风电叶片制造中的研磨工艺（上）

风力发电作为可再生能源，在全球和中国都呈现出了如火如荼的发展趋势。复合材料风机叶片是风力发电系统的关键动部件。在叶片制造过程中，一个重要的工艺就是打磨，打磨工艺直接决定了叶片的表面质量。今天小编与大家针对风机叶片研磨工艺中的一些问题一起进行探讨。

  叶片的材料和制造工艺

风力发电机叶片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、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。

对于同一种基体树脂来讲，采用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用碳纤维增强的复合材料制造的叶片的性能。由于价格的因素，目前的叶片制造采用的增强材料主要以玻璃纤维为主。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逐渐出现性能方面的不足。为了保证叶片能够安全的承担风温度等外界载荷，风机叶片可以采用玻璃纤维/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，则使用碳纤维作为增强材料。这样，不仅可以提高叶片的承载能力，由于碳纤维具有导电性，也可以有效地避免雷击对叶片造成的损伤。

叶片制造基本工艺图

研磨是其中必要的工艺之一，是在叶片成型、组装完之后，为下一步的涂装工艺进行表面准备的步骤。打个比方说，类似于建筑工地的地面平整，要用推土机或平整机将地面推平。只有工件的表面平整了，才能继续下一道工序。

  研磨和磨料磨具

研磨工艺是切削工艺的一种，通过坚硬的磨料来切削工件，来改变工件的尺寸或者表面状态。

研磨的功能大概可以分为两种：去除余量和表面处理。去除余量是指去除工件的多余部分，改变工件的形状和尺寸，从而达到所期望的形状或者尺寸。表面处理是指只是改变工件的表面状态，而不改变工件的尺寸，比如光洁度、粗糙度、色泽等。

磨料磨具是起到磨削作用的材料，磨料磨具根据制造工艺，大概可以分为固结磨具、涂附磨具、无纺布磨具和抛光膏。

各种磨料磨具的特点对比表：

在叶片打磨中，最常用的是涂附磨具，即纸基砂碟和钢纸砂碟。下表为涂附磨具的四大要素。

涂附磨具的结构图和基本参数有如下几点：

在风电叶片打磨应用比较多的是氧化铝磨料的纸背基，氧化铝磨料的钢纸背基砂碟。 磨料的粒度是标定磨料粗细、切削力大小的一个重要参数。通常情况下，磨料粗细的描述方法是目数，即以筛选矿砂的网格筛单位面积上的孔数来表示。数字越大，说明单位面积上的网孔越多，也就意味着磨料颗粒的细小，也就可以判断磨料的粗与细了。

涂附磨料的粒度由不连续的几个整数组成，共25个粒度，分别是12，24，36，40，50，60，80，100，120，150，180，220，240，280，320，360，400，500，600，800，1000，1200，1500，2000，2500..在选择使用磨料的时候，一定要弄清楚磨料粒度所代表的含义。

 打磨工具

打磨工具按照动力方式，分为电动打磨工具和气动打磨工具。这两种工具都可以达到打磨目的，但在使用中有不同特点，对比如下：

按照打磨形式，主要是圆轨道偏心振动打磨机和角向同心角磨机。两种工具的打磨形式如下表：

鉴于气动工具轻便、安全的特点，目前气动工具的使用较为流行。

本期，我们从工件制造工艺、磨料磨具、打磨工具三个方面了解了风电叶片制造中的研磨工艺。下一期，小编将继续从压缩空气系统、打磨粉尘收集和实际应用操作等方面继续与大家探讨风电叶片研磨工艺。