一种碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺制造技术

本申请提供一种碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺，包括以下步骤：S100，计算玻璃纤维层所需玻璃纤维纱线的根数N1；S110，分别计算混合层所需玻璃纤维纱线的根数N2和碳纤维纱线的根数N3；S200，将N1+N2个玻璃纤维纱线卷以及N3个碳纤维纱线卷分别安装到纱架上；S210，将玻璃纤维纱线和碳纤维纱线分别穿过穿纱孔；其中碳纤维纱线与玻璃纤维纱线交替排布，形成混合层；其余的玻璃纤维纱线绕混合层设有有一周；S300，先将玻璃纤维纱线和碳纤维纱线穿过浸胶槽，进行浸胶；S310，再将玻璃纤维纱线和碳纤维纱线依次穿过多级预成型工装，将玻璃纤维纱线和碳纤维纱线分层并挤压合并；S320，最后将成型的挤压板穿过固化加热箱，进行加温固化。行加温固化。行加温固化。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺


[0001]本申请涉及风电叶片
,具体涉及一种碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺。

技术介绍

[0002]风电叶片主梁是风电叶片的主承力部件，控制着风电叶片翼展方向的整体刚度和极限强度。随着风电向低风速和海上发展，叶片尺寸越来越大，叶片自身重量和承载要求也越来越大，给风电整机以及叶片设计带来了巨大的挑战。拉挤板材用于风电叶片的制造，最先采用碳纤维拉挤板材，碳纤维具有高比强度和高比模量的性能优势，可以满足大型风电叶片结构件的强度和刚度要求，同时明显减重。虽然碳纤维具有明显的性能的优势，但是其成本高的劣势也较为明显，如果用玻璃纤维生产风电叶片用拉挤大梁板又存在重量增加的缺陷；因此上述问题亟待进行解决。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺。
[0004]本申请提供一种碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺，包括以下步骤：
[0005]S100，计算玻璃纤维层所需玻璃纤维纱线的根数N1；
[0006]S110，分别计算混合层所需所述玻璃纤维纱线的根数N2和碳纤维纱线的根数N3；
[0007]S200，将N1+N2个玻璃纤维纱线卷以及N3个碳纤维纱线卷分别安装到纱架上；
[0008]S210，将所述玻璃纤维纱线和碳纤维纱线分别穿过穿纱孔；其中碳纤维纱线与玻璃纤维纱线交替排布，形成所述混合层；其余的所述玻璃纤维纱线绕所述混合层设有有一周；
[0009]S300，先将所述玻璃纤维纱线和碳纤维纱线穿过浸胶槽，进行浸胶；
[0010]S310，再将所述玻璃纤维纱线和碳纤维纱线依次穿过多级预成型工装，将所述玻璃纤维纱线和碳纤维纱线分层并挤压合并；
[0011]S320，最后将成型的挤压板穿过固化加热箱，进行加温固化。
[0012]进一步的，其中n为混合板的合成层数，a为混合板的宽度，b为混合板的厚度，ω为玻璃纤维的含量，ρ
玻
为玻璃纤维的密度，ρ
玻线
为玻璃纤维的线密度。
[0013]进一步的，所述混合层包括混合部和包裹部；所述混合部中包含的所述玻璃纤维纱线和碳纤维纱线的数量比为1:1；因此，
[0014]进一步的，所述包裹部包括玻璃纤维纱线，与所述玻璃纤维层形成完整的包裹层，因此，N2＝N3+2(n
‑
2)。
[0015]进一步的，所述浸胶槽内分别设有浸胶工装；所述浸胶工装垂直安装在所述浸胶
槽的底部，用于对所述玻璃纤维纱线和碳纤维纱线进行分层浸胶。
[0016]进一步的，所述预成型工装设有三级；三级所述预成型工装依次包括4层条孔、2层条孔以及1层条孔。
[0017]进一步的，所述固化加热箱包括四段加热；四段加热温度依次为140℃
‑
150℃、150℃
‑
160℃、160℃
‑
170℃以及180℃。
[0018]进一步的，还包括牵引机；所述牵引机位于所述固化加热箱的输出端，用于对板材进行牵引输送。
[0019]本申请具有的优点和积极效果是：
[0020]本技术方案通过对多个玻璃纤维层和混合层进行拉挤成型，其中混合层包括玻璃纤维和碳纤维两种材料，相较于单一材料层，既能确保重量满足需求，又能有效降低制造成本；通过将玻璃纤维层包裹在混合层外部则是起到绝缘的作用；同时，本成型工艺操作简单，通过纱线孔配合预成型工装，还能有序对两种纱线进行排布并成型，从而确保板材的质量。
附图说明
[0021]图1为本申请实施例提供的碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺的穿纱结构示意图。
