метод вакуумной инфузии что это

Библиотека

Вакуумная инфузия в настоящее время является наиболее перспективной технологией получения композитов.

Использование вакуумной инфузии, как процесса для получения изделий из композиционных материалов обусловлено рядом причин:

Данные факторы способствовали развитию технологии вакуумной инфузии, а также обусловливают ее широкий потенциал для дальнейшего применения.

Процесс вакуумной инфузии заключается в заполнении жидким связующим пор в предварительно отвакуумированном армирующем материале.

Пакет, подготовленный к вакуумной инфузии

Заполнение всех пустот во время пропитки

После пропитки происходит отверждение жидкой смолы с образованием жесткой полимерной матрицы, обусловливающей равномерное распределение нагрузки в композитном изделии. Типичными армирующими материалами являются стеклоткань и углеродная ткань. В качестве связующего могут применятся эпоксидные, полиэфирные, эпоксивинилэфирные и др. связующие. При выборе связующего необходимо знать при каком уровне вакуума связующее может закипеть. Например, стирол, содержащийся во всех полиэфирных связующих, закипает при комнатной температуре, если давление в вакуумном пакете составляет менее 50 мм рт. ст. тогда как эпоксидные связующие не закипят даже при 1 мм рт. ст. Также необходимо убедиться, что связующее не содержит растворители, которые также будут закипать в процессе инфузии, способствовать образованию пор и понижению прочности изделия.

Технологический пакет для вакуумной инфузии, как правило, включает следующие слои изображенные на рисунке:

Ключевыми технологическими факторами влияющими на качество конечного изделия являются:

При наличии дырок или неплотного прилегания жгута композит будет пористым, иметь плохую поверхность, а также процесс инфузии может не пройти до конца

При недостаточном вакууме (более 100 мм рт. ст.) армирующий материал сжимается недостаточно плотно и содержание связующего в изделии может быть завышенным, также может возрастать пористость.

Высоковязкая смола (с вязкостью выше 500-600 мПа*с) пропитывает материал слишком медленно, и может образовывать незаполненные пустоты (поры), как внутри композита так и на его поверхности

Быстрое гелирование смолы может привести к тому, что инфузия не успеет дойти до конца. Вязкость начинает возрастать гораздо раньше гелирования, поэтому связующее необходимо выбирать с большим запасом по времени гелирования. Желательно, что бы время гелирования было не менее 5 часов.

При расположении проводящих связующее материалов желательно чтобы от окончания проводящей сетки до вывода вакуума во всех точках было примерно равное расстояние 2-5 см. длина сетки без подвода связующего не более 1 метра. Существует несколько стандартных стратегий для крупногабаритных изделий по распределению подводящих трубок к пропитываемой форме, такие как, рыбий скелет или параллельные последовательно открываемые вводы. Также для крупногабаритных изделий часто применяют моделирование пропитки.

При получении композита методом вакуумной инфузии большое внимание следует уделять выкладыванию слоев углеродной ткани, вспомогательных материалов и сборке вакуумного мешка.

Углеродная ткань должна быть плотно прилегать к оснастке или гелькоату. При необходимости лучше произвести подклейку ткани к оснастке при помощи клея (спрея) или липкой ленты. Необходимо избегать возникновения натянутостей или точек неполного прилегания ткани к оснастке или гелькоату, так как это может вызывать изменение геометрических размеров внутренней части изделия, а также приводит к увеличению веса конечного изделия в связи с образованием областей с повышенным содержанием связующего. Плотное прилегание материалов по всей поверхности необходимо тщательно контролировать для всех слоев углеродной ткани, а также для всех вспомогательных материалов.

При закреплении дренажной сетки для распределения связующего следует помнить, что при использовании тонкого вакуумного мешка вакуумная сетка может его проткнуть.

После сборки вакуумного мешка необходимо убедится в его герметичности, для этого нужно на некоторое время отключить насос и следить за тем, чтобы за 5 минут вакуум не упал более чем на 10 мм рт. Ст.

Для удобства работы лучше использовать вакуумные насосы с достаточно высокой производительностью. Это позволит быстро откачивать вакуумный мешок, а также не приведет к существенному падению вакуума при наличии “микродырочек”.

