RTM工艺制作叶片
RTM成型工艺及分类介绍
RTM成型工艺及分类介绍1、RTM成型工艺与分类RTM是指低粘度树脂在闭合模具中流动、浸润增强材料并固化成形的一种工艺技术，属于复合材料的液体成形或结构液体成形技术范畴。
其具体方法是在设计好的模具中，预先放入经合理设计、剪裁或经机械化预成形的增强材料，模具需有周边密封和紧固，并保证树脂流动顺畅；闭模后注入定量树脂，待树脂固化后即可脱模得到所期望产品。
SMC、BMC模压、注射成型、RTM、VEC技术都属闭模成型工艺。
由于环境法的制定和对产品要求的提高使敞模成型复合材料日益受到限制，促使了闭模成型技术的应用，近年来尤其促进了RTM技术的革新和发展。
2、RTM的类型RTM工艺起始于上世纪50年代，目前，RTM成型工艺己广泛应用于建筑、交通、电讯、卫生、航天航空等领域。
下面介绍几种RTM技术。
01、RTM，树脂传递模塑。
该技术源自聚氨酯技术，成型时关闭模具，向预制件中注入树脂，玻纤含量低，约20-45%。
02、VARIT，真空辅助树脂传递注塑。
该技术利用真空把树脂吸入预制件中，同时也可压入树脂，真空度约10-28英寸汞柱。
03、VARTM，真空辅助树脂传递注塑。
制品孔隙一般较少，玻纤含量可增高。
04、VRTM，真空树脂传递模塑。
05、VIP，真空浸渍法。
06、VIMP，可变浸渍塑法。
树脂借助真空或自重移动，压实浸渍。
07、TERTM，热膨胀RTM。
在预制件中插入芯材，让树脂浸渍并对模具与成形品加热。
芯材受热膨胀，压实铺层。
利用这种压实作用，结合表面加压成型。
08、RARTM，橡胶辅助RTM。
在TERTM方法中不用芯材而用橡胶代之。
橡胶模具压紧成型品，使孔隙大大减少，玻纤含量可高达60-70%。
09、RIRM，树脂注射循环模塑。
真空与加压结合，向多个模具交替注入树脂，使树脂循环，直至预制件被充分浸透。
10、CIRTM，Co-Injection RTM。
共注射RTM，可注入几种不同的树脂，也可使用几种预制件，可利用真空袋和柔性表面的模具。
风力发电叶片材料及工艺研究
风力发电叶片材料及工艺研究风力发电是当前世界上新能源领域发展最为迅速的技术之一。
而风电机组的核心部件之一便是叶片。
随着近年来风力发电技术的快速发展，人们对叶片材料和工艺的研究也越来越深入，以期提高叶片的效率和使用寿命。
本文将就风力发电叶片的材料以及工艺研究作一全面的探讨。
一、叶片材料1. 玻璃纤维增强塑料（Glass Fiber Reinforced Plastics，简称GFRP）GFRP是目前主流的叶片材料。
它广泛应用于各个领域，包括建筑、运动器材、航空航天和汽车制造等。
GFRP的优点包括强度高、重量轻、刚度大、不易疲劳、绝缘性好等。
由于风力发电叶片需要忍受长期的机械弯曲和拉应力，因此选择GFRP作为叶片材料非常合适。
2. 碳纤维增强塑料（Carbon Fiber Reinforced Plastics，简称CFRP）CFRP的强度、刚度和冲击性能均更好于GFRP。
然而，由于其成本较高，CFRP在风电行业的应用较少。
随着技术的不断进步，人们正在研究如何将CFRP应用于风电叶片，以期提高风力发电的效率和降低成本。
3. 木材在某些情况下，木材也可以作为叶片材料。
它的成本相对较低，而且可以被视为一种可再生的资源。
然而，木材的抗弯强度和疲劳性能都较差，需要做出一些复杂的设计和加固工作。
4. 其他材料还有一些材料正在被研究用于风力发电叶片的制造中。
例如，纳米增强复合材料、生物基复合材料等。
这些“绿色材料”由于其资源环保、能耗低等特点受到高度关注。
二、叶片制造工艺1. RTMRTM（Resin Transfer Molding，树脂注塑）是现在最主流的叶片制造工艺之一。
在RTM工艺中，树脂通过注塑进入预先设计好的模具中，充填到各个纤维层之间。
当树脂固化之后，叶片结构就得以形成。
RTM工艺的优点之一是制造过程中可以控制材料的粘度，以确保树脂在模具中充分填充各个空间。
2. VARTMVARTM（Vacuum Assisted Resin Transfer Molding，真空辅助树脂注塑）是一种与RTM类似的注塑工艺。
航空复合材料螺旋桨叶片制造工艺研究进展
