风电叶片模具数控五轴机床复合材料五轴加工中心

随着风电机组不断朝大型化方向发展，风电叶片的尺寸逐渐增大， 成型时对模具强度和刚度的要求也越高， 相应的，模具的重量和成本将大幅提高。为了减轻模具重量，降低模具成本，大型复合材料叶片的模具也逐渐由早期的金属模具向着复合材料模 具转变。复合材料模具基本上是由聚酯树脂、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玻璃纤维等增强材料以及钢结构、翻转机构、加热系统等重要部分组成。复合材料模具的使用意味着复合材料叶片可以做得更大、更长；同时，由于模具和叶片采用了相同的材料，热膨胀系数基本一致，使得制造出的复合材料叶片的度和尺寸稳定性均优于金属模具制造的叶片产品。目前真空导入成型工艺已成为复合材料风电叶片制造的主流工艺，相应的叶片模具应具备以下基本要求 ：
　　（1）表面光滑、平整、密实：为叶片产品表面优良，模具表面应无裂纹、针孔，表面光泽度应达到90以上，表面粗糙度＜10pLm；
　　（2）气密性好：因为采用真空导入成型工艺制造叶片，对模具的气密性要求就比较高，通常情况下要求15min内真空降小于10mbar；
　　（3）尺寸精度高、结构稳定性好：模具尺寸应实现长度方向平均每米偏差小于0.5mm；
　　（4）温度场均匀，加热可靠，温度场应能够实现实时监测，每平米表面温差小于0.5℃；
　　（5）合模定位、锁紧方便，翻转精度高；
　　（6）表面硬度高、使用寿命长：模具表面巴氏硬度应达到40以上，以减小脱模时对模具造成的损伤，使其寿命大于400支叶片；
（7）运行安全、运输便利。
（一）复合材料的定义
复合材料（Composite Materials）是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既能保留原有组分材料的主要特色，又通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此关联，从而获得新的性能，与一般材料的简单混合有本质的区别。


复合材料包含基体（matrix）和增强材料（reinforcement）两个部分。基体材料主要起到包裹、支撑和保护增强材料的作用；增强材料是复合材料的关键，分布在基体材料中起到提高增强基体材料性能的作用，如提高强度、韧度及耐热性等，增强材料与基体间存在明显界面。


复合材料的用量已成为衡量装备性的重要标志。复合材料的兴起丰富了现代材料家族。具备高强度、高模量、低比重的碳纤维增强复合材料已成为各类军民装备重要的候选材料之一。美国部在2025年材料发展预测中提到，只有复合材料能够将耐高温、高强度、高模量的指标在现有基础上同时提高25%以上。复合材料正成为各类航空以及装备的关键材料。复合材料在应用中的占比持续提升，形成了金属材料、高分子材料、无机非金属材料和复合材料四分天下的局面。