[0022]图中所述文字标注表示为：100
‑
玻璃纤维纱线；200
‑
碳纤维纱线。
具体实施方式
[0023]为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。
[0024]请参考图1，本实施例提供一种碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺，包括以下步骤：
[0025]S100，计算玻璃纤维层所需玻璃纤维纱线100的根数N1；
[0026]S110，分别计算混合层所需玻璃纤维纱线100的根数N2和碳纤维纱线200的根数N3；
[0027]S200，将N1+N2个玻璃纤维纱线卷以及N3个碳纤维纱线卷分别安装到纱架上；
[0028]S210，将玻璃纤维纱线100和碳纤维纱线200分别穿过穿纱孔；其中碳纤维纱线200与玻璃纤维纱线100交替排布，形成混合层；其余的玻璃纤维纱线100绕混合层设有有一周；
[0029]S300，先将玻璃纤维纱线100和碳纤维纱线200穿过浸胶槽，进行浸胶；
[0030]S310，再将玻璃纤维纱线100和碳纤维纱线200依次穿过多级预成型工装，将玻璃纤维纱线100和碳纤维纱线200分层并挤压合并；
[0031]S320，最后将成型的挤压板穿过固化加热箱，进行加温固化。
[0032]在一优选实施例中，混合板材通过四层板材拉挤成型，其截面呈矩形，宽度为100mm，厚度为2mm；四层板材中，上下两层为玻璃纤维层，中间两侧为混合层，但混合层包括位于中间的混合部和位于两端的包裹部；包裹部的材质主要为玻璃纤维，用于和上下的玻璃纤维层形成封闭的玻璃纤维套，从而对内部的混合层进行包裹，使混合板材具有绝缘性。
[0033]优选的，两玻璃纤维层所需玻璃纤维纱线100的总根数N1可根据公式进行计算；其中n为混合板的合成层数，a为混合板的宽度，b为混合板的厚度，ω为玻璃纤维的含量，ρ
玻
为玻璃纤维的密度，ρ
玻线
为玻璃纤维的线密度；根据已知数据，n＝4、a＝100、b＝2、ρ
玻
＝2.54、ρ
玻线
＝4.8；根据需求数据，ω≥70％；带入公式可得由于玻璃纤维层的数量为2且ω≥70％，因此，N1取值38，单层所需玻璃纤维纱线的数量为19根。
[0034]优选的，混合部中包含的玻璃纤维纱线100和碳纤维纱线200的数量比为1:1，且混合层的两端分别设有用于包裹的包裹部，因此根据公式便可计算出所需碳纤维N3的数量；已知N1＝38，n＝4；带入公式
[0035]优选的，混合层中的混合部和包裹部中均包含玻璃纤维纱线100，由于包裹部只需对混合层进行包裹，因此，包裹部中仅包含单根玻璃纤维纱线100；从而根据公式N3+2(n
‑
2)便可得到混合层中所需玻璃纤维纱线100的总数量N2；带入已知数据便可得到N2＝17+2(4
‑
2)＝21。
[0036]在一优选实施例中，玻璃纤维纱线100和碳纤维纱线200分别通过安装在纱线架上的玻璃纤维纱线卷和碳纤维纱线卷提供；纱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：S100，计算玻璃纤维层所需玻璃纤维纱线(100)的根数N1；S110，分别计算混合层所需所述玻璃纤维纱线(100)的根数N2和碳纤维纱线(200)的根数N3；S200，将N1+N2个玻璃纤维纱线卷以及N3个碳纤维纱线卷分别安装到纱架上；S210，将所述玻璃纤维纱线(100)和碳纤维纱线(200)分别穿过穿纱孔；其中碳纤维纱线(200)与玻璃纤维纱线(100)交替排布，形成所述混合层；其余的所述玻璃纤维纱线(100)绕所述混合层设有有一周；S300，先将所述玻璃纤维纱线(100)和碳纤维纱线(200)穿过浸胶槽，进行浸胶；S310，再将所述玻璃纤维纱线(100)和碳纤维纱线(200)依次穿过多级预成型工装，将所述玻璃纤维纱线(100)和碳纤维纱线(200)分层并挤压合并；S320，最后将成型的挤压板穿过固化加热箱，进行加温固化。2.根据权利要求1所述的碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺，其特征在于，其中n为混合板的合成层数，a为混合板的宽度，b为混合板的厚度，ω为玻璃纤维的含量，ρ
玻
为玻璃纤维的密度，ρ
玻线
为玻璃纤维的线密度。3.根据权利要求2所述的碳纤维和玻璃纤维混合板材拉挤成型工艺，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长骏，程宝发，张健，辛朝波，
申请(专利权)人：廊坊市飞泽复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：