При попадании воздуха в вакуумный мешок образуются поры в композите, которые приводят к дефектной поверхности с “рытвинами” в местах переплетения ткани, а также к существенному падению механических характеристик. Композит получается хрупкий и непрочный. 1% пор приводит к падению межслоевой прочности примерно на 10%

Существует большое количество методов, позволяющих тем или иным образом управлять процессом вакуумной инфузии. Такие как, математическое моделирование процесса пропитки, использование полупроницаемых материалов для получения деталей с минимальной пористостью, использование различных проводящих связующее сеток для обеспечения необходимой скорости пропитки, применение двойного вакуумного мешка для уменьшения вероятности разгерметизации. Для понимания параметров, которые могут влиять на процесс вакуумной инфузии можно рассмотреть простейшую модель описывающую данный процесс. Скорость инфузии приближенно можно описать уравнением

ϑ – скорость инфузии

K – проницаемость пропитываемого материала. Например, у тканей проницаемость выше, чем у однонаправленных лент.

η – вязкость смолы (чем ниже вязкость тем выше скорость инфузии)

S – площадь сечения пропитываемого материала

P_атм-P_вакуум – разность давлений, чем более глубокий вакуум тем выше скорость инфузии

Таким образом, например, понижая вязкость, увеличение разности давлений может существенно ускорить процесс, а переход от ткани на однонаправленные ленты приведет к замедлению процесса вакуумной инфузии.

В заключении приведены примеры полученных нами изделий методом вакуумной инфузии.

Источник

Технология — вакуумная инфузия

Вакуумная инфузия — надежный способ создания изделий из карбона

Вакуумная инфузия сегодня — это наиболее перспективная технология получения деталей из композитных материалов. Она имеет недлинный, но очень приятный список преимуществ, а также недостатки, которые можно расценивать лишь как нюансы производства, ведь никто из-за них от метода не отказался — скорее, наоборот. Но о преимуществах и недостатках поговорим позже. Сначала — о сути и этапах технологии, чтобы избавить достоинства от налета рекламной помпезности.

В чем суть технологии вакуумной инфузии

Этот способ создания изделий из композитных материалов заключается в их формовке с последующей пропиткой связующим веществом за счет создания разряжения и, соответственно, возникающей разницы давлений с окружающей средой.

В ходе процесса пустόты в материалах заполняются смолой (связующим веществом), которое подается в жидком виде. После отверждения получается монолитный «пирог» — вернее, деталь, в которой намертво соединены слои армирующего материала.

Иными словами, всё просто. Но это — с точки зрения теории. Ведь ключевым моментом является качественное удаление воздуха из всех микроскопических пространств, чтобы его место могла занять смола.

Армирующие ткани и связующие вещества

Наиболее используемыми армирующими материалами являются углеродные ткани и стеклоткани. А связующим веществом могут быть полиэфирные, эпоксидные, эпоксивинилэфирные и другие смолы. Какой именно состав связующего будет использован, зависит от его свойств: вязкости, времени полимеризации и других факторов.

Стадии производства

Сразу хочется заметить, что перед началом процесса формования (особенно если это индивидуальный заказ) инженерами проводится математическое моделирование. Это необходимо, чтобы определить правильную стратегию инфузии, о которой будет сказано ниже, а также сделать оптимальный выбор материалов: связующего, оборудования (трубки, фитинги, зажимы и т.п.), расход ткани и тд.

1. Подготовка матрицы

Это первый и ответственный этап, от качества проведения которого будут зависеть свойства будущего изделия. Матрицу (или форму) производят из материалов, которые химически устойчивы к материалам соприкасающихся компонентов, а также способны выдержать необходимые технологические температуры.

Матрица должна быть целостной, без трещин, выбоин и пустот, которые не только способствуют образованию пузырьков в конечном изделии, но и снижению давления в процессе вакуумизации. А отсутствие целостности скажется на прочности и эстетическом несовершенстве.

На этапе подготовки поверхность матрицы чистят и покрывают разделительным агентом. Далее, если это предусмотрено проектом, наносят гелькоут для формирования внешней поверхности детали. Так получаются изделия с необходимым цветом и гладкой поверхностью, которая способна защитить это изделие от УФ-излучения и воды, а также от влияния химических сред.

Гелькоут чаще используется при производстве продуктов сложных форм, так как позволяет сэкономить на последующей обработке поверхности. И если техническим заданием предусмотрено использование гелькоута, то следующим этапом технологии будет его частичная полимеризация.