引用格式：武珈羽，杨金水，陈丁丁，等. 航空复合材料螺旋桨叶片制造工艺研究进展[J]. 航空材料学报，2024，44(2)：104-116.WU Jiayu，YANG Jinshui，CHEN Dingding，et al. Research progress in manufacturing technology of aviation composite propeller blade[J]. Journal of Aeronautical Materials，2024，44(2)：104-116.航空复合材料螺旋桨叶片制造工艺研究进展武珈羽, 杨金水*, 陈丁丁, 郭书君, 尹昌平（国防科技大学 空天科学学院 材料科学与工程系，长沙 410073）摘要：螺旋桨推进方式在航空领域占有重要地位。
复合材料具有高比强度、高比模量、高阻尼、可设计性等特性，复合材料螺旋桨叶片能够提升螺旋桨减重效率、推进效率、耐蚀性、降噪等方面性能，已成为大势所趋。
本文对国内外航空复合材料螺旋桨叶片的研究成果进行回顾和总结，基于传统飞机螺旋桨叶片和旋翼桨叶，对航空螺旋桨叶片材料体系、结构设计和制造工艺进行分类阐述，重点总结复合材料螺旋桨制造工艺中的关键技术问题，概述桨叶制造工艺方面的仿真模拟研究，最后从健全材料体系、优化结构设计、深入工艺研究和加强数值模拟技术的工程化应用几个方面提出了国产化复合材料航空螺旋桨的未来发展方向。
关键词：复合材料；螺旋桨叶片；复合材料螺旋桨；成型工艺doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000042中图分类号：V258 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2024)02-0104-13Research progress in manufacturing technology of aviationcomposite propeller bladeWU Jiayu, YANG Jinshui*, CHEN Dingding, GUO Shujun, YIN Changping （Department of Material Science and Engineering，College of Aerospace Science and Engineering，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China）Abstract: Propeller propulsion technology plays an important role in aviation field. Composite materials have the characteristics of high specific strength，high specific modulus，high damping，designability and so on. The use of composite material propeller blades can further improve the performance of propeller in terms of mass reduction efficiency，propulsion efficiency，corrosion resistance，noise reduction. Composite material propeller blades have become the general trend. Based on aircraft propeller blades and rotor blades，this paper aims to perform a brief review of the research achievements of aviation composite propeller blades at home and abroad，classifies and expounds the material systems，structural design and molding processes of aviation propellers. The key technical problems and the simulation research on manufacturing process of propeller at home and abroad are summarized. Finally，the future development direction of domestic composite propellers from the aspects of improving the material system，optimizing the structure design，deepening the process research and strengthening the engineering application of numerical simulation technology are concluded.Key words: composite material；propeller blade；composite propeller；molding process螺旋桨是一种通过把流动介质向后推去而使桨叶产生反方向力的推进装置。
LM公司的玻璃纤维风轮叶片
视窗
ｇｌａｓｓ
ＬＭ公司的玻璃纤维风轮叶片
丹麦ＬＭ玻纤公司是世界上首屈一指的风力发电 机叶片供应商。ｔＪ １９７８年以来，该公司共生产和销 售了１２０ ０００枚叶片，相当于３７ Ｇｗ的发电能力，每 年可帮助全世界减排７ ０００万ｔ二氧化碳。该公司在 欧洲、北美洲和亚洲设有１３个工厂，２００８年员工总 数７ ２１７人，营业额８．８５亿欧元。它拥有２０个全球 性和地区性用户，包括世界最大１０家风电机制造商 中的８家。
＜玻璃纤维＞２００９年第４期
４３
万方数据
视窗
Ｆｂｅｒ
ｇｌａｓｓ
型更快。使用聚酯树脂作浸渍材料，不需要昂贵的 高级加热室或其它用来加热模具的设备。采用这种 技术还容易从一种叶片类型转换到另一种，充分利 用工厂的能力。 因为是一种闭模工艺， 作环境。 计算机模拟： 树脂灌注和固化是决定叶片品质和制造时间的 两个关键过程。ＬＭ公司通过计算机模拟来保证这些 过程能用最好的方式完成。另外，铺层中如存在干 料和气泡会显著减小叶片的强度和可靠性，因此ＬＭ 公司采用计算机模型来模拟树脂灌注。该模型提供 树脂在模具中蔓延和浸渍铺层的精确影像。由于该 模型能显现任何弱区，故能帮助工艺人员优化整个 ＶＡＲＴＭ工艺。在进行树脂灌注时，工艺人员收集工艺 数据，用来不断地对工艺过程进行微调。 ＶＡＲＴＭ还有助于改善工
属面积，从而增加载流量，使输电效率提高一倍。
（２）
低重量／高强度可减少初始垂度。 高温下可保持高强度，可限制热量引发的
（３）
下垂，因而使用温度可达１８０℃。 （４） 在苛刻环境下无腐蚀，从而减少维护工作，
复合材料加强铝导线的另一家开发商是美国复 合材料技术公司（简称ＣＴＣ），它拥有专利的导线名 为ＡＣＣＣ，现由其子公司ＣＴＣ电缆公司生产这种导线的 复合材料芯棒。据近日消息，ＣＴＣ接到巴林Ｍｉｄａｌ电 缆公司的一笔新订单。该订单包括ＡＣＣＣ芯棒和相关 五金件。这些货品将用于一个３４５ ｋＶ的新线路建设 项目。据称该项目之所以选择ＣＴＣ电缆公司的ＡＣＣＣ导 线，是因为它能够提供性能最好、重量最轻的增容 产品，这种导线具有优异的抗高温下垂性和无可匹 敌的输电效率。至今该公司的ＡＣＣＣ导线已在１３０多处 安装使用，长度达８
风电叶片成型工艺
风电叶片成型工艺风能作为一种绿色环保型能源是可再生能源中最具开发潜力的一种。
随着风电技术的发展与日趋成熟，机型已达到5MW以上，叶片长度超过60米。
叶片是风力发电机组关键部件之一，具有尺寸大，外形复杂，精度要求高，对强度、刚度、和表面光滑度要求高等特点。
复合材料在风机叶片的制造中具备很多优势。
制造工艺主要有手糊成型、模压成型、预浸料成型、拉挤成型、纤维缠绕、树脂传递模塑以及真空灌注成型等工艺。
1、手糊工艺手糊是生产复合材料风机转子叶片的一种传统工艺。
在手糊工艺中，将纤维基材铺放于单模内，然后用滚子或毛刷涂敷玻璃布和树脂，常温固化后脱模。
