90.测试结果对比分析如下表1所示。
91.表1实施例与对比例中主梁试样材料性能测试对比
[0092][0093][0094]
对以上数据进行分析，实施例2中全部应用了金属薄片材料，因此相对于实施例1具有更佳的0
°
拉伸模量及层间剪切性能，且主梁材料单位成本显示出明显的优势，然而平均密度的增加会对主梁重量带来较大的增加压力。实施例1中通过碳纤维拉挤板与金属薄片材料的综合应用，使得成本与重量之间实现了一个较好的平衡。
[0095]
实施例1与实施例4相比，由于金属薄片与拉挤板材料的体积比未发生变化，而结构排列方式发生了变化，因此带来了材料性能上的微小变化。
[0096]
实施例1与实施例5进行对比可以看出，由于金属薄片材料的表面处理，大大增加了金属材料与拉挤板之间的界面性能，因此层间剪切强度得到较大程度的提升。
[0097]
实施例1与实施例6进行对比可以看出，相对比纯碳纤维拉挤板，由于金属薄片材料的应用，使得主梁材料的0
°
拉伸模量及层间剪切强度得到一定幅度提升，且材料成本在一定范围内有所降低。
[0098]
实施例3与实施例7进行对比可以看出，相对于纯玻纤拉挤板，由于铝合金金属材料的应用，使得主梁材料的0
°
拉伸模量及层间剪切强度在一定范围内得到提升，且铝合金材料与玻纤拉挤板成本及重量相差不大，不会带来很大影响。
[0099]
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种风电叶片主梁预制成型方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、选取金属材料加工成预设尺寸的金属薄片；s2、将金属薄片长度方向的两端做斜切机加工处理后，进行打圆孔处理；s3、对完成打圆孔处理的金属薄片进行表面处理，以增强其与灌注树脂之间的界面结合强度；s4、将已表面处理的金属薄片按照铺层设计要求，铺设于叶片主梁预制模具上；s5、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成树脂的灌注，将模具温度升预设的温度，并固化预设的时间，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁。2.根据权利要求1所述的一种风电叶片主梁预制成型方法，其特征在于：所述金属材料为不锈钢、铝合金、钛合金中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种风电叶片主梁预制成型方法，其特征在于，所述步骤s1中包括以下步骤：选取金属材料加工成所需尺寸的金属薄片，金属薄片的尺寸规格按照主梁不同铺层的设计要求进行套材加工，并最后卷曲成预设长度的金属卷材，其中金属薄片的长度范围为100m-200m，宽度范围为0.5m-2.0m，厚度范围为0.1mm-3.0mm。4.根据权利要求1所述的一种风电叶片主梁预制成型方法，其特征在于，所述步骤s2中包括以下步骤：将金属薄片长度方向的两端，做斜切机加工处理，倒角范围为1:50-1:200，倒角边缘处用砂纸打磨圆滑；将金属薄片进行打圆孔处理，其中圆孔间隔相同的距离，圆孔的孔径范围为1mm-3mm，圆孔的孔距范围为20mm-40mm。5.根据权利要求1所述的一种风电叶片主梁预制成型方法，其特征在于，所述步骤s3中包括以下步骤：对金属薄片进行表面处理，以增强其与灌注树脂之间的界面结合强度，其中表面处理方式选择砂纸打磨、喷砂粗化、酸洗处理、磷化处理、火焰处理、硅烷偶联剂处理等方法中的一种或多种：砂纸打磨：砂纸细度选择36#-150#，对金属薄片正反表面进行打磨两次，使金属薄片表面增加粗糙度，增加树脂与金属薄片的接触面积，进而增加界面结合力；喷砂处理：在喷砂机上进行，喷砂选择金刚砂、石英砂、铁砂中的一种，喷砂粒度为50目-200目，平均粒径0.2mm-0.8mm，喷砂时压缩空气压力为0.6mpa-0.85mpa，喷砂距离为80mm-120mm，喷砂角度为70
°‑
85
°