2. Укладка армирующих тканей

Предварительно раскроенные части укладывают слоями. Чтобы слои хорошо соприкасались друг с другом и не смещались, применяются клеевые спреи — так слои будут плотно прижаты друг к другу. Выкладка тканей ведется согласно техническому заданию для набора необходимой толщины изделия, также учитывается направления волокна для обеспечения жесткости и прочности деталей.

3. Создание технологического слоя (выкладка вспомогательных материалов)

Данный слой создается за несколько этапов.

Укладка слоя ткани со зловещим названием «жертвенная». Это — слой, разделяющий оснастку и армирующие ткани. Жертвенная ткань имеет устойчивую перед смолой пропитку и используется для разных целей: устранение неровностей на поверхности, подготовка их к окрашиванию или склейке, а также сохранение чистоту поверхности. Как правило, укладывается она в один слой, но должна полностью покрывать поверхность детали, поэтому по размеру должна быть немного больше ее. Жертвенная ткань потому так и называется, поскольку удаляется при завершении технологического процесса.

Укладка дренажной сетки для отвода воздуха и распределения смолы, поступающей по распределительным трубкам. Такая сетка тоже укладывается в один слой, если техническим заданием не предусмотрено иное, и имеет размеры будущей детали с расширением в местах расположения вакуумных соединителей и каналов распределения связующего.

Укладка каналов распределения смолы и вакуумных линий. В качестве каналов распределения смолы используются спиральные или экструдированные трубки. Вакуумные линии необходимы как для отвода воздуха, так и удаления излишков связующего вещества. Расположение этих каналов — задача непростая, зависит от многих начальных параметров, а также опыта и расчетов. Если всё сделано правильно, не возникнет никаких проблем.

4. Герметизация формы

Пленки должно хватать, чтобы распределить ее по всему контуру формы с учетом изгибов, поэтому ее площадь должна быть больше площади поверхности формы как минимум на 30 % (40 % — еще лучше). В местах, где вакуумный мешок не будет соприкасаться с формой, будут образовываться так называемые «мостики», где обычно скапливается смола. Как можно догадаться, готовая деталь в таких случаях не будет иметь однородную структуру, от чего пострадает и ее прочность.

Далее, подключив вакуумный насос, необходимо подвергнуть форму герметизации. Она выполняется с использованием герметизирующего жгута и требует внимания при укладке, чтобы не образовывалось участков с натяжением.

Несмотря на то, что вы можете быть уверены в качестве герметизации, не лишним будет в этом убедиться, отключив насос. Чем дольше вы выдержите форму в таком состоянии, тем точнее будут результаты, которые вы можете оценить по показаниям вакуумметра. Время проверки может варьироваться от 15 до 45 минут.

Если вы заметите, что стрелка вакуумметра поднялась на 1-2 деления, ищите место утечки. Это может оказаться трудной задачей, особенно если деталь имеет большие размеры и сложную геометрию. Помочь в этом может специальное ультразвуковое устройство. Хотя иногда, чтобы повысить уровень герметизации, просто используют двойной вакуумный мешок.

Главное правило, которого желательно придерживаться на данном этапе: пока форма не будет загерметизирована полностью, переходить к запуску связующего не рекомендуется, поскольку существует опасность образования пор в армирующем материале, что чревато падением механических характеристик детали. Для сравнения: 1 % пор на ≈ 10 % снижает межслоевую прочность.

5. Пропитка смолой

Благодаря создаваемой вакуумом разнице давлений с окружающей средой, связующее будет буквально всасываться внутрь, заполняя собой все имеющиеся пустоты между пленкой (мембраной) и оснасткой. Армирующий материал, жертвенная ткань и дренажная сетка — всё будет пропитываться смолой, не оставляя пустотам никакого шанса.

По завершении пропитки подача смолы прекращается и запускается процесс отверждения (полимеризация).

Далее снимается вакуумный пакет (мешок) и вообще весь технологический слой. Готовую деталь вынимают и подвергают дальнейшей обработке.

Примечание: учитывая, что практически все виды смол в процессе полимеризации «любят» тепло, для придания изделию максимальных прочностных характеристик, прогревайте их в специальных печах. Постотверждение рекомендуется проводить в заневоленном состоянии.

Еще несколько слов о выборе связующего вещества

Несмотря на то, что состав связующего выбирают, опираясь на задачи заказчика, а также назначения будущего изделия, процесс инфузии диктует свои жесткие требования.

