Основные технологические процессы



Внастоящее время известно множество технологических процессов переработки ПКМ в изделия различных размеров, конфигурации и целевого назначения. Основные технологи­ческие процессы формования, применяемые в производстве из­делий из ПКМ, а также рекомендуемые виды армирующих на­полнителей и связующих для этих процессов приведены в табл. 2.1. Технологические процессы, применяемые в производстве полуфаб­рикатов, таких как различные типы препрегов, углерод-углеродные каркасы, стренги, описаны в гл. 1.

125


124


2.2. Общая характеристика технологических процессов


2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ


 



                                                                                                                                    Табл. 2.1

Основные технологические процессы формообразования изделий из ПКМ
                                                                                       Окончание табл. 2.1

 

 

Технологический процесс

Рекомендуемые компоненты ПКМ

Тип армирующего наполнителя Тип связующего
Предварительное формование заготовок и Короткие рубленые Водные растворы
матов волокна, этилового спирта,
  нитевидные четыреххлористый
  кристаллы углерод, полимерные связующие, органические
    жидкости

Каждый технологический процесс имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Кроме того, каждый процесс обу­словлен предельными технологическими возможностями фор­мообразования изделий, параметрами процесса (давление, тем­пература, скорости формования и т.п.), геометрии, формы сте­пенью автоматизации и реализации исходной прочности ком­понентов и т.д. Эти предельные возможности, с одной стороны, заложены в самом методе формообразования, а с другой сто­роны, ограничены параметрами технологического оборудова­ния и оснастки.

Рассмотрим общую характеристику технологических про­цессов формообразования изделий из ПКМ (см. табл. 2.1).

Контактное формование. Процесс КФ заключается в по­слойной укладке заготовок из волокнистого наполнителя на форму вручную, напылением или с помощью специальных выкладочных центров. Пропитку заготовок можно осущест­влять как на форме, так и предварительно с последующим удалением пузырьков воздуха из межслойного пространства. Этим способом можно изготавливать изделия практически любых размеров, но достаточно простой конфигурации. В США этот метод называют "метод ведра и щетки" (busket and brush).

Методом прессования получают детали и узлы разнообраз­ного назначения, формы и размеров, обладающие высокой механической прочностью и жесткостью. Существует две раз­новидности метода прессования: прямое и литьевое. Прямое горячее прессование рационально применять для изготовления деталей средней сложности, больших габаритов и массы; ли-


 


126                                                                                                                                                                                                                               127

 



2.2. Обшая характеристика технологических процессов

тьевое - для изготовления тонкостенных деталей сложной кон­фигурации.

Формование эластичной диафрагмой. Процесс заключается в том, что изделие вакуумируется в резиновом мешке и форму­ется под действием равномерного давления воздуха или смеси газов (в автоклаве), которое распределяется по всей поверхнос­ти изделия. Этот способ применяют для получения качествен­ных изделий с высокими упругопрочностными характеристи­ками, поскольку процесс отверждения происходит при повы­шенных температурах, а внешнее давление уменьшает порис­тость и улучшает пропитку материала. К недостаткам способа относятся большие трудозатраты, энергозатраты, а также про­блемы, связанные с выпуском крупносерийных партий изде­лий.

Формообразование давлением. Процесс осуществляется ваку­умной пропиткой или пропиткой под давлением связующего сухого армирующего материала, заложенного в форму. Эти способы формования применимы в основном для изготовления изделий, имеющих простую симметричную форму — днища, конуса, кожуха, иолупатрубки. Кроме того, трудность изготов­ления форм больших размеров, высокая стоимость оборудова­ния ограничивают размеры изделий, изготавливаемых этим способом.

Прессование в формах открытого и закрытого типов. Способ контактного формования имеет ряд недостатков, которые про­являются в условиях серийного производства. К ним относятся: значительный разброс показателей физико-механических свойств изделий, длительность процесса формования, тяжелые условия труда.

Однако применение способа КФ для производства крупно­габаритных изделий в небольших количествах считают эконо­мически целесообразным, так как не требуется сложной и дорогостоящей технологической оснастки и оборудования. К недостаткам этих способов относятся сравнительно низкие уп-ругопрочностные характеристики материалов (особенно при литьевом прессовании) вследствие хаотичного расположения коротких волокон, армирующих материал, а также необходи­мость использования дорогостоящих пресс-форм.


