本發(fā)明涉及復(fù)合材料真空灌注成型
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管。
背景技術(shù)：
：隨著復(fù)合材料技術(shù)的飛速發(fā)展，用于纖維增強復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)件也在不斷發(fā)展，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的性能和質(zhì)量越來越重要?，F(xiàn)有技術(shù)中，復(fù)合材料成型結(jié)構(gòu)件主要由真空灌注工藝成型而成，而現(xiàn)有技術(shù)中真空灌注工藝影響因素復(fù)雜多變，成型后的構(gòu)件包含多種質(zhì)量缺陷，而成型結(jié)構(gòu)件灌注導(dǎo)流管下發(fā)白現(xiàn)象尤為常見。復(fù)合材料主要由基體和增強體組成，纖維增強復(fù)合材料則主要由基體樹脂和增強纖維組成，使基體材料及增強材料在性能上取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，滿足實際應(yīng)用的要求。復(fù)合材料的基體通常使用熱塑性樹脂或熱固性樹脂，雖然這種材料的強度和模量都比較低，但由于其良好的粘彈性和彈塑性，可承受較大的應(yīng)變，基體樹脂通過和纖維表面上的粘結(jié)力、截面上的剪切應(yīng)力，支撐纖維、傳遞載荷、均勻載荷。復(fù)合材料作為各種終端產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件的重要組成部分，其質(zhì)量決定著結(jié)構(gòu)件的性能和壽命，而結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量及性能主要由組成結(jié)構(gòu)件的復(fù)合材料性能及其成型工藝來決定。對于選定復(fù)合材料的風力發(fā)電葉片及船舶等大型結(jié)構(gòu)件來說，保證葉片或船舶的整體質(zhì)量和性能的關(guān)鍵就取決于結(jié)構(gòu)件的成型工藝。目前風電葉片、船舶所用復(fù)合材料以玻璃纖維復(fù)合材料占主要地位，通過真空灌注工藝灌注而成，真空灌注工藝對于制品的品質(zhì)影響因素復(fù)雜多變，成型后的構(gòu)件可能包含多種質(zhì)量缺陷，而灌注導(dǎo)流管其流道下發(fā)白現(xiàn)象尤為常見，其流道下發(fā)白原因之一為導(dǎo)流管內(nèi)樹脂放熱溫度過高。這樣的缺陷嚴重影響結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量和性能，最終影響終端產(chǎn)品的使用壽命及風險。本發(fā)明提出一種解決方法，藉由降低導(dǎo)流管內(nèi)樹脂總量，進而降低固化反應(yīng)時樹脂的放熱量，有效解決導(dǎo)流管下發(fā)白的問題，實驗灌注證明此方案不影響實際真空灌注成型效率，具有良好的灌注效果，對于保證和提高復(fù)合材料終端產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件的實際應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種灌注效果好、可重復(fù)利用且能夠有效避免管道壁發(fā)白、材料浪費的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管，包括導(dǎo)流管本體1，所述導(dǎo)流管本體1的弧形截面為劣弧形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流管本體1的左右兩端分別水平設(shè)置有與其一體成型的左底板2和右底板3，所述左底板2和右底板3相對的一端位于所述導(dǎo)流管本體1下方位置。進一步地，在所述的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管上，所述左底板2和右底板3相對的一端上沿所述導(dǎo)流管主體1延伸方向等間距設(shè)有多個導(dǎo)流孔4。進一步優(yōu)選地，在所述的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管上，所述導(dǎo)流孔4的孔徑為15-20mm，相鄰兩導(dǎo)流孔4的間距為20-30mm。進一步地，在所述的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管上，所述導(dǎo)流管由材質(zhì)為塑料、復(fù)合塑料材料、金屬或非金屬材料制成。進一步地，在所述的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管上，所述導(dǎo)流管本體1弧形截面的弧度大小為0.2-0.8πrad。進一步地，在所述的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管上，所述導(dǎo)流管本體1的半徑為15-25mm，其管壁的厚度為1.0-2.5mm。進一步地，在所述的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管上，所述左底板2、右底板3的寬度與所述左底板2和右底板3之間的間距大小相同，為12-20mm。進一步地，在所述的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管上，所述左底板2和右底板3的厚度為厚度為1.0-2.5mm。