Низкая вязкость. Влияет на скорость пропитки армирующих материалов. Чем меньше вязкость, тем выше скорость пропитки. В некоторых случаях для придания связующему низкой вязкости, его подогревают.

Низкий экзотермический пик. Дело в том, что при отверждении связующего происходит выделение тепла, то есть экзотермическая реакция. Экзотермический пик — это максимальное значение температуры при отверждении. Если это не учитывать, слой одновременно пропитываемых материалов (особенно если он имеет большую толщину), потенциально может разрушить не только матрицу, но также пленку и пластиковые трубки.

Время полимеризации. Этот параметр важен при изготовлении предметов с большими размерами, поскольку процесс инфузии должен быть полностью завершен до момента, когда начнется полимеризация.

Стратегии инфузии

Под стратегией понимается схема размещения точек подачи связующего материала и вакуумных каналов. Этому необходимо уделять особое внимание, чтобы добиться равномерной пропитки армирующих материалов.

Когда речь идет о деталях больших размеров, помимо расположения, учитывается время и последовательность подачи смолы по точкам расположения. Чаще используются параллельная или кольцевая схема.

Параллельная схема («фронтальная пропитка») подразумевает противоположное позиционирование подающего и вакуумного канала. Другими словами, связующее вещество движется от одной стороны к другой. К недостатку такой схемы относят потенциально возможное скапливание воздуха по периметру формы.

При кольцевой схеме вакуумный канал проходит по периметру формы. При этом места подачи находятся внутри такого кольца. Связующее вещество движется от центральной точки по направлению к периметру. При такой схеме не будет натекания воздуха, так как система замыкается в кольцо (отсюда и название) вакуумным каналом.

Недостатки технологии и ее преимущества

Самым, пожалуй, большим недостатком является сложность разработки стратегии инфузии для изготовления крупногабаритных деталей и большая номенклатура требуемых материалов. Это ведет к удорожанию себестоимости, хотя другие технологии, где используется автоклав, например, тоже пока нельзя назвать дешевыми. Также предъявляются высокие требования к квалификации персонала.

Зато преимущества пока делают ее безальтернативной, поскольку:

она дает возможность получать большие изделия с заданными характеристиками прочности без необходимости делить их на составные части;

она обеспечивает высокое качество и однородность пропитки материалов, снижая требуемые объемы связующего;

получающиеся изделия обладают самым оптимальным соотношением волокно-связующее, что позволяет им иметь меньший вес при повышенной прочности (тонкостенные прочные детали);

появляется возможность поучать идеально гладкие поверхности, независимо от объемов и сложности форм;

безопасность для здоровья человека достигается путем минимального взаимодействия с вредными химическими составами.

Источник

Вакуумная инфузия в производстве композитов. Часть I. (теория, технология, материалы и компоненты).

Вакуумная инфузия — это следующий шаг в эволюции тех. процесса производства композитов после вакуумного мешка. В отличии от последнего, пропитка всех слоев армирующего материала (стеклоткань, стекломат и т.п.) связующим (смола) происходит без ручной работы кистью.

Принципиальная схема процесса выглядит так

Инфузионная система состоит из нескольких элементов:

1. Матрица детали/изделия. Ее важнейшим элементом является обортовка. Это площадка шириной 7-10 см по периметру матрицы. Ее функциональное назначение – монтаж каналов: подачи связующего, вакуумного. К обортовке крепится вакуумная пленка.

2. Ловушка для смолы. Это герметичная емкость предназначенная для сбора излишков смолы, образующихся в результате неравномерности пропитки армирующих материалов. Ловушка защищает вакуумный насос от попадания в него смолы. Иногда ловушка совмещается с регулятором глубины вакуума.

3. Вакуумный насос. Создает разряжение в системе, обеспечивая равномерное прижатие материалов в матрице и эффект всасывания связующего.

4. Арматура. Трубки и фитинги вакуумного канала и канала подачи связующего.

Набор материалов в матрице.

Материалы в матрице можно разделить на армирующие и вспомогательные.

Армирующие – лежат в основе будущего ламината и определяют его итоговые свойства.

Вспомогательные – необходимы для обеспечения проведения процесса инфузии, а по завершении удаляются с ламината/изделия.

В инфузионной системе весь набор армирующих и вспомогательных материалов укладывается в сухом виде и сразу!

