阅读说明：本技术 复合材料叶片用包边的制作方法、产品及复合材料叶片 (Manufacturing method of edge covering for composite material blade, product and composite material blade ) 是由 姚丁杨 杨彪 蔡明� 王遵 李建林 任文毅 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：复合材料叶片用包边的制作方法,其特征在于：先采用热压工艺成型钛合金材质的钛合金包边；接着在钛合金包边外表面形成底胶层,之后采用浇注硫化工艺在底胶层上形成弹性胶皮层。本发明先在钛合金包边上成型底胶层,再采用浇注硫化工艺在底胶层上形成弹性胶皮层,通过底胶层增大弹性胶皮层在钛合金包边表面的附着力使钛合金包边与弹性胶皮层的结合强度更高,可有效控制弹性胶皮层的厚度,制备出厚度更大、弹性更高的弹性胶皮层,包边的使用寿命长,使用可靠性更高。本发明还提供一种复合材料叶片用包边和复合材料叶片。(The manufacturing method of the edge covering for the composite material blade is characterized by comprising the following steps: firstly, forming a titanium alloy wrapping edge made of a titanium alloy material by adopting a hot pressing process; and then forming a bottom glue layer on the outer surface of the titanium alloy wrapping edge, and then forming an elastic glue layer on the bottom glue layer by adopting a casting vulcanization process. According to the invention, the primer layer is formed on the titanium alloy wrapping edge, the elastic rubber layer is formed on the primer layer by adopting a casting and vulcanizing process, the adhesive force of the elastic rubber layer on the surface of the titanium alloy wrapping edge is increased through the primer layer, so that the bonding strength of the titanium alloy wrapping edge and the elastic rubber layer is higher, the thickness of the elastic rubber layer can be effectively controlled, the elastic rubber layer with larger thickness and higher elasticity is prepared, the service life of the wrapping edge is long, and the use reliability is higher. The invention also provides a wrapping edge for the composite material blade and the composite material blade.)

复合材料叶片用包边的制作方法、产品及复合材料叶片

技术领域

本发明涉及复合材料叶片用包边的制作方法、产品及复合材料叶片，应用于风机复合材料叶片。

背景技术

对于涡轮风机，采用复合材料叶片可以获得显著的减重效果。然而，在叶片在快速转动的过程中，叶片前缘容易受到水滴、砂尘的冲击，从而造成磨损、孔隙、分层等物理缺陷，形成强度薄弱点。因此，复合材料叶片需要一种可靠的包边设计，对叶片前缘形成保护。

目前对叶片前缘防护的手段有金属包边、复合材料包边、防护涂层等多种形式。其中，金属包边能够显著提升前缘的抗冲击性，但金属材料在一些特殊环境下会受到不同程度的腐蚀；复合材料包边的耐腐蚀性强，但抗冲击性能一般，在长期的沙尘冲击下容易出现孔隙、磨损；防护涂层具有良好的耐磨性，但为了达到良好的防护效果，涂层一般喷涂得比较厚，这种厚涂层偏脆，在受到较强的异物撞击时容易脱落。

检测到的相关现有专利：

1.CN202011060393.7，一种复合材料叶片包边方法及结构；

2.CN202011128157.4，一种复合材料叶片金属包边的胶接方法及装置；

3.CN202011378211.0，一种高弹性风机叶片包边防护涂料及其施工方法。

发明内容

本发明提供的复合材料叶片用包边的制作方法，先在钛合金包边上成型底胶层，再采用浇注硫化工艺在底胶层上形成弹性胶皮层，通过底胶层增大弹性胶皮层在钛合金包边表面的附着力使钛合金包边与弹性胶皮层的结合强度更高，可有效控制弹性胶皮层的厚度，制备出厚度更大、弹性更高的弹性胶皮层，包边的使用寿命长，使用可靠性更高。本发明还提供一种复合材料叶片用包边和复合材料叶片。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

复合材料叶片用包边的制作方法，其特征在于：先采用热压工艺成型钛合金材质的钛合金包边；接着在钛合金包边外表面形成底胶层，之后采用浇注硫化工艺在底胶层上形成弹性胶皮层。

优选的，“在钛合金包边外表面形成底胶层”的具体步骤为：先对钛合金包边外表面进行包边进行打磨、清洁处理，然后喷涂一层环氧胶，待环氧胶表干及固化后形成底胶层。

优选的，所述的环氧胶的主体树脂为E20环氧树脂，固化剂为聚酰胺。

优选的，“采用浇注硫化工艺在包边底胶层上形成弹性胶皮层”的具体步骤为：首先将带有底胶层的钛合金包边放入浇注模具内，接着在底胶层表面浇注浇注型聚氨酯弹性体，之后进行合模硫化在底胶层上形成弹性胶皮层。

优选的，所述的浇注型聚氨酯弹性体采用TDI系聚氨酯预聚体，TDI系聚氨酯预聚体混合固化剂后进行浇注。

优选的，所述的弹性胶皮层的厚度为1~3mm。

采用以上所述的复合材料叶片用包边的制作方法制作的复合材料叶片用包边，其特征在于：包括钛合金包边、成型在钛合金包边上的底胶层以及成型在底胶层上的弹性胶皮层，弹性胶皮层硫化粘结在底胶层上。

