通過(guò)模制法制造物件的方法與流程

本發(fā)明涉及一種通過(guò)模制法制造物件的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種通過(guò)模制法制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方法。

背景技術(shù)：
大型的模制物件（例如像風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片）典型地是通過(guò)樹(shù)脂傳遞模制閥（RTM）制造的，特別是通過(guò)真空輔助樹(shù)脂傳遞模制法（VARTM）制造的。在這種方法中，纖維材料被鋪放在模腔中，樹(shù)脂隨后被注入到纖維材料中。在真空輔助樹(shù)脂傳遞模制法的情況下，真空被施加到模腔，以便有助于樹(shù)脂注入到纖維材料中。為了允許從模具中移除加工完畢的物件，在模腔的表面與纖維材料之間提供有脫模劑。樹(shù)脂傳遞模制工藝的示例被公開(kāi)在EP1310351B1,WO2006/058540A1,WO2006/058541A1和WO2007/038930A1中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)，本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種通過(guò)模制法制造物件的有利方法。此目的通過(guò)權(quán)利要求1所述的通過(guò)模制法制造物件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。各從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)。本發(fā)明的通過(guò)模制法制造物件的方法，包括如下步驟：提供模具，該模具具有呈現(xiàn)為待制造的所述物件的負(fù)像（negativeimage）的模具表面，具有處于所述模具表面中的開(kāi)口，具有從所述模具表面中的所述開(kāi)口延伸并能連接到吸入裝置的流動(dòng)通道，而且具有限定了所述模具表面的周界；將塑料袋固定到所述模具的所述周界；將所述塑料袋充氣至高于周圍壓力的壓力水平，例如高于周圍大氣壓力的5%至50%，特別是高于周圍大氣壓力的10%至20%之間；利用所述吸入裝置將所述塑料袋吸到所述模具表面的同時(shí)從所述塑料袋釋放所述壓力；在所述塑料袋被保持為吸到所述模具表面的同時(shí)將纖維層鋪到所述塑料袋上；將樹(shù)脂引入到鋪放在所述塑料袋的所述纖維中，然后固化所述樹(shù)脂。將所述塑料袋吸到所述模具表面可持續(xù)，直到所述樹(shù)脂被固化。在本發(fā)明方法的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述模具表面呈現(xiàn)為風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的負(fù)像。本發(fā)明的方法允許在模具表面上提供沒(méi)有褶皺的氣密塑料膜，從而形成纖維層的基礎(chǔ)。所述塑料袋的塑性材料使得在模制過(guò)程之后釋放所完成的物件變得簡(jiǎn)單，而無(wú)需利用脫模劑對(duì)模具表面進(jìn)行昂貴且費(fèi)時(shí)的準(zhǔn)備工作。同時(shí)，所述塑料袋在所述模具表面上形成可替換的塑料真空膜。這種膜允許模制物件具有高質(zhì)量的表面光潔度。而且，當(dāng)模制物件被完成時(shí)，由所述塑料袋形成的膜能夠繼續(xù)呆在物件的表面上，從而在運(yùn)輸期間保護(hù)該表面。所述塑料袋然后在運(yùn)輸之后在現(xiàn)場(chǎng)被移除。有利的是，所述流動(dòng)通道也能連接到泵或鼓風(fēng)機(jī)，并且當(dāng)所述塑料袋被鋪放在所述模具表面上時(shí)，流體（例如空氣）通過(guò)所述流動(dòng)通道被泵送或吹入到所述模具表面的開(kāi)口。所述流體于是在所述塑料袋與所述模具表面之間形成流體膜，因而減少了摩擦，并且使得將所述塑料袋沒(méi)有褶皺地附接到所述模具的周界簡(jiǎn)單化。當(dāng)所述模具表面為凹形表面時(shí)，可使用略微小于（例如小于2%至10%，特別是小于3%至5%）所述模具表面的塑料袋。于是，當(dāng)所述塑料袋被吸到所述模具表面時(shí)，所述塑料袋的至少一個(gè)條帶被加熱。熱使塑料弱化，以允許最終的膨脹，從而通過(guò)塑料袋產(chǎn)生所述模具表面的全部覆蓋。