Количество армирующих материалов определяется толщиной изделия которую нужно получить. Для точного набора материалов (количества слоев ткани с учетом их плотности), определения последовательности их расположения и скорости пропитки проводят тестовый инфузионный процесс заложив в систему наборы материала в разной конфигурации. По результатам выбирается оптимальный набор материалов, а также пропорция смолы и отвердителя с учетом ее жизнеспособности, так чтобы ее хватило на пропитку всего изделия.

Армирующие материалы можно разделить на группы:

1.Стеклоткани, стеклоровинговые ткани, стекломаты, стекловуали и т.п.
2.Углеткани.
3.Арамиды (кевлар).
4.Базальтовые ткани.
5.Гибридные ткани. Арамидно-базальтовые. Арамидно – карбоновые миксы.

Сочетание в наборе армирующих материалов зависит от того какой по свойствам мы хотим получить в итоге ламинат.

Ткани имеют разные типы плетения. Плетение влияет на прочность. Например, имеем пластину из ткани А, если ее пытаться сломать по плетению потребуется приложить меньше усилий чем поперек плетения. С учетом таких особенностей, в наборе, ткани следует располагать плетением в разных направлениях (мультиаксиально) в целях обеспечения равномерной прочности готового ламината.

Для межслойной фиксации армирующих материалов применяют специальный клей в аэрозоле. Он растворим смолой.

Жертвенная ткань. Она не имеет адгезии к смолам и формирует ровную внутреннюю поверхность изделия. После отверждения, снимая с детали жертвенную ткань можно сразу убрать весь набор.

Проводящая сетка. Необходима для отвода воздуха и подвода смолы к армирующим материалам.

Предполагает расположение точек подачи смолы и вакуумного каналов в целях равномерного и полного пропитки армирующего материала. Для больших деталей стратегия диктует последовательность и время начала подачи связующего в каждую точку.

Основные схемы стратегий.

Параллельная. Противоположное расположение канала подачи связующего и вакуумного канала. Движение смолы от одной стороны к другой. Недостаток, возможно натекание воздуха по периметру матрицы.

Кольцевая. Вакуумный канал располагается по периметру матрицы, а точки подачи расположены внутри вакуумного кольца. Движение смолы от центра к периметру. Натекание воздуха исключается поскольку вакуумный канал замыкает систему в кольцо.

Инфузионный процесс предъявляет особые требования к связующему. Важнейшими являются низкая вязкость, низкий экзотермический пик и жизнеспособность.

Чем связующее менее вязкое, тем оно быстрее пропитывает набор армирующих материалов. Поэтому в инфузии применяют смолы с низкой вязкостью.

Как известно, отверждение смол сопровождается выделением тепла (экзотермическая реакция). К характеристикам смолы относят – экзотермический пик, т.е. максимальная температура достигаемая при отверждении. Поскольку смолой будет пропитываться сразу весь набор армирующих материалов толщина которых может достигать 10мм высокая температура экзотермического пика может разрушить матрицу, расплавить пластиковые трубки, пленку и вообще является пожароопасной, для инфузии разработаны специальные смолы с низким экзотермическим пиком.

Жизнеспособность особенно важна при пропитке больших изделий. Для них важно чтобы процесс был завершен до начала желатинизации. В инфузии применяют связующее с длительным временем полимеризации.

Источник

Технология производства стеклопластика

Основная особенность изготовления конструкций из стеклопластика заключается в том, что сам материал и изготавливаемое из него изделие создаются одновременно. Это обстоятельство существенно меняет роль и значение методов изготовления конструкций из стеклопластика в общей проблеме их создания. Из этого следует, что на самых ранних стадиях проектирования конструкций необходимо учитывать возможные методы их изготовления и их технологические особенности.

Значительное увеличение объемов применения стеклопластика в различных отраслях техники привело к совершенствованию многих технологических приемов и разработке новых методов, направленных в первую очередь, на:

К числу этих методов относятся, в первую очередь, метод инфузии и RТМ-методы.

При изготовлении стеклопластиковых конструкций также применяются методы контактного формования (ручной формовки) и напыления. Особенности перечисленных методов, их преимущества и недостатки и будут рассмотрены ниже.