作為本發(fā)明的一個替代技術(shù)方案，本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管，與上述導(dǎo)流管本體1的弧形截面為劣弧形結(jié)構(gòu)不同的是，該替代技術(shù)方案中導(dǎo)流管本體1的橫截面為三角形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流管本體1的左右兩端分別水平設(shè)置有與其一體成型的左底板2和右底板3。作為本發(fā)明的另一個替代技術(shù)方案，本發(fā)明還一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管，與上述導(dǎo)流管本體1的弧形截面為劣弧形結(jié)構(gòu)不同的是，該替代技術(shù)方案中所述導(dǎo)流管本體1的橫截面為矩形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流管本體1的左右兩端分別水平設(shè)置有與其一體成型的左底板2和右底板3。進一步地，在所述的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管上，所述導(dǎo)流管本體1的弧形截面為長方形或正方形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：本發(fā)明的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管，創(chuàng)造性的將導(dǎo)流管本體設(shè)置為劣弧形結(jié)構(gòu)，并在其兩底端分別設(shè)置地板，使得本申請導(dǎo)流管內(nèi)部的截面積相比現(xiàn)有導(dǎo)流管的截面積減低了10-90％，同時樹脂固化反應(yīng)放熱峰溫度隨內(nèi)部填充樹脂量減少而降低，導(dǎo)流管內(nèi)樹脂放熱峰較現(xiàn)行技術(shù)導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱峰溫度小于10以上，有效避免了復(fù)合材料層因?qū)Я鞴軆?nèi)樹脂放熱高溫而產(chǎn)生的發(fā)白現(xiàn)象，同時為實際生產(chǎn)應(yīng)用節(jié)約一定樹脂用量，減少不必要的廢料。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)流管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明一種橫截面為三角形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明一種橫截面為長方形形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明一種橫截面為正方形形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為采用現(xiàn)有導(dǎo)流管下方復(fù)合材料樣品的光學顯微鏡圖；圖8為采用采用劣弧型導(dǎo)流管下方復(fù)合材料樣品的光學顯微鏡圖；圖9為采用現(xiàn)有導(dǎo)流管和采用本發(fā)明劣弧型導(dǎo)流管的進膠量與時間曲線圖；圖10為采用現(xiàn)有導(dǎo)流管和采用本發(fā)明劣弧型導(dǎo)流管內(nèi)樹脂放熱溫度與時間曲線圖。具體實施方式在樹脂灌注生產(chǎn)過程中，對于不同基體不同材料結(jié)構(gòu)件需要選擇合適的工藝方法，而現(xiàn)有技術(shù)中在如何選擇合適的工藝方法沒有進行深入研究。本發(fā)明針對這一問題進行研究，也通過一定實驗數(shù)據(jù)及理論依據(jù)，提出了一種如何進行設(shè)計合適的工藝成型構(gòu)件，對于改善復(fù)合材料發(fā)白缺陷具有良好的指導(dǎo)意義及良好的技術(shù)效果，同時也為實際生產(chǎn)應(yīng)用中節(jié)省基體材料。具體地，本發(fā)明所提出的導(dǎo)流管的截面積為其在真空灌注應(yīng)用中內(nèi)部填充樹脂量比現(xiàn)有技術(shù)中降低10％-90％(現(xiàn)行技術(shù)導(dǎo)流管設(shè)計樣式如圖1所示)，本發(fā)明導(dǎo)流管的橫截面為劣弧形結(jié)構(gòu)、三角形結(jié)構(gòu)、長方形或正方形結(jié)構(gòu)，或其它橫截面積比現(xiàn)有導(dǎo)流管的橫截面積小10％-90％的任何形狀的結(jié)構(gòu)。同時樹脂固化反應(yīng)放熱峰溫度隨內(nèi)部填充樹脂量減少而降低，減低復(fù)合材料層因?qū)Я鞴軆?nèi)樹脂放熱高溫而產(chǎn)生的發(fā)白現(xiàn)象，同時為實際生產(chǎn)應(yīng)用節(jié)約一定樹脂用量，減少不必要的廢料。下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。實施例1如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的真空灌注用導(dǎo)流管，其由導(dǎo)流管本體1和設(shè)置在導(dǎo)流管本體1底端兩側(cè)的底板2和底部3組成，導(dǎo)流管本體1的截面為優(yōu)弧形結(jié)構(gòu)，在采用該中導(dǎo)流管進行真空灌注時，導(dǎo)管內(nèi)樹脂固化反應(yīng)放熱峰溫度較高，使得導(dǎo)管復(fù)合材料層因?qū)Я鞴軆?nèi)樹脂放熱高溫而產(chǎn)生的發(fā)白現(xiàn)象，降低了導(dǎo)流管的使用壽命，且存在一定樹脂的材料浪費。