手糊方法可用于低成本制造大型、形状复杂制品。
因为它不必受加热及压力的影响。
使用简单的设备和模具即可，另外相对于其他可行性方案成本更低廉。
手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大，生产效率低和产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品率较高。
特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片，还需要粘接等二次加工，粘接工艺需要粘接平台或型架以确保粘接面的贴合，生产工艺更加复杂和困难。
手糊工艺制造的风力发电机叶片在使用过程中出现问题往往是由于工艺过程中的含胶量不均匀、纤维/树脂浸润不良及固化不完全等引起的裂纹、断裂和叶片变形等。
手糊工艺往往还会伴有大量有害物质和溶剂的释放，有一定的环境污染问题。
手糊是一种已被证明的生产复合材料叶片工艺方法，但由于其产量低及部件的不连续性以及很难实现结构复杂，力学性能要求高的大型产品，促使人们将研究重点转移至其他生产方法。
2、模压成型模压成型工艺首先将增强材料和树脂置于双瓣模具中，然后闭合模具，加热加压，然后脱模，进行后固化。
这项工艺的优点在于纤维含量高和孔隙率低，并且生产周期短，精确的尺寸公差及良好的表面处理。
然而，模压成型适用于生产简单的复合材料制品如滑雪板，很难制造包括蒙皮、芯材和梁的叶片等复杂形状部件。
RTM工艺制造风力发电机叶片
RTM工艺制造风力发电机叶片发布时间：2006-5-14 22:20:13 点击：3092复合材料风机叶片是风力发电系统的关键动部件，直接影响着整个系统的性能，并要具有长期在户外自然环境条件下使用的耐候性和合理的价格。
因此，叶片的设计和制造质量水平十分重要，被视为风力发电系统的关键技术和技术水平代表。
传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺（Hand Lay-up）制造。
手糊工艺的主要特点在于手工操作、开模成型（成型工艺中树脂和增强纤维需完全暴露于操作者和环境中）、生产效率低以及树脂固化程度（树脂的化学反应程度）往往偏低，适合产品批量较小、质量均匀性要求较低复合材料制品的生产。
因此手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大，生产效率低和产品的而且产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品率较高。
特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片，还往往需要粘接等二次加工，粘接工艺需要粘接平台或型架以确保粘接面的贴合，生产工艺更加复杂和困难。
手糊工艺制造的风力发电机叶片在使用过程中出现问题往往是由于工艺过程中的含胶量不均匀、纤维/树脂浸润不良及固化不完全等引起的裂纹、断裂和叶片变形等。
此外，手糊工艺往往还会伴有大量有害物质和溶剂的释放，有一定的环境污染问题。
因此，目前国外的高质量复合材料风机叶片往往采用RIM(聚胺酯反应注射成型)、RTM、缠绕及预浸料/热压工艺制造。
其中RIM工艺投资较大，适宜中小尺寸风机叶片的大批量生产（>50,000片/年）；RTM工艺适宜中小尺寸风机叶片的中等批量生产（5,000~30,000片/年）；缠绕及预浸料/热压工艺适宜大型风机叶片批量生产。
TM工艺主要原理为首先在模腔中铺放好按性能和结构要求设计好的增强材料预成型体(Preform)，采用注射设备将专用低粘度注射树脂体系注入闭合模腔，模具具有周边密封和紧固以及注射及排气系统以保证树脂流动顺畅并排出模腔中的全部气体和彻底浸润纤维，并且模具有加热系统可进行加热固化而成型复合材料构件。
风机叶片材料
风机叶片材料、设计与工艺简介复合材料风机叶片是风力发电系统的关键动部件，直接阻碍着整个系统的性能，并要具有长期在户外自然环境条件下利用的耐候性和合理的价钱。
因此，叶片的材料、设计和制造质量水平十分重要，被视为风力发电系统的关键技术和技术水平代表。