Вакуумная инфузия

Метод вакуумной инфузии представляет собой метод формования стеклопластиковых изделий, при котором за счет герметичной пленки, прилегающей к матрице, создается рабочая полость с уложенным армирующим материалом (вакуумный мешок). В полости создается вакуум, и за счет этого вакуума, связующее втягивается в рабочую полость и пропитывает армирующий материал. По сравнению с методом контактного формования метод инфузии, как и RTM – метод, позволяет:

Схема укладки вакуумного мешка в матрице корпуса

Течение процесса инфузии зависят от размеров и формы изготавливаемой конструкции, применяемых армирующих материалов и связующего. Прежде чем запустить этот процесс, как правило, производится его численное моделирование, в результате которого разрабатывается стратегия инфузии, т.е. определяются точки подачи связующего, расположение каналов, по которым оно будет распространяться, места распределения вакуума и т.д.

Метод инфузии широко применяется для изготовления крупных кузовных деталей автомобилей, автобусов, вагонов, деталей самолетов, судов и энергетических агрегатов.

A)

B)

C)

Процесс пропитки методом инфузии связующего корпуса через 5 мин (А),
35 мин (B) после создания вакуума и начала подачи связующего, и через 100 мин (С), когда процесс пропитки завершился

Метод RTM (Resin Transfer Molding) заключается в том, что связующего вводится в герметичную полость между матрицей и пуансоном, форма которой повторяет форму предполагаемого к изготовлению изделия, в которой предварительно выложен сухой армирующий материал.

Эта особенность RTM –методов обеспечивает их следующие преимущества:

При производстве изделий из стеклопластика применяют три разновидности RTM- метода:

В этом методе инжектирование связующего происходит за счет давления, создаваемого специальной установкой. Чтобы выдержать давление связующего, матрица и пуансон должны быть достаточно жесткими, поэтому их часто изготавливают из металла либо с применением металлических профилей.

Является разновидностью RTM – стандарт, который отличается тем, что для повышения оборачиваемости оснастки между матрицей и пуансоном используются сменные вкладыши, в которых непосредственно и формуется изделие.

В этом методе инжектирование связующего происходит как, за счет давления, создаваемого установкой, так и с помощью вакуума, который образуется в рабочей полости.

Как видно из этих оценок, метод RTM – light наиболее подходит для организации производства изделий по возможности изготавливать конструкции больших размеров, стоимости оснастки и оборудования, а также по срокам запуска в производство. Производительность и срок службы оснастки отступают на второй план при мелкосерийном производстве.

За рубежом технология RTM – light широко применяется в малотоннажном судостроении для изготовления корпусов, палуб, дверей, люков и т.д. Она также используется в других отраслях промышленности. С ее помощью формуют:

— кузовные детали автомобилей и вагонов метро и в железнодорожном транспорте;

— корпуса и лопасти ветрогенераторов.

Ручная (контактная) формовка изделий из стеклопластика

Метод контактного формования стеклопластика заключается в послойной укладке армирующего материала (ткани, мата) в матрицу на поверхность которой предварительно нанесены антиадгезионное покрытие и декоративно-защитный слой гелькоут. Далее армирующий материал пропитывается связующим и прикатывается жестким валиком или шпателем для удаления из связующего воздушных включений.

Укладка стеклоармирующего материала Прикатка стеклоармирующего материала

После полимеризации связующего, изделие подвергается термообработке, извлечению из матрицы и механической обработке.

Сегодня ручная или «контактная» формовка изделий из стеклопластика популярна среди заказчиков, так как является качественным и простым способом получения детали. Несмотря на то, что стеклопластик один из самых популярных композитных материалов, для ручной формовки требуется высокая квалификация. Также играет роль такой немаловажный фактор как мастерство исполнителя, которое определяется опытом. Этим способом производится различная продукция, от простых бытовых изделий до сложных промышленных деталей: прочные и легкие корпуса, обвесы или обшивки. Ручная формовка не подходит для производства серийных экземпляров, для производства серийных деталей требуется уже другой метод. Поэтому этим методом производятся только единичные экземпляры или малые партии.

Во все времена ручной труд особенно ценился и славился аккуратностью и точностью. Поэтому изготовление детали своими руками мастером высокой квалификации по определению является качественной. Мастерство опытного специалиста никогда не заменит даже самое профессиональное оборудование. Но есть и свои минусы.

Преимущества контактного формования:

Однако большая доля ручного труда обуславливает следующее:

Этапы формования стеклопластика

Детали из стеклопластика, полученные контактной формовкой проходят через множество этапов производства перед тем, как попасть в руки заказчика.