复合材料叶片，复合材料叶片前缘固定包边，其特征在于：所述的包边为以上所述的复合材料叶片用包边。

发明的有益效果是：

1.本发明的复合材料叶片用包边的制作方法中先在钛合金包边上成型底胶层，再采用浇注硫化工艺在底胶层上形成弹性胶皮层，通过底胶层增大弹性胶皮层在钛合金包边表面的附着力，使钛合金包边与弹性胶皮层的结合强度更高，弹性胶皮层具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、抗冲击性，可以对叶片前缘形成保护，避免复合材料叶片边缘出现孔隙、分层等物理缺陷，使复合材料叶片的安全性大幅度提升。

2.弹性胶皮层采用浇注硫化成型在底胶层上，可有效控制弹性胶皮层的厚度，制备出厚度更大、弹性更高的弹性胶皮层，且通过硫化成型的弹性胶皮层其附着的均匀性更好，附着能力更高。

3.环氧胶的主体树脂为E20环氧树脂，固化剂为聚酰胺，硫化形成弹性胶皮层的过程中通过聚酰胺为固化剂的环氧胶有效增加界面的粘结强度，提高弹性胶皮层在钛合金包边上的附着力，保证钛合金包边与弹性胶皮层可靠且稳定的结合，包边的使用寿命长，使用可靠性更高。

附图说明

图1为本发明的复合材料叶片用包边的示意图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明的实施例做详细说明。

复合材料叶片用包边的制作方法，其特征在于：先采用热压工艺成型钛合金材质的钛合金包边1；接着在钛合金包边外表面形成底胶层2，之后采用浇注硫化工艺在底胶层2上形成弹性胶皮层3。

以上所述的复合材料叶片用包边的制作方法中先在钛合金包边1上成型底胶层2，再采用浇注硫化工艺在底胶层2上形成弹性胶皮层3，通过底胶层2增大弹性胶皮层3在钛合金包边1表面的附着力，使钛合金包边与弹性胶皮层的结合强度更高，弹性胶皮层3具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、抗冲击性，可以对叶片前缘形成保护，避免复合材料叶片边缘出现孔隙、分层等物理缺陷，使复合材料叶片的安全性大幅度提升。弹性胶皮层3采用浇注硫化成型在底胶层2上，可有效控制弹性胶皮层3的厚度，制备出厚度更大、弹性更高的弹性胶皮层，且通过硫化成型的弹性胶皮层3其附着的均匀性更好，附着能力更高。

其中，“在钛合金包边1外表面形成底胶层2”的具体步骤为：先对钛合金包边1外表面进行包边进行打磨、清洁处理，然后喷涂一层环氧胶，待环氧胶表干及固化后形成底胶层2。底胶层2起到提高附着力使弹性胶皮层3有效附着的作用，喷涂环氧胶在常温下表干固化后即形成底胶层2，底胶层2易于成型。

其中，所述的环氧胶的主体树脂为E20环氧树脂，固化剂为聚酰胺。聚酰胺不仅作为环氧胶的固化剂，而且在硫化形成弹性胶皮层的过程中通过聚酰胺为固化剂的环氧胶有效增加界面的粘结强度，提高弹性胶皮层在钛合金包边上的附着力，保证钛合金包边与弹性胶皮层可靠且稳定的结合，包边的使用寿命长，使用可靠性更高。

其中，“采用浇注硫化工艺在包边底胶层上形成弹性胶皮层”的具体步骤为：首先将带有底胶层的钛合金包边放入浇注模具内，接着在底胶层表面浇注浇注型聚氨酯弹性体，之后进行合模硫化在底胶层上形成弹性胶皮层。先浇注浇注型聚氨酯弹性体，再进行合模硫化，通过浇注硫化工艺保证弹性胶皮层的附着均匀性，并且可有效控制弹性胶皮层的厚度，制备出厚度更大、弹性更高的弹性胶皮层，且通过硫化成型的弹性胶皮层其附着的均匀性更好，附着能力更高。

其中，所述的浇注型聚氨酯弹性体采用TDI系聚氨酯预聚体，TDI系聚氨酯预聚体混合固化剂后进行浇注。TDI系聚氨酯预聚体流动性好，浇注的均匀性更佳。

其中，所述的弹性胶皮层的厚度为1~3mm，厚度更大、弹性更高，耐腐蚀性、耐磨性、抗冲击性更高。

采用以上所述的复合材料叶片用包边的制作方法制作的复合材料叶片用包边，其特征在于：包括钛合金包边1、成型在钛合金包边上的底胶层2以及成型在底胶层上的弹性胶皮层3，弹性胶皮层硫化粘结在底胶层上。以上所述的复合材料叶片用包边中底胶层增大弹性胶皮层在钛合金包边表面的附着力，使钛合金包边与弹性胶皮层的结合强度更高，弹性胶皮层具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、抗冲击性，可以对叶片前缘形成保护，避免复合材料叶片边缘出现孔隙、分层等物理缺陷，使复合材料叶片的安全性大幅度提升。

复合材料叶片，复合材料叶片前缘固定包边，其特征在于：所述的包边为以上所述的复合材料叶片用包边。以上所述的复合材料叶片中包边厚度大，弹性高，使用寿命长，使复合材料叶片的安全性大幅度提升。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。