Вакуумная инфузия – одна из перспективных технологий производства композитов, при которой специальный армирующий материал пропитывается связующим компонентом при созданном для этого пониженном давлении. Чтобы обеспечить нужные для протекания процесса условия, поверх матрицы с уложенной в нее предназначенной для пропитывания тканью создается герметичное пространство из специальной пленки. К нему подводятся трубки, по которым откачивается воздух и подается связующее вещество – эпоксидная или полиуретановая смола.
Использование манометра при вакуумной инфузии позволяет точно контролировать уровень пониженного давления
Понижение давления обеспечивается за счет применения вакуумного компрессора, этот процесс запускает подачу смолы и обеспечивает заполнение ею всех пор и пустот ткани. Разница давлений способствует плотному прилеганию пленки к поверхности матрицы, в результате предназначенная для пропитывания ткань в точности воспроизводит все детали рельефа.
Использование такой методики открывает широкие возможности для создания легких и удобных изделий со сложным рельефом и самой замысловатой конфигурацией, которые по своим параметрам не уступают аналогам из других материалов, а в ряде случаев оказываются лучше их.
Следует однако учитывать, что такая методика предъявляет довольно высокие требования в плане технического оснащения процесса и выбора оборудования для его нормального протекания. Разберемся, какое оснащение требуется для применения этой технологии и какие технические средства для этого нужны.
Выбор пневматического оборудования
Основным видом технического оснащения при использовании вакуумной инфузии являются компрессор или воздушный насос, с помощью которых создается пониженное воздушное давление в рабочей зоне. Выбор компрессора или насоса производится с учетом площади производимого изделия – чем больше площадь, тем большей мощности должно быть оборудование для откачивания воздуха.
Помимо мощности, требуется учитывать и такие параметры вакуумного насоса, как производительность (скорость, с которой устройство откачивает воздух) и предельное остаточное давление (максимальный уровень разрежения, создаваемого в рабочей зоне).
Производительность вакуумного насоса измеряется в литрах воздуха в минуту или в кубических метрах в час. В соответствии с действующими в производстве композитов нормами при формовке изделия с площадью порядка одного квадратного метра потребуется насос с производительностью 65–85 л/мин (4–5 м3/ч). С увеличением площади изделия производительность насоса соответственно увеличивается. В зависимости от требуемой мощности при вакуумной инфузии могут быть задействованы как небольшие вакуумные насосы, применяемые в системах кондиционирования, так и промышленные устройства, рассчитанные на эксплуатацию в условиях производства.
Помимо самого насоса, применяют также ряд устройств, которые должны обеспечивать его нормальную работу:
- Вакуумный регулятор – позволяет поддерживать оптимальный уровень пониженного давления в рабочей зоне и предотвратить закипание связующего компонента.
- Вакуумный манометр – служит для измерения уровня отрицательного давления, позволяет контролировать стабильность созданного разрежения и вовремя выявлять утечки.
- Вакуумный ресивер – резервуар, который обеспечивает отсутствие резких перепадов давления при работе насоса. Тоже оснащается вакуумметром для контроля уровня давления.
- Вакуумное реле – позволяет автоматизировать процесс инфузии, при достижении заданного значения выключает насос и запускает его снова в случае падения уровня разрежения.
Современные производители предлагают комбинированное решение – станцию для вакуумной инфузии. Это компактное и удобное в использовании устройство, в котором скомпонованы все необходимые для протекания процесса технические средства. В зависимости от параметров производимой продукции и условий эксплуатации пользователь может выбрать подходящую модель станции с требуемыми техническими характеристиками.
Правильный выбор оборудования позволяет производить легкие и прочные изделия – вплоть до частей фюзеляжа легкомоторных самолетов
Подготовка вакуумного мешка, тракта для подачи смолы и откачивания воздуха
Помимо компрессорного оборудования, в процессе вакуумной инфузии применяют и другое оснащение. Прежде всего это мешок, который используется для герметизации рабочей зоны. Его делают с применением специальной вакуумной пленки, которая состоит из нескольких слоев.
Пленка приклеивается по периметру матрицы с уложенными в нее материалами для пропитывания. Ключевым требованием при подготовке вакуумного мешка является качественная герметизация, в противном случае правильное протекание процесса инфузии не гарантировано. Для приклеивания пленки применяют герметизирующий шнур, в качестве которого подойдут бутилкаучуковые ленты с двухсторонним клеящим слоем.
Отлично показали себя в этом качестве материалы Липлент-О или Липлент-О (шнур) от отечественного производителя компании Стройполимер. Они быстро и просто наносятся – нужно лишь снять предохранительный бумажный слой непосредственно перед приклеиванием.
Нанесенный на обеих сторонах клеящий состав обеспечивает качественную адгезию с различными поверхностями, а после использования лента легко удаляется, не оставляя следов. Материал имеет достаточный уровень прочности для того, чтобы выдержать рабочее давление при инфузии.
Для откачивания воздуха из рабочей зоны и подачи смолы используются специальные трубки. Из них формируется цельный контур, способствующий равномерному откачиванию воздуха и равномерному распределению смолы внутри формы. Также необходима так называемая ловушка для смолы – небольшая емкость, в которой будут собираться излишки связующего состава. Это требуется для того, чтобы смола не дошла по трубкам до насоса и не повредила его.
Все части контура для подачи смолы и откачивания воздуха должны быть надежно зафиксированы, поскольку малейшее их смещение может привести к нарушению герметичности и невосполнимой порче расходных материалов. Чтобы исключить такие нежелательные последствия, необходимо применять качественную клейкую ленту и другие крепежные элементы, рассчитанные на рабочее давление. Также с применением клейкой ленты фиксируют предназначенные для пропитывания смолой материалы, чтобы не допустить их смещения при откачивании воздуха.
