Вакуумная инфузия — это метод производства композитов, которые применяют в разных сферах деятельности. Если аккуратно выполнять все этапы и соблюдать технологические нормы, вакуумная инфузия позволяет получить отличную высококачественную продукцию — композит с оптимальным содержанием смолы и ткани.
Легкие и прочные изделия из композитов нашли применение в легкомоторном самолетостроении. Источник Freepik.
Специфика технологии и ее применение
Суть вакуумной инфузии заключается в том, чтобы создать воздушное разрежение внутри герметизированной рабочей полости с расположенной там матрицей и уложенными в ней слоями армирующего материала. Последней могут выступать стеклоткань, углеволокно, карбон, различные нетканые и прочие материалы.
Герметичную зону создают благодаря вакуумной пленки, которую приклеивают по периметру формы на специальный герметизирующий жгут. С разных сторон формы подводят трубки, по одной из которых откачивается воздух, а по другой подается связующий состав — смола на эпоксидной или полиэфирной основе. Чтобы армирующие и вспомогательные материалы не сместились, их фиксируют на специальный спрей-клей или на липкую ленту.
Из-за разницы внешнего и внутреннего давлений запускают подачу связующего компонента, который тщательно заполняет мельчайшие пустоты и поры армирующей ткани. После того, как материал полностью пропитается, трубки перекрывают и оставляют изделие до полной полимеризации смолы. Впоследствии его изымают из матрицы, вспомогательные материалы отделяют, а деталь отправляют для дальнейшей термической или механической обработки.
С помощью такой методики изготавливают как небольшие изделия, например, спортивное и защитное снаряжение, элементы автомобильного тюнинга, инвентарь для занятий спортом, так и крупногабаритные элементы конструкций — корпуса судов, части фюзеляжей самолетов и лопасти ветряных электростанций.
Плюсы от применения метода вакуумной инфузии
С использованием композитных материалов производят элементы сложной формы для аттракционов. Источник Freepik.
Популярность технологии вакуумной инфузии обусловлена целым рядом ее преимуществ, которые относятся как к самому технологическому процессу, так и к уникальным свойствам получаемых таким образом изделий. Рассмотрим их далее.
Качественное пропитывание армирующего материала
В условиях пониженного воздушного давления смола наиболее полно пропитывает армирующую ткань, заполняя все мельчайшие поры материала. В результате образуется плотный ламинат, в котором практически нет воздушных пузырей и есть оптимальное соотношение компонентов — связующего состава и ткани.
Точность воспроизведения заданной формы
Низкое воздушное давление в рабочей зоне не только запускает подачу смолы, но и приводит к тому, что вакуумная пленка плотно прижимает армирующую ткань к поверхности матрицы. В итоге получившееся изделие в точности воспроизводит заданную форму, что не всегда достижимо при других методиках. Например, при ручном формовании композитного материала.
Возможность частичной автоматизации техпроцесса
Технология вакуумной инфузии предполагает пропитывание армирующего материала без участия человека. После завершения подготовительного этапа сотруднику нужно лишь включить вакуумный насос и контролировать протекание процесса. Кроме того, при такой методике есть можно использовать средства автоматизации, которые помогут уменьшить трудозатраты и снизить риск возникновения человеческих ошибок. Например, реле включения/выключения насоса.
Экономичность и доступность методики
Используемые при вакуумной инфузии технические средства и вспомогательные материалы стоят не дорого. Поэтому эта технология активно используется даже частными мастерами. Базовый набор, который требует небольших инвестиций, в дальнейшем может расширяться за счет дополнительных решений. Кроме того, специфика технологии обеспечивает минимальный расход смолы, что также сказывается на экономичности этого метода.
Экологичность и безопасность для сотрудников
Поскольку пропитывание армирующего материала протекает в герметизированной зоне, вероятность выбросов вредных компонентов в окружающую среду сведена к минимуму. Сотрудники при этом не контактируют со связующими составами и не дышат испарениями, что позволяет обойтись без применения индивидуальных или коллективных средств защиты.
Возможности по увеличению эффективности технологии
Сегодня появляются новые решения, которые увеличивают продуктивность вакуумной инфузии и повышают качество получаемой продукции. Одной из таких решений является цифровизация технологических процессов. Например, изготовление матриц для формования на специальных обрабатывающих центрах с числовым программным управлением, на которых обработка материала идет в соответствии с заложенной программой или созданной на компьютере моделью. Это ускоряет процесс и более высокую точность по сравнению с ручной обработкой.
С помощью компьютерного моделирования можно оптимизировать сам процесс, оптимальным образом рассчитать строение системы для подачи связующего состава и расположение закладных материалов в будущем изделии. Аппаратные новинки для этой технологии представлены выпускаемыми сегодня вакуумными станциями, которые включают средства для организации процесса, а также для его автоматизации и контроля.
