Современное производство композитных материалов использует различные методики и технологии, которые подходят для изготовления многочисленных видов продукции и могут быть применены в различных условиях. В общем виде все эти методы предполагают пропитывание связующим составом (различными смолами) специальной ткани или прочих аналогичных материалов. В результате получается композит, который имеет небольшой вес и легко обрабатывается, но при этом способен выдержать значительные нагрузки и воздействие неблагоприятных факторов.
Получаемые методом вакуумной инфузии изделия прочны и с успехом используются в качестве частей кузова гоночных авто
Одной из наиболее продвинутых методик сегодня считается вакуумная инфузия, которая отличается от прочих вариантов тем, что тут для запуска и протекания технологического процесса используют различие давлений внутри и снаружи матрицы. Эта технология отлично показала себя во многих случаях, однако у нее есть также свои недостатки и ограничения по применению.
Технологические особенности вакуумной инфузии
Как уже упоминалось выше, главной особенностью такой методики производства композитов является то, что для протекания процесса требуется создание пониженного воздушного давления. На практике упрощенная схема техпроцесса выглядит следующим образом.
При производстве используется матрица, которая в точности воспроизводит очертания и рельеф будущего изделия. В нее застилается армирующая ткань (стекловолокно или углеткань) в один или в несколько слоев в зависимости от требуемой толщины. Также применяют различные средства, которые должны предотвратить прилипание готового изделия к матрице.
После из специальной многослойной пленки создают герметично упакованную рабочую зону – подготовленный по размерам лист пленки приклеивают по краям матрицы с небольшим отступом. Для приклеивания используют герметизирующий жгут, в качестве которого можно взять самоклеящийся бутилкаучуковый материал – например Липлент-О или Липлент-О (шнур) от российского производителя «Стройполимер» или их аналоги.
К средствам для герметизации, используемым при такой технологии, предъявляют повышенные требования, поскольку малейшее нарушение герметичности рабочего пространства может ухудшить готовый результат или даже прервать процесс.
С противоположных сторон в герметично упакованную зону заводят трубочки, одну – для откачивания воздуха, другую – для поступления внутрь связующего компонента. Эти процессы взаимосвязаны, так как смола подается внутрь матрицы под воздействием разницы давлений внутри и снаружи. После полного пропитывания ткани трубочки следует перекрыть и дождаться схватывания связующего компонента. Потом готовое изделие изымают, отделяют все вспомогательные материалы и обрабатывают.
Во время процесса важно исключить возможность смещения используемых расходных материалов и технологических компонентов, так как это может привести к нарушению технологии и порче изделия. Чтобы не столкнуться с такими нежелательными последствиями, при фиксации надлежит применять качественную клейкую ленту и специализированные элементы крепежа, которые смогут выдержать рабочее давление.
Плюсы методики вакуумной инфузии
Из стеклопластика изготавливают легкие и прочные кожухи для гидромотоциклов
Эта технология обладает целым рядом существенных плюсов по сравнению с традиционными методиками производства изделий из стеклопластика, за счет которых она обеспечила себе широкое использование как в промышленности, так и в частном хозяйстве.
- За счет пониженного давления связующий компонент максимально равномерно пропитывает ткань, исключая наличие даже мельчайших воздушных пузырьков.
- Процесс пропитывания происходит без непосредственного участия оператора, что позволяет исключить потребность в ручной прикатке материалов, свести к минимуму вероятность ошибки.
- Расход связующего вещества при такой технологии минимален, что экономит расходные материалы и удешевляет продукцию.
- В процессе отсутствует выделение вредных летучих веществ и нет необходимости контактировать со смолами, что улучшает условия труда сотрудников.
- Такая методика позволяет за один этап производить изделия со сложным рельефом и значительными размерами.
- При использовании вакуумной инфузии обеспечивается оптимальное соотношение смолы и волокон в готовой продукции, что дает лучшие показатели жесткости и прочности.
Еще одним важным достоинством этой технологии можно считать то, что она не требует применения крупногабаритного и тяжелого оборудования, а также существенных энергозатрат. Эта специфика метода вакуумной инфузии сделала его доступным и широко применяемым среди частных пользователей, многочисленных домашних мастеров и проектировщиков. Следует отметить, что описанные выше преимущества такой методики производства композитов в полной мере могут проявиться лишь при строгом соблюдении технологических правил и норм.
Недостатки и способы их нейтрализации
Как и любая другая производственная технология, вакуумная инфузия тоже имеет свои недостатки и ограничения по применению. Основным из них можно считать то, что эта методика довольно сложна, а в случае малейшего нарушения технологических норм есть риск не только снизить качество готового изделия, но и вовсе нарушить ход процесса. К сожалению, в этом случае повторно применить задействованные в инфузии материалы не получится.
Поэтому нужно несколько раз проверить готовность оснастки и технологического оборудования перед тем, как запускать процесс. Также прежде чем приступать к изготовлению крупномасштабных деталей, не помешает потренироваться на каких-нибудь мелких изделиях.
Так, следует отработать создание оптимальной системы для равномерного распределения смолы внутри матрицы, чтобы исключить образование непропитанных участков. Кроме того, необходимо добиться надежной герметизации вакуумного мешка, чтобы необходимый уровень разрежения сохранялся до окончания полимеризации. Важно не только применять качественные материалы, но и обеспечить их целостность, чтобы исключить образование утечек.
Процесс пропитывания материала при такой технологии достаточно медленный, для изделия с большой площадью он может занимать несколько часов. Поэтому при подборе связующего компонента следует выбирать смолы с высокой текучестью (чтобы ускорить инфузию) и с длительным сроком схватывания, которые не затвердеют до окончания процесса.
