Fibra de carbono - Viga pultruida de energía eólica

Introducción del proceso de producción de pultrusión.

Cómo usar nuevas energías limpias para reemplazar los recursos tradicionales de petróleo y carbón se ha convertido en un tema candente de preocupación social en el importante nodo histórico no solo de desarrollar la economía sino también de lograr el objetivo de doble carbono. mas atencion.

Han pasado casi cien años desde la invención de la tecnología de generación de energía eólica. La tecnología correspondiente es relativamente madura, pero también enfrenta desafíos considerables. Las palas, los principales componentes de los equipos de generación de energía eólica, actualmente se fabrican en su mayoría con materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio (GFRP), que tienen buena resistencia y rigidez y bajos costos de producción. Con el aumento gradual de los requisitos para la capacidad de generación de energía del grupo electrógeno, también se debe aumentar gradualmente el tamaño de la hoja correspondiente, y también se presentan requisitos técnicos más altos para los requisitos de rendimiento, como la resistencia y rigidez del material. Por ello, el uso de fibra de carbono en la fabricación de palas de gran tamaño se ha convertido en la mejor opción.

Los datos de investigación muestran que solo reemplazar los materiales compuestos de fibra de vidrio con materiales compuestos de fibra de carbono en las vigas reduce el peso de la hoja en un 12 por ciento y tiene una mayor rigidez y resistencia a la fatiga, al tiempo que reduce los costos de transporte, instalación y mantenimiento. vida, el costo de uso de todo su ciclo de vida es menor.

Hay muchos métodos de formación de materiales compuestos de fibra de carbono, y también hay muchas opciones para la producción y fabricación de láminas de materiales compuestos, como el proceso de preimpregnación, el proceso de infusión de tela de carbono y el proceso de pultrusión. Entre ellos, el proceso de pultrusión es un método de moldeo para la producción continua de materiales compuestos reforzados con fibras de sección fija. La tecnología comenzó en los Estados Unidos en 1948 y se ha desarrollado y promovido en todo el mundo.

Los perfiles pultruidos se utilizan ampliamente en equipos eléctricos, piezas resistentes a la corrosión, ingeniería de construcción, industria del transporte y campos militares y otros, y actualmente se encuentran en una etapa de rápido desarrollo. En teoría, la pultrusión puede producir productos de cualquier longitud. La velocidad típica de la línea de pultrusión es 0.2~1.5m/min, la velocidad de creación rápida de prototipos puede alcanzar más de 4m/min, y se pueden producir varios productos al mismo tiempo, lo que mejora en gran medida la eficiencia de moldeo. adecuado para la producción en masa; Además, el proceso de producción se puede automatizar y controlar por completo, y la forma de la sección transversal del producto se puede serializar y estandarizar, lo que reduce significativamente la discreción de la calidad de los productos compuestos y tiene un rendimiento estable; alto contenido de fibra, hasta el 80 por ciento, porque las fibras se enderezan completamente bajo la acción de la tensión durante el moldeo, las propiedades de la fibra se pueden ejercer por completo, las propiedades mecánicas longitudinales son sobresalientes y la tasa de utilización de la materia prima puede alcanzar más del 95 por ciento .

Los pasos de la pultrusión son: suministro de fibra-guía de fibra-impregnación de resina-preformado-pultrusión-estirado-corte-pultrusión productos, la parte de formación de calentamiento generalmente se divide en zona de precalentamiento, zona de gel y zona de curado, como se muestra en la FIG. Las resinas de pultrusión existentes incluyen resinas epoxídicas, resinas vinílicas y resinas de poliéster insaturadas.

Como un proceso de producción eficiente para producir materiales compuestos de sección fija, la pultrusión es extremadamente estricta en la configuración y regulación de los parámetros del equipo y del proceso, y cualquier pequeño cambio o nano-error causará defectos y desperdicios en la calidad del producto. Este documento presenta brevemente la estructura del producto, la selección de materiales y el proceso de producción de vigas pultruidas de energía eólica de fibra de carbono (vigas de carbono). Algunos parámetros de datos y proporciones de mezcla son solo para referencia.

Estructura del producto y selección de materiales.

El haz de carbono se compone de un cuerpo de tablero de material compuesto, una capa protectora izquierda, una tela protectora superior, una capa protectora derecha y una tela protectora inferior. La fibra del cuerpo principal del tablero de material compuesto es fibra de carbono, y el contenido de volumen de fibra es del 50 al 80 por ciento; el material de refuerzo de la capa protectora en los lados izquierdo y derecho del tablero de material compuesto es fibra de vidrio, y el número es al menos 1 por lado.

La resina del material se selecciona de resina epoxi de alto rendimiento, el agente de curado es preferiblemente un anhídrido de ácido líquido, el acelerador es preferiblemente una amina terciaria y el agente de liberación es preferiblemente un agente de liberación de tipo epoxi. La relación de mezcla debe ser resina epoxi: agente de curado: acelerador: agente de liberación=100: (80-110): (0.5-2.0): ( 0.5-2.5).

Las telas de liberación superior e inferior están hechas de nailon o poliéster. Por un lado, la tela antiadherente puede proteger la viga de carbono para que no se dañe por rasguños y rayones durante el embalaje y el transporte del producto. Además, la superficie áspera formada por el haz de carbono después de quitar la tela antiadherente durante el uso puede aumentar la fuerza de unión del producto. Elimina el proceso de rectificado de vigas de carbono, ahorrando horas-hombre y costos.

Proceso de producción

Prepare un troquel de pultrusión con una longitud de 900 mm y fíjelo en el portatroqueles de la máquina de pultrusión. Instale el número especificado de fibras de carbono de 48K o 24K en la fileta y pásela por el tanque de inmersión, el troquel de preformado, el troquel de formación en secuencia y luego introdúzcalo en la máquina de tracción.

La temperatura de las tres zonas de la matriz de moldeo se ajusta y se calienta según se requiera. Después de equilibrar la temperatura de la matriz de moldeo, la resina preparada se agrega al tanque de inmersión, las fibras se sumergen en 2 a 4 capas y la velocidad de pultrusión se establece en 0.2 a 0 0,5 m/min. , Después de sumergir la fibra de carbono, se extruye paso a paso a través del rodillo de extrusión, el troquel de preformado, etc., para reducir completamente el contenido de pegamento del hilo de carbono sumergido antes de ingresar al molde, y las telas de liberación superior e inferior ingresan la matriz de moldeo junto con la fibra.

Después de que el fuelle enfría la lámina formada, ingresa al tractor y a la bobinadora para convertirse en la lámina compuesta terminada.