2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Намотка. Процесс заключается в укладке нити, жгута, ленты или ткани на вращающуюся или неподвижную оправку и отверждении изделия на оправке. Существует множество способов укладки: спиральная намотка, закатка, продольно-по­перечная, по геодезическим линиям, хордовая, обмотка непо­движной оправки и т.д. Совершенство процесса изготовления изделий методом намотки определяет возможность его автома­тизации и механизации. Намоткой изготавливают трубы, резе­рвуары, обечайки, различные пустотелые профили, используя достаточно простую технологическую оснастку. При намотке однонаправленных лент, жгутов, нитей получают изделия с максимальными физико-механическими показателями. Для из­готовления наиболее ответственных изделий осуществляют на­мотку сухих препрегов ("сухая" намотка). При этом, как пра­вило, используют связующие горячего отверждения.

К недостаткам этого метода следует отнести неравномер­ность распределения связующего по толщине стенки намоточ­ного изделия и определенные трудности при съеме изделий с оправки (особенно при длине оправки более 2 м).

Пултрузия. В технологическом процессе ориентация воло­кон в профилях различных сечений осуществляется методом протяжки, согласно которому собранные в жгут волокна с нанесенным связующим протягивают через клинообразную на­гретую фильеру, где происходит уплотнение и отверждение материала. Поскольку при этом исключается выдержка матет риала под давлением, то в процессе пултрузии используют, как правило, расплавы смол, не содержащие растворителей (эпок­сидные, полиэфирные). В соответствии с этим методом можно формовать различные профили из непрерывных нитей или жгутов и получать изделия с максимальными значениями проч­ности при растяжении и изгибе вдоль оси протяжки. Для улучшения пропитки и смачивания жгута обычно используют две фильеры (формообразующую и калибровочную), располо­женные после ванны со связующим.

Предварительное формование заготовок и матов. Независимо от выбранных способов процессы предварительного формова­ния заготовок и матов можно считать примерно одинаковыми, различие состоит лишь в подготовке материалов (до формова­ния) и сложности получаемых изделий. Этим способом полу-


 


128


9-243


129


2.3. Контактное формование


2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ


 


чают предварительно отформованные заготовки, близкие по форме к детали, а также маты, которые в дальнейшем перера­батываются в изделия.

2.3. Контактное формование

В настоящее время около 30 % всех изделий из ПКМ,например корпуса лодок, яхт, элементы кузовов автомобилей, мебель, панели, ванны, водяные горки и другие, производят способами контактного формования.

Технологический процесс КФ заключается в том, что на подготовленную поверхность открытой формы укладывают вручную (или с помощью автомата) либо напыляют армирую­щий наполнитель, затем пропитывают его связующим, уплот­няют и отверждают. Рассмотрим особенности способов КФ.

Ручная выкладка

При КФ используют открытую форму без применения давления. Форма может быть позитивной или негативной в зависимости от требуемой гладкости внутренней или внешней поверхности изделия.

Рис.2.3. Элементы конструкции формы и изделия при формовании ручной укладкой:

/ — форма; 2 — разделительная пленка; 3 — наружный смоляной слой; 4 — стекловолокно; 5 — ручной валик; 6 — смола в смеси с катализатором

Негативная форма точно воспроизводит наружный контурформуемогоизделия,а позитивная — внутренний контур. Типовые способы ук­ладки материала на негатив­ную и позитивную формы по­казаны на рис. 2.3 и 2.4. Ха­рактерная особенность этого способа — получение точных размеров и гладкости только той' поверхности изделия, ко­торая непосредственно при­легает к форме в процессе из­готовления.

Для получения формы можно использовать любой материал, обладающий доста-


 

Рис.2.4. Типовой способ укладки волок­нистого материала на позитивной форме: / - форма; 2 — слои волокнистого мате­риала; 3 — деревянный брус, к которому прикрепляется стеклоткань

точной жесткостью и обеспечивающий получение необходимой геометрии изделия в процессе изготовления. Основное условие заключается в том, чтобы материал формы не подвергался химическому воздействию смолы и не оказывал вредного влияния на скорость отверждения последней.

