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灌注型风电叶片结构粘合剂的选择要点

时间: 2011-06-26 21:17 来源: 作者: 点击:
风力发电是结构胶粘剂的新兴应用领域。结构胶粘剂在叶片生产、组装和部件制造中有着广泛的应用。特别是叶片生产中需要大量的结构胶粘剂,每生产一个叶片就要使用50-300千克的胶粘剂。具体对粘合剂的选择和使用,要兼顾以下几个要点。

关注重量问题

在叶片粘接过程中结构粘合剂的高用量,使其消耗量成为选择的另一个重要因素。考察单位体积而不是单位重量的成本的同时,考虑结构粘合剂的流动性也是非常重要的,流动性会显著影响到粘接部分的形状和尺寸而导致用量的差异,较差的流动性使结构粘合剂不能均匀的填充粘接面,从而带来更多的浪费。选择具有适当的密度和流动性的结构粘合剂,可以使叶片重量减少50-100kg。随着叶片尺寸的不断加大,采用此种方法来降低叶片总重在工艺设计中变得尤为重要。

降低叶片成本

已经有多项改变叶片部件制造过程合模时间的研究。对于叶片的主要部件,如梁帽,腹板,叶壳和根部的组装的研究一直是缩短周期提高产出的研究重点。加速固化周期的加热和冷却过程会在叶片粘接处产生严重的温度差异,从而在内部特别是较厚的粘接处产生相当大的内应力集中,内应力的存在会影响到叶片的抗疲劳性,缩短叶片使用寿命。

玻璃化转变温度

风机叶片生产商希望所采用的结构粘合剂可以拥有一长串的性能。这些性能需要在高固化强度,加热引起的收缩应力和一定的耐热性也就是玻璃化转变温度(Tg)中取得一个平衡。固化过程中的快速加热和冷却同样需要采用高韧性的粘合剂来防止热开裂,而韧性会降低Tg。这一点在30m-50m的大尺寸叶片中尤为重要,因为大尺寸叶片的尺寸偏差较大,往往需要比预计更多的结构粘合剂进行填充相当厚的粘接部位。 在这些较厚的部位需要特别注意,因为它们可能产生更大的冷却收缩应力。

缩短固化时间

为了防止固化过程中的结构粘合剂开裂,很多叶片生产商的首选是延长固化时间以减少热应力集中的办法。这样不可避免地将降低生产效率。选择高韧性粘合剂,可以尽可能地缩短固化时间,从而提高生产效率,并为更进一步的改进固化周期提供了可能性。

尺寸问题

随着叶片尺寸的不断加大,运输成本逐步影响了叶片的效益。可以预见到在不久以后,精细的模块化设计方案将被应用到叶片设计中,整个叶片将被分成几个中等长度的部件以方便运输。在这种情况下尽管机械连接仍然是现场组装中非常可行的方案,为了减少结合处的应力集中,采用大面积结构粘合剂粘接并形成平滑的粘接面仍然是行之有效的办法。而且现在的叶片根部仍然需要将机械装置和某些部位的进行粘接。在这种情况下,为了实现粘合剂设计和经济的双赢,就需要叶片制造商和结构粘合剂工程师在设计阶段就开始进行协同合作。

叶片设计

在结构粘合剂开始应用于任何生产部件之前,组装结合部的设计就已经是(尽管常常被忽略)各种设计中的关键问题,叶片设计也不例外。众所周知,结构粘合剂在受到剥离外力时最易发生破坏,这一缺陷限制了前缘,梁帽和其他关键部位的设计。而多数结构粘合剂供应商在面对这一问题时总是将它留给叶片设计客户和生产商工程师自行解决。(end)

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