例如，可用熱空氣對(duì)所述塑料袋進(jìn)行加熱。用作所述塑料袋的塑料的合適材料為聚碳酸酯。此材料具有的熔點(diǎn)足夠高，以經(jīng)受得住典型地用在樹(shù)脂傳遞模制中的環(huán)氧樹(shù)脂的放熱反應(yīng)。另外，其熔點(diǎn)足夠低，以允許最終的膨脹，從而通過(guò)利用熱空氣對(duì)模具表面進(jìn)行簡(jiǎn)單加熱而產(chǎn)生模具表面的全部覆蓋。因而，在本發(fā)明的有利改進(jìn)中，聚碳酸酯袋被用作塑料袋。附圖說(shuō)明根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例所作的描述，本發(fā)明進(jìn)一步的特征、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。圖1以俯視圖示意性地示出了用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的模具的一部分。圖2以穿過(guò)圖1模具的剖視圖示意性地示出了本發(fā)明方法的第一步驟。圖3以穿過(guò)圖1模具部分的剖視圖示意性地示出了本發(fā)明方法的另一步驟。圖4以穿過(guò)圖1模具部分的剖視圖示意性地示出了本發(fā)明方法的又一步驟。圖5以穿過(guò)圖1模具部分的剖視圖示意性地示出了本發(fā)明方法的又一步驟。具體實(shí)施方式附圖示出了一個(gè)模具部分（或模具部件），其被用來(lái)通過(guò)樹(shù)脂傳遞模制法來(lái)形成作為待制造物件的一個(gè)例子的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。圖中所示的模具部分是用于形成葉片吸入側(cè)的模具部分。原則上，葉片可通過(guò)單獨(dú)地形成葉片的吸入側(cè)和壓力側(cè)的外殼然后組合這兩個(gè)外殼以建立風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片而形成。另一方面，如果用于形成壓力側(cè)（未示出）的模具部分和用于形成吸入側(cè)的模具部分被設(shè)計(jì)成使其能夠組合以形成閉合的模具空間，并且如果存在模芯，那么也可以在單一模制步驟中形成整個(gè)外殼。圖中所示的模具部分1（在下文中僅被稱為模具）包括模具表面3，該模具表面3是待形成的吸入側(cè)的負(fù)像（參見(jiàn)圖2）。因而，模具表面具有凹形形狀。模具表面3由周界5界定，其包括用于將塑料袋13固定到其上的裝置。該裝置例如可以為粘合劑、夾子、銷等。而且，模具表面包括多個(gè)開(kāi)口7（參見(jiàn)圖2），流體（特別是空氣）能夠通過(guò)多個(gè)開(kāi)口7從模具表面上方的區(qū)域吸入或吹入此區(qū)域。為了允許吸入或吹入，開(kāi)口7可通過(guò)流動(dòng)通道9連接到吸入裝置或吹入裝置，其中該流動(dòng)通道9將開(kāi)口7連接到吸入裝置或吹入裝置。在本實(shí)施例中，存在允許使流動(dòng)方向反向的組合式吸入和吹入裝置11（例如泵或風(fēng)扇）。模具例如可在銑削工藝中由鋁型材形成。在下文中，將參照?qǐng)D2至圖5描述本發(fā)明的方法，圖2至圖5以穿過(guò)圖1模具1的剖面圖的形式示意性地示出了本發(fā)明的各個(gè)步驟。在本發(fā)明方法的第一步驟中，塑料袋13被固定到模具1的周界5。塑料袋13的尺寸略微小于模具1的尺寸，從而使得塑料袋13至少在模具表面3的中心部分中不會(huì)接觸凹入的模具表面3。圖2示出了具有被附貼于模具周界5的塑料袋13的模具1。通過(guò)將塑料袋13粗略地打開(kāi)至正確位置并隨后從模具表面3的開(kāi)口7中吹出空氣以減少塑料中的摩擦，例如可實(shí)現(xiàn)將塑料袋13放入到模具1中，這允許將塑料袋13的邊緣固定到周界5，而不會(huì)在塑料袋中產(chǎn)生褶皺。一旦塑料袋13的邊緣被固定到模具1的周界5，則袋13被略微地充氣，以去除塑料中任何不均勻的張力。充氣后的袋13被示于圖3中。一旦塑料13已調(diào)整為正確形狀，則用于對(duì)塑料袋13略微充氣的壓力被釋放，利用組合式吸入和吹入裝置11緩慢地吸出塑料13與模具表面3之間的空間17的空氣。換言之，當(dāng)壓力被釋放時(shí)，真空緩慢地應(yīng)用到袋13與模具表面3之間的空間17。因此，塑料袋13將在沒(méi)有褶皺的情況下安置好，因?yàn)樗芰洗?3比其所要覆蓋的凸形表面略小。