如圖2所示，為本實施例提供的一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管，包括導(dǎo)流管本體1，導(dǎo)流管本體1的弧形截面為劣弧形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流管本體1弧形截面的弧度大小為0.2-0.8πrad，導(dǎo)流管本體1的左右兩端分別水平設(shè)置有與其一體成型的左底板2和右底板3，左底板2和右底板3相對的一端位于導(dǎo)流管本體1下方位置，也就是說導(dǎo)流管本體1的兩端分別與左底板2和右底板3的上端面中部連接，使左底板2和右底板3相對的一端延伸至由導(dǎo)流管本體1所形成的圓形圈內(nèi)。在本實施例的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管上，如圖3所示，左底板2和右底板3相對的一端上沿導(dǎo)流管主體1延伸方向等間距設(shè)有多個導(dǎo)流孔4，其中導(dǎo)流孔4的個數(shù)可根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)模大小進行設(shè)置；且導(dǎo)流孔4的孔徑為15-20mm，相鄰兩導(dǎo)流孔4的間距為20-30mm；優(yōu)選地，導(dǎo)流孔4的孔徑為16-18mm，相鄰兩導(dǎo)流孔4的間距為22-26mm。這樣在真空灌注時，樹脂基體能夠從左底板2和右底板3之間的開口以及導(dǎo)流孔4足量、快速、均勻的沿著導(dǎo)流管導(dǎo)入待灌注產(chǎn)品上，提高樹脂灌注效果。于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在本實施例的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管中，導(dǎo)流管由材質(zhì)為塑料、復(fù)合塑料材料、金屬或非金屬材料制成。優(yōu)選的采用復(fù)合塑料材料或金屬材料制成；更為優(yōu)選地，采用聚丙烯樹脂材和聚乙烯樹脂混合材質(zhì)制成，聚丙烯樹脂材質(zhì)偏軟，聚乙烯樹脂材質(zhì)偏硬，將二者按一定的比例混合制得的導(dǎo)流管，不僅耐熱、耐低溫沖擊性能優(yōu)越，同時還能保持良好的剛性。于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在本實施例的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管中，導(dǎo)流管本體1弧形截面的弧度大小為0.4-0.6πrad；優(yōu)選地，導(dǎo)流管本體1弧形截面的弧度大小為0.5πrad。采用劣弧形截面的導(dǎo)流管，能夠使得導(dǎo)流管內(nèi)部的截面積相比現(xiàn)有導(dǎo)流管的截面積減低10-90％，導(dǎo)流管內(nèi)樹脂放熱峰較現(xiàn)行技術(shù)導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱峰溫度小于10以上，有效避免了復(fù)合材料層因?qū)Я鞴軆?nèi)樹脂放熱高溫而產(chǎn)生的發(fā)白現(xiàn)象。于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在本實施例的復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管中，導(dǎo)流管本體1的半徑為15-25mm，其管壁的厚度為1.0-2.5mm；優(yōu)選地，導(dǎo)流管本體1的半徑為22mm，其管壁的厚度為2.2mm。左底板2、右底板3的寬度與左底板2和右底板3之間的間距大小相同，均為12-20mm，其中左底板2和右底板3之間的間距是指導(dǎo)流管開口的寬度。左底板2和右底板3的厚度為厚度為1.0-2.5mm。實施例2如圖4所示，與上述劣弧形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管不同的是，本實施例提供了一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管，本實施例導(dǎo)流管本體1的橫截面為三角形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流管本體1的左右兩端分別水平設(shè)置有與其一體成型的左底板2和右底板3。該三角形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管的水平高度為17-22mm；左底板2和右底板3的寬度均為15-22mm；左底板2和右底板3相對端之間的間距為15-16mm。導(dǎo)流管本體1、左底板2和右底板3的厚度為1-2.5mm。實施例3如圖5所示，與上述劣弧形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管不同的是，本實施例提供了一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管，該替代技術(shù)方案中所述導(dǎo)流管本體1的橫截面為張方形結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流管本體1的左右兩端分別水平設(shè)置有與其一體成型的左底板2和右底板3。該長方形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管的水平高度為17-22mm；左底板2的寬度、右底板3的寬度與左底板2和右底板3相對端之間的間距相等，為20-25mm。導(dǎo)流管本體1、左底板2和右底板3的厚度為1-2.5mm。實施例4如圖6所示，與上述劣弧形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管不同的是，本實施例提供了一種復(fù)合材料真空灌注工藝成型用導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管本體1的弧形截面為的正方形結(jié)構(gòu)，該正方形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流管的水平高度為20-25mm；左底板2的寬度、右底板3的寬度與左底板2和右底板3相對端之間的間距相等，為20-25mm。