Технология вакуумной инфузии является одной из самых продвинутых и перспективных методик производства композитных материалов и изделий из них. Выполненные с ее применением изделия не уступают, а по ряду параметров и превосходят продукцию, изготовленную из металла и других традиционно применяемых материалов.
Диапазон изделий, которые изготавливают по такой технологии, необычайно широк, она востребована как в традиционных, так и в самых инновационных производственных отраслях. Специфика технологического процесса и выбор материалов во многом определяет качества и характеристики получаемых композитов, а также область их применения.
Изготовленные из композитов летательные аппараты отличаются прочностью и малым весом Изображение от pressfoto на Freepik
Основные сведения о техпроцессе вакуумной инфузии
Как и при других способах производства композитов, в данном случае происходит пропитывание армирующего материала специально подобранным связующим компонентом. Основным отличием вакуумной инфузии от других методов является использование компрессора или воздушного насоса, с помощью которого в герметизированной рабочей зоне создается область пониженного давления.
Для этого поверх матрицы с уложенными в нее армирующим и расходными материалами приклеивают вакуумную многослойную пленку, а в рабочую зону подводят трубочки для отвода воздуха и подачи смолы. Важно обеспечить надежную герметизацию, поэтому для приклеивания пленки следует использовать качественные материалы, например Липлент-О. А применение качественной клейкой ленты позволит исключить смещение материалов и их порчу.
После того как все готово, запускают вакуумный насос и откачивают воздух, а понижение давления способствует подаче связующего состава и пропитыванию уложенной в форме ткани. При этом вакуумная пленка плотно прижимает армирующий материал у поверхности матрицы, что обеспечивает оптимальный режим пропитывания и точное повторение формы матрицы.
Свойства композитов в зависимости от используемых материалов
Такая технология позволяет получить изделия самой сложной конфигурации и предоставляет возможность варьировать их параметры, которые могут зависеть от выбора основных материалов – армирующего материала и связующего состава.
Так, в качестве армирующей ткани можно применять стекло- и углеткани, базальтовые ткани, кевларовые арамиды, а также различные нетканые средства на основе из природных или синтетических составов. Комбинация армирующих материалов различных типов позволяет совместить в одном изделии самые разные свойства, которые в традиционных материалах сочетаются крайне редко. А особое расположение направления волокон дает возможность варьировать прочностные характеристики изделия.
Для пропитывания используют преимущественно смолы на эпоксидной или полиэфирной основе. Изготовленные с применением эпоксидного связующего состава изделия обладают повышенной химической устойчивостью, а также более точными размерами за счет малой степени усадки. Что касается изделий из полиэфирной смолы, они хорошо обрабатываются и шлифуются, устойчивы к воздействию различных технологических сред, а добавление в связующий состав специальных присадок делает их негорючими.
Отрасли применения технологии вакуумной инфузии
Изображение от wirestock на Freepik
В силу специфики такой технологии она не слишком хорошо подходит для интенсивного крупносерийного производства изделий из композитов. Дело в том, что на подготовительном этапе требуется максимальная тщательность, а это сказывается на скорости выполнения работ. Пропитка смолой армирующего материала является довольно медленным процессом. Оптимальная область применения технологии вакуумной инфузии – производство уникальных изделий, штучные или мелкосерийные заказы.
В то же время такая технология обладает высокой степенью универсальности, что позволяет производить композитные материалы и изделия из них для самых различных отраслей. Изделия обладают высокой прочностью и существенно легче по сравнению с металлическими, что имеет огромное значение в автомобильной отрасли и в авиастроении.
Так, применение стеклопластиковых элементов кузова взамен стальных позволяет снизить вес легкового авто на сотню килограммов, а это дает экономию топлива примерно в 0,5 л на каждые 100 км.
Перечислим лишь основные отрасли, в которых востребованы изделия из композитных материалов:
- Автомобильная промышленность – изготовление отдельных элементов кузова, целых кузовов, а также различных «обвесов» для тюнинга транспортного средства.
- Спорт – производство спортивного инвентаря, снарядов для занятий, в том числе и по индивидуальному заказу. Изготовление кожухов спортивных мотоциклов или корпусов авто.
- Медицина – создание всевозможных медицинских протезов, ортопедических приспособлений.
- Авиастроительная отрасль – изготовление элементов или корпусов целиком для вертолетов или самолетов.
- Судостроение – создание корпусов для маломерных или крупнотоннажных плавсредств, а также различных дельных вещей для кораблей и судов.
Кроме того, использование технологии вакуумной инфузии позволяет получить большой ассортимент изделий для энергетической и станкостроительной отраслей (кожухи и короба для различного оборудования), для дизайна и архитектуры, создания моделей или прототипов.
