風能作為一種綠色環(huán)保型能源是可再生能源中最具開發(fā)潛力的一種。隨著風電技術(shù)的發(fā)展與日趨成熟，機型已達到5MW以上，葉片長度超過60米。葉片是風力發(fā)電機組關(guān)鍵部件之一，具有尺寸大，外形復雜，精度要求高，對強度、剛度、和表面光滑度要求高等特點。

復合材料在風機葉片的制造中具備很多優(yōu)勢。制造工藝主要有手糊成型、模壓成型、預浸料成型、拉擠成型、纖維纏繞、樹脂傳遞模塑以及真空灌注成型等工藝。

1、手糊工藝

手糊是生產(chǎn)復合材料風機轉(zhuǎn)子葉片的一種傳統(tǒng)工藝。在手糊工藝中，將纖維基材鋪放于單模內(nèi)，然后用滾子或毛刷涂敷玻璃布和樹脂，常溫固化后脫模。手糊方法可用于低成本制造大型、形狀復雜制品。因為它不必受加熱及壓力的影響。使用簡單的設(shè)備和模具即可，另外相對于其他可行性方案成本更低廉。

手糊工藝生產(chǎn)風機葉片的主要缺點是產(chǎn)品質(zhì)量對工人的操作熟練程度及環(huán)境條件依賴性較大，生產(chǎn)效率低和產(chǎn)品質(zhì)量均勻性波動較大，產(chǎn)品的動靜平衡保證性差，廢品率較高。特別是對高性能的復雜氣動外型和夾芯結(jié)構(gòu)葉片，還需要粘接等二次加工，粘接工藝需要粘接平臺或型架以確保粘接面的貼合，生產(chǎn)工藝更加復雜和困難。

手糊工藝制造的風力發(fā)電機葉片在使用過程中出現(xiàn)問題往往是由于工藝過程中的含膠量不均勻、纖維/樹脂浸潤不良及固化不完全等引起的裂紋、斷裂和葉片變形等。

stg~l,，手糊工藝往往還會伴有大量有害物質(zhì)和溶劑的釋放，有一定的環(huán)境污染問題。手糊是一種已被證明的生產(chǎn)復合材料葉片工藝方法，但由于其產(chǎn)量低及部件的不連續(xù)性以及很難實現(xiàn)結(jié)構(gòu)復雜，力學性能要求高的大型產(chǎn)品，促使人們將研究重點轉(zhuǎn)移至其他生產(chǎn)方法。

2、模壓成型

模壓成型工藝首先將增強材料和樹脂置于雙瓣模具中，然后閉合模具，加熱加壓，然后脫模，進行后固化。這項工藝的優(yōu)點在于纖維含量高和孔隙率低，并且生產(chǎn)周期短，精確的尺寸公差及良好的表面處理。

然而，模壓成型適用于生產(chǎn)簡單的復合材料制品如滑雪板，很難制造包括蒙皮、芯材和梁的葉片等復雜形狀部件。盡管可以改進模壓成型工藝設(shè)備，但要改進能承受20-40米跨度壓力的加熱模要求很大的資本投入。

模壓成型生產(chǎn)的部件具備高纖維含量和高強度/質(zhì)量比，但以低成本方式制造復雜幾何形狀的葉片有一定困難。

3、預浸料鋪放工藝

預浸料方法依其所使用的預浸增強材料而得名。在這種工藝中，部分固化樹脂和增強材料鋪放在單模中，加熱固化。為了避免富樹脂區(qū)的出現(xiàn)和排除存氣空隙，需要預浸料中的樹脂由足夠的溢出量，目前，市場上商業(yè)化的預浸料一般需要較高的固化溫度(90__l10%)。使用預浸料的主要優(yōu)勢是在生產(chǎn)過程中纖維增強材料排列完好，因此可以制造低纖維缺陷以及性能優(yōu)異的部件。碳纖維預浸料廣泛應用于航空業(yè)中，因為他們可以用來制造復雜結(jié)構(gòu)的部件。

選擇預浸料生產(chǎn)風機葉片的主要缺陷是成本高。這種材料通常比普通樹脂和增強材料貴5一lO倍。另外，由于預浸料是以手工方式鋪放的，與手糊相比，同屬勞動密集型，產(chǎn)量低。

預浸料是生產(chǎn)復雜形狀結(jié)構(gòu)件的理想工藝，預浸料在國外運用非常廣泛，其工藝及設(shè)備也發(fā)展到成熟階段。實際生產(chǎn)中，由于葉片的蒙皮、主梁、根部等各個部位的力學性能及工藝的要求各不相同，因而，在不影響性能的條件下，為了降低成本，不同部分使用不同的預浸料。

4、拉擠工藝

拉擠成型工藝一般用于生產(chǎn)具有一定斷面，連續(xù)成型制品的生產(chǎn)中。這種連續(xù)成型工藝中，增強材料通過樹脂浸膠槽，固化成型。拉擠制品的纖維含量高，質(zhì)量穩(wěn)定，由于是連續(xù)成型易于自動化，適合大批量生產(chǎn)。而且，產(chǎn)品無須后期休整，質(zhì)量一致，無須檢測動平衡，成品率95%。與其他工藝成本相比，可降低40%。

盡管拉擠工藝具備很多優(yōu)勢，但在風機葉片的制造中也存在缺陷。拉擠工藝曾經(jīng)成功制造立軸風機葉片以及一些小型水平軸風機葉片，卻不可能制造變截面的風機葉片，I型梁和其他實體截面對于拉擠工藝只是小挑戰(zhàn)，而中空部分包括梁和芯材才是難點。

由于拉擠工藝當前不能制造截面變化較大的復雜形狀部件，因此大型自動化設(shè)備的成本是拉擠工藝應用的另一個考慮因素。因此，拉擠成型工藝在小型風機葉片生產(chǎn)中有較大的應用潛力。