導(dǎo)流管本體1、左底板2和右底板3的厚度為1-2.5mm。性能測試：1)拋光檢測：以現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流管為對比例，以本發(fā)明實施例1導(dǎo)流管為測試例，分別將現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流管和本發(fā)明實施例1的導(dǎo)流管應(yīng)用于厚件灌注上，將導(dǎo)流管下方的復(fù)合材料裁切下來并進行拋光，拋光完的樣品分別經(jīng)由光學顯微鏡觀察玻纖層發(fā)白狀況：如圖7所示，為采用現(xiàn)有導(dǎo)流管所制的復(fù)合材料樣品，樣品拋光后的光學顯微鏡觀察圖，發(fā)白層(亮度較暗處)約為5～7層；圖8所示，為采用劣弧型導(dǎo)流管所制的復(fù)合材料樣品，樣品拋光后的光學顯微鏡觀察圖，發(fā)白層(亮度較暗處)約為1～2層。2)灌注效率測試：以現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流管為對比例，以本發(fā)明實施例1導(dǎo)流管為測試例，分別將現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流管和本發(fā)明實施例1的導(dǎo)流管應(yīng)用于厚件灌注上進行灌注效率測試。如圖9所示，為現(xiàn)有導(dǎo)流管與實施例1劣弧型導(dǎo)流管復(fù)合材料灌注效率曲線比較圖，經(jīng)由實驗比較后，采用劣弧型導(dǎo)流管灌注復(fù)合材料的進膠量曲線符合采用現(xiàn)有導(dǎo)流管灌注復(fù)合材料的進膠量曲線，證明采用劣弧型導(dǎo)流管灌注復(fù)合材料的灌注效率與采用現(xiàn)有導(dǎo)流管灌注復(fù)合材料的灌注效率一致。3)管內(nèi)樹脂放熱溫度測試：以現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流管為對比例，以本發(fā)明實施例1-4的導(dǎo)流管為測試例，分別將現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流管和本發(fā)明實施例1-4的導(dǎo)流管應(yīng)用于厚件灌注上，并分別進行導(dǎo)流管內(nèi)樹脂放熱峰溫度測試，具體測試結(jié)果下表一所示：表一導(dǎo)流管內(nèi)樹脂放熱峰溫度測試結(jié)果導(dǎo)流管型試管內(nèi)樹脂放熱峰溫度(℃)實施例1劣弧形導(dǎo)流管118.8實施例2三角形導(dǎo)流管123.6實施例3長方形導(dǎo)流管134.3實施例4正方形導(dǎo)流管136.9對比例現(xiàn)行技術(shù)導(dǎo)流管157.5經(jīng)由測試后，本發(fā)明實施例1-4所提供的導(dǎo)流管其管內(nèi)樹脂放熱峰較現(xiàn)行技術(shù)導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱峰溫度小于20℃以上，本發(fā)明導(dǎo)流管有效減緩流道下發(fā)白的效應(yīng)。此外，以現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流管為對比例，以本發(fā)明實施例1的導(dǎo)流管為測試例，分別將現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流管和本發(fā)明實施例1的導(dǎo)流管應(yīng)用于厚件灌注上，測試導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱溫度與時間變化關(guān)系。如圖10所示，為導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱溫度與時間曲線比較圖，經(jīng)由熱電偶計記錄導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱溫度，劣弧型導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱峰溫度明顯低于現(xiàn)有導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱峰溫度，現(xiàn)有導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱峰最高溫度:157.5℃，實施例1劣弧型導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱峰最高溫度:118.8℃。綜上可知，經(jīng)由上述1)、2)和3)測試得知導(dǎo)流管在單位長度下的截面積比現(xiàn)有技術(shù)中降低40％～60％且制造材質(zhì)為pp與pe復(fù)合塑料材料的任意導(dǎo)流管設(shè)計型試(如圖2-6所示，但樣式不限于此)，可以在不影響現(xiàn)有工藝效率下，有效降低因?qū)Я鞴軆?nèi)樹脂放熱溫度過高所造成復(fù)合材料層的發(fā)白現(xiàn)象。經(jīng)由測試后，其管內(nèi)樹脂放熱峰較現(xiàn)行技術(shù)導(dǎo)流管管內(nèi)樹脂放熱峰溫度小于20℃以上，可以明顯地看出此導(dǎo)流管對于減緩流道下發(fā)白的效應(yīng)。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。當前第1頁12