Для изготовления формы можно применять дерево, фанеру, гипс, бетон, металлы. Цветные металлы можно использовать только в облуженном или хромированном состоянии, так как они чувствительны к действию некоторых катализаторов, вхо­дящих в связующие, и оказывают отрицательное воздействие на скорость отверждения. При использовании связующего го­рячего отверждения формование изделий происходит на фор­мах, изготовленных из стеклопластика, песочно-полимерных смесей, алюминия.

Пористые материалы обычно гигроскопичны. Об этом нужно помнить, так как присутствие влаги замедляет отверж­дение связующего. Гипс и бетон необходимо предварительно высушивать при нагревании. Дерево, фанера также должны быть тщательно высушены. Кроме того, в формах из пористого материала необходимо заполнить и изолировать поры поверх­ности формы парафином, воском, фунтом, шпаклевкой неза­висимо от наличия разделительной пленки или смазки. Если связующее хотя бы в отдельных местах пройдет сквозь разде­лительную пленку, то может произойти прилипание отформо­ванного изделия к форме и ее отверждение.

При подготовке формы неообходимо реализовать следую­щие требования:

геометрия формы должна соответствовать геометрии изде­лия с учетом усадки материала и допуска на размеры;


 


130


9*


131


2.3. Контактное формование

поверхность формы должна быть такой, чтобы отформо­ванное изделие можно было извлекать без больших усилий.

возможность обеспечения контроля равномерности и пол­ноты нанесения наружных покрытий, а также качества про­питки армирующего материала по цвету формы.

Первой стадией при получении любого изделия в открытой форме является нанесение на ее поверхность антиадгезионного покрытия. На практике применяют различные типы антиадге­зионных покрытий (табл. 2.2).

Таблица 2.2 Типы антиадгезионных покрытий

 

Тип покрытия Форма при нанесении Особенности покрытий
Парафин Пастообразная или Глянцевая поверхность,
  жидкая воспроизводит все детали формы; большие партии изделий
Поливиниловый Жидкая, напыляемая Водорастворимое,
спирт (ПВС)   одноразового использования, смывается с изделия и формы, превосходный антиадгезионный материал; позволяет получить легко окрашиваемую поверхность
Фторированные Жидкая, напыляемая Низкий коэффициент
углеводороды:   трения
силаны   Не дают хорошего глянца
силоксаны   Дорогие
Прокладочные Бумага с покрытием, Одноразового
бумаги и целлофан, пленка из использования
антиадгезионные ПВС Формование плоских
пленки   листов
Внутренние Жидкая (проникает в Глянцевая поверхность;
антиадгезионные наружный смоляной: сохраняет форму всех
смазки слой) деталей, отпадает необходимость в парафинировании формы; позволяет получать легко окрашиваемую поверхность

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Выбор и эффективность разделительных покрытий опреде­ляются тремя факторами:

1) типом материала применяемой формы и связующего, которое может быть холодного или горячего отверждения;

2) степенью глянцевитости готовой поверхности изделия, наличием или отсутствием вторичных отделочных операций (например, окрашивания);

3) периодом времени, требуемого для сушки пленки разде­лительного слоя, по отношению к общему времени цикла формования.

При КФ положительные результаты можно получить при использовании не одного, а двух антиадгезионных материалов, например парафина и ПВС.

После каждого цикла формования нужно всегда полировать формы чистой салфеткой. Дополнительный слой парафина сле­дует наносить после каждых 1-5 или более циклов в зависи­мости от типа парафина и условий формования. Периодически (через каждые 10...20 деталей) форму необходимо чистить для удаления всех остатков парафина и смолы. Тщательная подго­товка формы — один из основных этапов цикла формования.

Для получения наружного смоляного слоя (гелькоата) обыч­но используют полиэфирную смолу, содержащую минеральные наполнители и пигменты, но без армирующих добавок. Эту композицию наносят на поверхность формы, а затем в процессе формования она попадает на формуемое изделие, образуя на­ружный слой. Тем самым обеспечивается образование декора­тивной глянцевой окрашенной поверхности с хорошими за­щитными свойствами, практически без последующей отделки.