；金属薄片的表面在高速砂粒的冲击下，基体发生变形，晶体发生滑移，金属表面形成不规则无固定取向的凹坑，形成的各向异性的表面增大了接触面积；酸洗处理：先用800#砂纸打磨金属薄片后用丙酮除油，再在室温下将金属薄片浸入18％的盐酸溶液中，浸泡10min-30min后取出，用去离子水冲洗后60℃热空气吹干；磷化处理：先用800#砂纸打磨金属薄片，再在室温下将金属薄片表调后浸入锌系磷化液中，浸泡10min-30min后取出，用去离子水冲洗后60℃热空气吹干；火焰处理：将火焰喷枪对准金属薄片表面，距离20cm-30cm，均匀缓慢移动喷枪，使金属
薄片表面温度瞬间达到900℃-1000℃，使表面生成一层金属氧化膜，并产生极性官能团，金属氧化膜及极性官能团的生成有利于提高金属与树脂之间的界面结合力；硅烷偶联剂处理：在去离子水中加入乙醇，并搅拌均匀，加入溶液质量含量0.5％-2.0％的kh550硅烷偶联剂，并用10％浓度的亚硝酸溶液调节ph到8-10之间，得到偶联剂溶液；先将金属薄片表面用800#砂纸打磨，用丙酮除油，而后在室温环境下将试样放入偶联剂溶液中浸泡10min-30min后取出，放入200℃-250℃的烘箱中干燥30min-60min，得到金属表面硅烷膜。6.根据权利要求1所述的一种风电叶片主梁预制成型方法，其特征在于，所述步骤s4中包括以下步骤：将已处理的金属薄片按照铺层设计要求，与拉挤板一同铺设于风电叶片主梁预制模具上；其中，拉挤板宽度范围为60mm-180mm，厚度范围为3mm-6mm，拉挤板为玻纤拉挤板、碳纤拉挤板、碳玻混杂拉挤板中的一种或多种；在主梁的厚度方向上，金属薄片与拉挤板按照预先设计的排列要求进行铺设，其中，排列要求包括以下三种：1)金属薄片与拉挤板交替进行排列，即每两层金属薄片之间放一层拉挤板；2)金属薄片与拉挤板形成上下式排列；3)金属薄片与拉挤板以递增或递减的方式进行排列；同一层的主梁材料若是金属薄片，则在宽度方向上只包含一片金属薄片；同一层的主梁材料若是拉挤板，则在宽度方向上能够包含多片拉挤板，拉挤板之间采用拼接的方式；拉挤板长度方向的两端，同样做斜切机加工处理，倒角大小与金属薄片保持一致；金属薄片与拉挤板的体积比为100:0-100:500，当为100:0时，代表主梁中全部使用金属薄片材料；在不同的上下铺层之间均添加一层导流织物，以利于层与层之间在后续真空灌注树脂时树脂能够顺利流动，导流织物的材料类型为玻璃纤维，导流织物的克重范围为100g/m
2-400g/m2。7.根据权利要求1所述的一种风电叶片主梁预制成型方法，其特征在于，所述步骤s5中包括以下步骤：在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成树脂的灌注，将模具温度升至70℃-90℃，并固化4h-10h，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁，其中灌注树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、乙烯基树脂中的一种。

技术总结
本发明公开了一种风电叶片主梁预制成型方法，包括以下步骤：S1、选取金属材料加工成预设尺寸的金属薄片；S2、将金属薄片长度方向的两端做斜切机加工处理后，进行打圆孔处理；S3、对完成打圆孔处理的金属薄片进行表面处理，以增强其与灌注树脂之间的界面结合强度；S4、将已表面处理的金属薄片按照铺层设计要求，铺设于叶片主梁预制模具上；S5、在铺层好的主梁材料上进行脱模布、隔离膜及真空袋的辅材铺设，在真空袋压下，完成树脂的灌注，将模具温度升预设的温度，并固化预设的时间，完成固化成型，得到风电叶片预制金属主梁；本发明对金属薄片在叶片主梁厚度方向进行不同方式的铺层设计，实现了叶片主梁材料降本与重量增加之间的平衡。衡。衡。


技术研发人员：朱亚坤 梁镇宇 邱成宇 陈文光 顾育慧 李军向
受保护的技术使用者：明阳智慧能源集团股份公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/8/14