阻碍风机叶片相关性能的因素要紧有原材料、风机叶片设计及叶片的制造工艺三种。
一风机叶片的原料目前的风力发电机叶片大体上是由聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与E－玻璃纤维、S－玻璃纤维、碳纤维等增强材料，通过手工铺放或树脂注入等成型工艺复合而成。
关于同一种基体树脂来讲，采纳玻璃纤维增强的复合材料制造的叶片的强度和刚度的性能要差于采纳碳纤维增强的复合材料制造的叶片的性能。
可是，碳纤维的价钱目前是玻璃纤维的10左右。
由于价钱的因素，目前的叶片制造采纳的增强材料要紧以玻璃纤维为主。
随着叶片长度不断增加，叶片对增强材料的强度和刚性等性能也提出了新的要求，玻璃纤维在大型复合材料叶片制造中慢慢显现性能方面的不足。
为了保证叶片能够平安的承担风温度等外界载荷，风机叶片能够采纳玻璃纤维/碳纤维混杂复合材料结构，尤其是在翼缘等对材料强度和刚度要求较高的部位，那么利用碳纤维作为增强材料。
如此，不仅能够提高叶片的承载能力，由于碳纤维具有导电性，也能够有效地幸免雷击对叶片造成的损伤。
风电机组在工作进程中，风机叶片要经受壮大的风载荷、气体冲洗、砂石粒子冲击、紫外线照射等外界的作用。
为了提高复合材料叶片的承担载荷、耐侵蚀和耐冲洗等性能，必需对树脂基体系统进行精心设计和改良，采纳性能优异的环氧树脂代替不饱和聚酯树脂，改善玻璃纤维/树脂界面的粘结性能，提高叶片的承载能力，扩大玻璃纤维在大型叶片中的应用范围。
同时，为了提高复合材料叶片在恶劣工作环境中长期利用性能，能够采纳耐紫外线辐射的新型环氧树脂系统。
二风机叶片的设技以最小的叶片重量取得最大的叶片面积，使得叶片具有更高的捕风能力，叶片的优化设计显得十分重要，尤其是符合空气动力学要求的大型复合材料叶片的最正确外形设计和结构优化设计的重要性尤其突出，它是实现叶片的材料/工艺有效结合的软件支撑。
三维编织复合材料制造技术—RTM工艺详解
三维编织复合材料制造技术—RTM工艺详解三维编织复合材料是利用纺织技术，通过编织形成干态预成形件，将干态预成形件作为增强体，采用树脂传递模塑工艺（RTM）或树脂膜渗透工艺（RFI），进行浸胶固化，直接形成复合材料结构。
作为一种先进的复合材料，已成为航空、航天领域的重要结构材料, 并在汽车、船舶、建筑领域及体育用品和医疗器械等方面得到了广泛应用。
传统复合材料经典层合板理论已无法满足其力学性能分析，国内外学者建立了新的理论和分析方法。
三维编织复合材料是仿织复合材料之一，是由采用编织技术织造的纤维编织物（又称三维预成形件）所增强的复合材料，其具有高的比强度、比模量、高的损伤容限和断裂韧性、耐冲击、抗开裂和疲劳等优异特点。
三维编织复合材料的发展是因为单向或二向增强材料所制得的复合材料层间剪切强度低、抗冲击性能差、不能用作主承力件，L.R.Sanders于1977年把三维编织技术引入工程应用中。
所谓3D编织技术是通过长短纤维在空间按一定的规律排列，相互交织而获得的三维无缝合的完整结构，使复合材料不再存在层间问题，且抗损伤能力大大提高。
其工艺特点是能制造出各种规则形状及异形实心体，并可使结构件具有多功能性，即编织多层整体构件。
目前三维编织的方式大约有20多种，但常用的有4种，分别是极线编织（polar braiding）、斜线编织（diagonalbraiding or packing braiding）、正交线编织（orthogonal braiding）和绕锁线编织（warp interlock braiding）。
三维编织中又有多种型式，例如二步法三维编织、四步法三维编织、多步法三维编织。
树脂传递模塑法发展史三维编织复合材料成型工艺主要有树脂传递模塑法（RTM，Resin Transfer Molding），它是将液态树脂注入闭合模具中浸润增强材料并固化成型的工艺方法，是近年来发展迅速地适宜多品种、中批量、高质量先进复合材料制品生产的成型工艺，它是一种接近最终形状部件的生产方法，基本无需后续加工。
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RTM工艺制作叶片
