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.
Читайте также: Ткань для штор африка
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
В качестве герметизирующего слоя используется специальная многослойная композитная пленка , которая имеет существенные отличия от схожей с ней обычной полиэтиленовой, которую часто используют в быту. Так, эта пленка, как правило, имеет высокий модуль растяжения (до 400 % и выше) и способна выдерживать высокие температуры (до 100 ⁰С и выше). Выбирается она в зависимости от используемого связующего материала и сложности 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.
Читайте также: Флегмона мягких тканей руки
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.
Читайте также: Мышечная ткань в баранине
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.
Ленты из Жертвенной ткани
Компания DIATEX разработала полный ассортимент тканей: от 50 до 185 г / м², окрашенных или неокрашенных, с полосками, полиамидом или полиэстером, полосами или полной шириной.
PA85 стандартное качество, плетение из тафты, белого цвета в полоску. Эти ткани используются для придания текстурированной поверхности формованному компоненту для улучшения адгезии при вторичном склеивании или покраске.
Все слои ткани обрабатываются, чтобы избежать попадания загрязняющих веществ (например, силикона) в готовый продукт.
Чтобы соответствовать требованиям стандарта EN9100, DIATEX обеспечивает безопасность вашего производства с помощью своей уникальной автоматической системы отслеживания посторонних предметов (FOD).
192236, Софийская ул., д. 8
Тел/факс: +7 (812) 363-43-77, 8 800 707-23-67
График работы:Работа офиса Пн — Пт, с 9.00 до 18.00
Работа склада с 9.00 до 17.00 Пн-Пт
Тел/факс: +7 (499) 288-83-49 , 8 800 707-23-67
График работы: Пн — Пт, с 10.00 до 18.00
Вспомогательные материалы
Высокотемпературные вакуумные пленки от 200°С
Вакуумные пленки с высоким % удлинения
Ленты из Жертвенной ткани
Жертвенная ткань с мембраной
Жертвенные термоусадочные ткани
Дренажные и впитывающие материалы
Порты, коннекторы, переходники, тройники
Проводящие и спиральные трубки
Термоусадочные пленки, ленты
Мембранные материалы для инфузии
Вакуумные штуцеры, клапаны, манометры
Вакуумные манометры и Вакуумные регуляторы
192236, Софийская ул., д. 8
Тел/факс: +7 (812) 363-43-77, 8 800 707-23-67
График работы:Работа офиса Пн — Пт, с 9.00 до 18.00
Работа склада с 9.00 до 17.00 Пн-Пт
Тел/факс: +7 (499) 288-83-49 , 8 800 707-23-67
График работы: Пн — Пт, с 10.00 до 18.00
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности
Мастерица © 2023
Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер