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加工风电叶片选择金刚石刀片

本文主要介绍了风电叶片的制造及加工问题点,及金刚石刀片在风电叶片加工中的应用。
工具/原料

金刚石刀片

方法/步骤
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1.风电叶片的材质发展大功率、长叶片需求加速风电叶片复合材料化(碳纤维、玻璃纤维),随着风力发电厂逐渐从内陆转移到海上,风电叶片的大功率化和大型化成为发展趋势,同时大风机每千瓦电量的总生产成本,也会随着叶片的增大而降低。风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构,一般由根部、外壳和加强筋或梁三部分组成,复合材料在整个风电叶片中的重量一般占到90%以上。目前风电叶片的主流仍然是玻璃纤维,碳纤维仅仅用在叶片的部分关键部位,一般认为,22m以下的叶片采用玻璃纤维,而大于42m的叶片则采用碳纤维或碳玻混杂纤维。

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2.风电叶片的加工特点风电叶片的尺寸特别大,一般是由玻璃纤维整体铸造而成,然后再进行切割、打磨、铣削及铰孔等工序加工。风电叶片的材质主要是玻璃纤维、碳纤维复合材料,属于难加工非金属材料,对刀具的耐磨性、韧性、稳定性要求较高,金刚石超硬刀具能够满足风电叶片加工质量高、尺寸稳定性好等要求,但天然金刚石价格昂贵,人造聚晶金刚石(PCD)刀片制成以后,它同样具有与天然金刚石相似的特性,而且PCD原料来源丰富,其制造技术已经成熟,并且其价格低廉,只有天然金刚石的几十分之一,可有效降低加工成本。

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3.风电叶片的制造工艺及所用金刚石刀片风机主要由叶片、桨毂、主轴、整流罩、塔架、等组成,超硬刀具主要应用在风电叶片和桨毂的加工中,目前1MW以上的风机叶片根部采用下图的结构方式:

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4.金刚石刀片在风电叶片加工中的应用风电叶片的制造工艺主要是真空灌注成型,成型后进行根部齐边切割→根部端面打磨铣削加工→根部打孔→涂装,所用到金刚石刀具有金刚石锯片切割叶片根部,金刚石面铣刀进行端面铣削加工,聚晶金刚石(PCD)刀片或PCD铰孔刀具进行叶片根部打孔加工。风电叶片根部加工主要用聚晶金刚石刀片以及直径为450mm的金刚石锯片,叶片根部被锯切后,表面不太平整,需要应用金刚石面铣刀对风电叶片根部端面进行铣削加工,金刚石铣刀片SEET1204,铣削完成后,最后用聚晶金刚石刀片CDW010材质WCMT06T3和WCMT0905对叶片根部进行轴向孔和径向孔的加工。

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5.风电叶片的刀片材质及切削参数推荐风电叶片的材质主要是玻璃纤维、碳纤维复合材料,加工风电叶片的刀片材质牌号及切削参数推荐如下图:

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6.风电叶片的发展趋势中国风电叶片行业的发展是伴随着风电产业及风电设备行业的发展而发展起来的。由于起步较晚,中国风电叶片最初主要是依靠进口来满足市场需求的。随着国内企业和科研院所的共同努力,中国风电叶片行业的供给能力迅速提升。风电叶片的大型化、轻量化和低成本化已称为发展趋势,这就进一步要求材料应用、结构设计、成型工艺的创新与发展。目前主流的风电叶片的材质为E 玻璃纤维和S 玻璃纤维、碳纤维增强材料,轻质、高强、能够满足风电叶片的发展需求。虽然金刚石刀片在风电叶片和风能产业中发挥了比较重要的作用,但是一些技术和领域亟待完善,因此还需要从事超硬材料刀具研究的同仁不断努力,进一步提高金刚石刀具在更多领域中的应用。

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