Чтобы начать производство, необходимо сперва изготовить модель и матрицу для изделия. Модель производится часто из МДФ. А также в некоторых случаях для производства используется конструкционный пластик.

Некоторые делают модель с использованием гипса, металла или глины, но оптимально использовать первый вариант. Когда модель готова, производство переходит на следующий этап, на котором необходимо изготовить форм-матрицу. Здесь применяется специальная эпоксидная смола, куда добавляется краситель.

Данная смола называется гелькоут. Матрицы, где используется гелькоут отличаются тем, что у них отсутствует усадка, и они обладают высокой прочностью. Также при производстве матрицы используются конструкционные смолы, разделительные составы, стеклоткань и специальный набор инструментов. На матрицу наносится при помощи специального напылителя или вручную гелькоут. Но перед тем, как гелькоут нанести на матрицу его необходимо смешать с отвердителем. На этом этапе гелькоут играет роль декоративно-защитного слоя. Гелькоут делается на основе ненасыщенного полиэфира и обладает следующими свойствами:

Если вам необходимо выбрать цвет для будущего изделия, то это сделать возможно, только необходимо придерживаться стандарту RAL K7.

Следующий этап необходимо выполнить, когда слой гелькоута высохнет. Раскроенный стекломат, который в свою очередь пропитан полимерной смолой, помещается в матрицу.

На данном этапе полимерная смола служит армирующим элементом.

Состав полимерной смолы подбирается исходя из нужд заказчика, целей использования создаваемой детали.

На цвет изделия влияет состав полимерного заполнителя. Таким образом, можно менять и диапазон рабочих температур изделия. Некоторым важно, чтобы изделие не было хрупким, а было ударопрочным. В таком случае мы подбираем состав заполнителя таким образом, чтобы отвечало особым требованиям заказчика.

На последнем этапе формовки необходимо подождать, пока отвердеет стеклопластик и только после этого вынимать изделие из формы. Естественно, в таком первичном виде изделие имеет неровные и шероховатые края и углы, остаются технологические фланцы. Необходимо обрезать фланцы, обработать торцы и плоскости механическим способом. При необходимости можно отполировать изделие.

Применение средств механизации

В настоящее время для реализации метода контактного формования широко применяются средства малой механизации. К ним относятся установки для приготовления и дозированной подачи связующего через гибкий шланг и телескопическую штангу к валику, посредством которого производится нанесение связующего на армирующий материал и одновременная его прикатка и уплотнение. Для выполнения этих операций используются также специальные металлические, резиновые и ворсистые валики разной длины.

Установка для приготовления и дозированной подачи связующего через

гибкий шланг и телескопическую штангу к валику

Прикатка валиком

При формовании больших поверхностей широко применяются пропиточно-укладочные машины. Эти машины работают с тканями, матами, а также другими ткаными материалами рулонного типа, обеспечивают их пропитку заданным количеством связующего и укладку на плоскую или криволинейную поверхность. Они смонтированы на специальных направляющих, благодаря чему машина может перемещаться вдоль и поперек матрицы (пуансона). В отдельных случаях (дополнительная опция) машина оборудуется системой поворота, что позволяет производить укладку армирующего материала в любом заданном направлении.

Процесс изготовления корпуса судна с помощью укладочных машин (1-5-

последовательность движения машины)

Метод напыления

Одной из разновидностей метода контактного формования является метод напыления, в котором формование производится путем нанесения рубленого волокна (обычно стеклянного), смешанного со связующим, на поверхность матрицы или пуансона. Смешение осуществляется в установках, в которых ровинг стекловолокна проходит через режущее устройство и вдувается под давлением в струю связующего, формируемую распылительной системой. После напыления слоя материала заданной толщины может производиться его прокатка и уплотнение валиками также, как это делается при укладке тканей и матов.

Формование крышки методом напыления

Формование корпуса лодки методом напыления

Метод напыления является одним из самых высокопроизводительных способов формования конструкций. Однако прочностные характеристики получаемого этим методом материала ниже, чем при использовании тканых армирующих материалов. Потому его применяют в достаточно большом объеме при изготовлении корпусов сравнительно небольших лодок, разного вида обтекателей, крышек люков, дверей и других изделий, т.е. в тех конструкциях, к которым не предъявляются высокие требования по эксплуатационной прочности и надежности.

Источник