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本文来自：网络复合材料风机叶片是风力发电系统的关键动部件，直接影响着整个系统的性能，并要具有长期在户外自然环境条件下使用的耐候性和合理的价格。
因此，叶片的设计和制造质量水平十分重要，被视为风力发电系统的关键技
术和技术水平代表。
传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺（Hand Lay-up）制造。
手糊工艺的主要特点在于手工操作、开模成型（成型工艺中树脂和增强纤维需完全暴露于操作者和环境中）、生产效率低以及树脂固化程度（树脂的化学反应程度）往往偏低，适合产品批量较小、质量均匀性要求较低复合材料制品的生产。
因此手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大，生产效率低和产品的而且产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品率较高。
特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片，还往往需要粘接等二次加工，粘接工艺需要粘接平台或型架以确保粘接面的贴合，生产工艺更加复杂和困难。
手糊工艺制造的风力发电机叶片在使用过程中出现问题往往是由于工艺过程中的含胶量不均匀、纤维/树脂浸润不良及固化不完全等引起的裂纹、断裂和叶片变形等。
此外，手糊工艺往往还会伴有大量有害物质和溶剂的释放，有一定的环境污染问题。
因此，目前国外的高质量复合材料风机叶片往往采用RIM（聚胺酯反应注射成型）、RTM、缠绕及预浸料/热压工艺制造。
其中RIM工艺投资较大，适宜中小尺寸风机叶片的大批量生产（>50,000片/年）；RTM工艺适宜中小尺寸风机叶片的中等批量生产（5,000－30,000片/年）；
缠绕及预浸料/热压工艺适宜大型风机叶片批量生产。
RTM工艺主要原理为首先在模腔中铺放好按性能和结构要求设计好的增强材料预成型体（Preform），采用注射设备将专用低粘度注射树脂体系注入闭合模腔，模具具有周边密封和紧固以及注射及排气系统以保证树脂流动顺畅并排出模腔中的全部气体和彻底浸润纤维，并且模具有加热系统可进行加热固化而成型复合材料构件。
其主要特点有：闭模成型，产品尺寸和外型精度高，适合成型高质量的复合材料整体构件（整个叶片一次成型）；
初期投资小（与SMC及RIM相比）；
制品表面光洁度高；
成型效率高（与手糊工艺相比），适合成型年产20,000件左右的复合材料制品；
环境污染小（有机挥发份小于50ppm，是唯一符合国际环保要求的复合材料成型工艺）。
由此可看出，RTM工艺属于半机械化的复合材料成型工艺，工人只需将设计好的干纤维预成型体放到模具中并合模，随后的工艺则完全靠模具和注射系统来完成和保证，没有任何树脂的暴露，并因而对工人的技术和环境的要求远远低于手糊工艺并可有效地控制产品质量。
RTM工艺采用闭模成型工艺，特别适宜一次成型整体的风力发电机叶片（纤维、夹芯和接头等可一次模腔中共成型），而无需二次粘接。
与手糊工艺相比，不但节约了粘接工艺的各种工装设备，而且节约了工作时间，提高了生产效率，降低了生产成本。
同时由于采用了低粘度树脂浸润纤维以及采用加温固化工艺，大大提高了复合材料质量和生产效率。
RTM工艺生产较少的依赖工人的技术水平，工艺质量仅仅依赖确定好的工艺参数，产品
质量易于保证，产品的废品率低于手糊工艺。
RTM工艺与手糊工艺的区别还在于，RTM工艺的技术含量高于手糊工艺。
无论是模具设计和制造、增强材料的设计和铺放、树脂类型的选择与改性、工艺参数（如注射压力、温度、树脂粘度等）的确定与实施，都需要在产品生产前通过计算机模拟分析和实验验证来确定，从而有效保证质量的一致性。
这对生产风力发电机叶片这样的动部件十分重要。
因此，由以上的分析和比较可看出，采用复合材料RTM树脂传递模塑工艺技术替代风力发电机叶片手糊制造工艺，具有
生产效率高、产品质量好、力学性能强等特点。
同时可极大减少树脂的有害成份挥发对人体和环境造成的危害，是当前风力发电机叶片制造技术的主要发展方向。
该技术的应用可基本解决目前手工糊制叶片制造工艺中存在的技术和质量问
题，是产品更新换代和占领市场的关键技术。