限定了待形成風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片（比較圖1）的根端的模具表面的區(qū)部15可略微延伸，從而避免出現(xiàn)尖銳的角部，以便允許塑料袋調(diào)整為沒(méi)有褶皺的正確形狀。由于塑料袋13比其將要覆蓋的表面3略小，因而需要膨脹，以便靠在模具表面3上。為了使得袋的膨脹簡(jiǎn)單，塑料袋13可被加熱，至少在中心條帶中被加熱，以便弱化塑料，因而減少了抵抗塑料袋13膨脹的阻力。在本實(shí)施例中，通過(guò)熱空氣鼓風(fēng)機(jī)19實(shí)現(xiàn)加熱，鼓風(fēng)機(jī)19被移動(dòng)到模具1中的塑料袋13上方，并且至少加熱塑料袋的中心條帶。然而，對(duì)塑料袋進(jìn)行加熱的其他裝置（如紅外燈、燈絲等）可被用來(lái)代替熱空氣鼓風(fēng)機(jī)。弱化的塑料于是允許塑料袋的最終膨脹，以使其靠在模具表面3上。借助熱空氣鼓風(fēng)機(jī)19弱化塑料造成的塑料袋的最終膨脹被示意性地示于圖4中。用于執(zhí)行此膨脹的合適的塑性材料為聚碳酸酯，其具有用于實(shí)際應(yīng)用的適當(dāng)?shù)哪蜔嵝?，這是由于其熔點(diǎn)足夠高，因而經(jīng)受得住模制過(guò)程中樹(shù)脂固化期間的溫度，并且其熔點(diǎn)又足夠低，因而其能夠通過(guò)熱空氣弱化而被膨脹。對(duì)于弱化后的塑料，組合式吸入和吹入裝置11提供的吸力足夠強(qiáng)，以將其吸靠在模具表面3上。一旦塑料袋13如圖5所示地靠在整個(gè)模具表面上，就可開(kāi)始層鋪纖維材料（圖中未示出）。在纖維材料已被鋪放到模具1中之后，模具由第二模具部分或類似于真空蓋的氣密蓋封閉，并且樹(shù)脂被引入到纖維材料中。將樹(shù)脂引入到纖維材料中可通過(guò)對(duì)容納纖維材料的空間應(yīng)用真空而得到幫助。在纖維材料浸滿液體樹(shù)脂之后，應(yīng)用熱對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行固化，以便制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的外殼。在固化完成之后，將塑料袋13吸到模具表面3的真空被釋放。塑料袋于是允許從模具容易地移除完成的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。另外，移除外殼能夠通過(guò)開(kāi)口7將空氣吹到模具表面3中而得到進(jìn)一步的幫助。塑料袋在運(yùn)輸期間能夠保持位于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片外部，從而保護(hù)轉(zhuǎn)子葉片的表面。然后在運(yùn)輸之后將在施工現(xiàn)場(chǎng)移除袋。本發(fā)明的方法允許在不使用脫模劑的情況下從模具簡(jiǎn)單地移除完成的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片外殼。而且，使用塑料袋提供外殼的高質(zhì)量表面加工，這是由于塑料袋能夠在沒(méi)有褶皺的情況下覆蓋模具表面。將塑料袋沒(méi)有褶皺地放在模具表面上能夠通過(guò)從模具表面3的開(kāi)口7吹出空氣減少摩擦而實(shí)現(xiàn)。塑料袋13的充氣于是去除了在塑料袋中不均勻分布的張力。在從充氣的塑料袋釋放壓力的同時(shí)將塑料袋吸靠在模具表面3上，使得袋在靠著模具表面3的同時(shí)承受張力，這防止在塑料袋中形成褶皺。剩余的張力然后通過(guò)軟化塑料的熱空氣鼓風(fēng)機(jī)或任一其他合適的加熱裝置而被移除，從而使得塑料能夠完全穩(wěn)定在模具表面3上。盡管已聯(lián)系具體的實(shí)施例結(jié)合附圖描述了本發(fā)明，但來(lái)自該實(shí)施例的各種變型也是可能的。例如，在本實(shí)施例中，盡管塑料袋的加熱是從袋的表現(xiàn)為遠(yuǎn)離模具表面的那一側(cè)進(jìn)行的，但加熱也可從模具表面進(jìn)行。而且，盡管提到了用聚碳酸酯作為袋的材料，但適于在固化樹(shù)脂期間承受溫度并且能夠足以被軟化以用于最后的膨脹過(guò)程的任意其他材料也可被用作塑料袋的材料。軟化并非必須通過(guò)加熱來(lái)進(jìn)行。其也可例如通過(guò)化學(xué)方式來(lái)進(jìn)行。因而，本發(fā)明將不被限于該示例性實(shí)施例，而應(yīng)該僅由所附權(quán)利要求限定。