Гелькоат (жидкое пальто) представляет собой желеобразное покрытие, которое наносят на поверхность из пульверизатора, кистью или малярным валиком. При выкладке волокнистых материалов на гелькоат необходимо обеспечить хорошую адге­зию, для этого гелькоат должен оставаться гибким и незагряз­ненным. Для устранения воздушных включений между слоями следует тщательно разгладить первый выкладываемый слой, так как из-за наличия даже небольших воздушных включений на поверхности формируемого изделия могут возникать вздутия.

После правильной подготовки формы и нанесения наруж­ного смоляного слоя приступают к укладке армирующих мате-


 


132


133


2.3. Контактное формование

риалов и их пропитке. Все типы армирующих материалов -маты из рубленой стеклопряжи, ткани и тканый ровинг -поступают на производство в виде больших рулонов различной ширины. Лист нужной длины вырубают из рулона, а затем, при необходимости, обрезают его по шаблону с помощью универсального бритвенного ножа, больших ножниц или элект­рической машины для резки тканей, аналогичной применяе­мым в швейной промышленности.

Затем тщательно смешивают заранее отмеренные количе­ства смолы и катализатора. Композицию можно наносить на волокно как вне формы, так и внутри нее. Для полного уда­ления воздуха и обеспечения равномерности пропитки смолу в первую очередь наносят на участки волокна в верхней части формы. Для уплотнения материала и удаления пузырьков воз­духа используют щетки, резиновые и зубчатые валики (рис.2.5). Как уже отмечалось, смесь катализатора со смолой можно наносить на волокно распылителем, который автоматически дозирует и смешивает компоненты.

Рис.2.5. Валики, применяемые для обкатки волокнистого материала


Особое внимание следует уделить нанесению первого слоя (часто это "кожица" из тонкой вуали или мата с развесом 229 г/м2), чтобы не допустить образования воздушных пузырь-


2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

ков между армирующим волокном и наружным смоляным слоем (гелькоатом). После этого уже можно наносить необхо­димое число слоев мата и (или) тканого ровинга до получения расчетной суммарной толщины (и, следовательно, прочности). Слои мата и тканого ровинга следует чередовать для обеспе­чения хорошей межслойной прочности сцепления, предотвра­щения появления воздушных включений и получения макси­мальной прочности. Во всех случаях основной задачей на дан­ной стадии производства является наиболее полное вытеснение воздуха, задержанного слоями наполнителя.

В зависимости от типа армирующего материала в изделиях, полученных способом контактного формования, содержание волокна в материале составляет 35...50 %.

При формовании изделий на основе термореактивных свя­зующих после завершения процесса выкладки изделие остается на форме до тех пор, пока не закончится отверждение связу­ющего. На этой стадии трогать формуемое изделие не следует. Отверждение можно ускорить за счет нагревания самой формы. После извлечения изделия из формы оно еще должно "дозреть" в течение некоторого времени при комнатной температуре для окончательного отверждения.

Следует иметь в виду, что выкладка в открытую форму может быть одной из подготовительных операций, за которой обязательно следует самостоятельная операция формования — вакуумного, прессового, автоклавного и др.

При использовании ТКМ, в отличие от термореактивных, можно совмещать выкладку с формованием готового изделия. Смысл совмещенного процесса заключается в последователь­ном приформовывании каждого последующего слоя с одновре­менной его монолитизацией вплоть до достижения заданной толщины листа. Схемы выкладочных устройств в процессе роликовой и прессовой выкладки термопластичных полуфаб­рикатов представлены на рис. 2.6.

Технологические особенности формования термопластов обусловлены состоянием связующего и свойствами полуфаб­риката в процессе выкладки: отсутствием липкости при нор­мальной температуре и ограниченными драпировочными воз­можностями, особенно при выкладке пакета по поверхности сложной формы. В случае нелипкости волоконного полуфаб-


 


134


135


2.3. Контактное формование


2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ


 


риката требуется для приваривания каждого последующего слоя к предыдущему применять инструмент, нагретый до темпера­туры, превышающей температуру плавления термопластичного связующего. Так как драпировочные возможности ограничены, при формовании сложных по форме деталей на оснастке сле­дует предусматривать плавные переходы с радиусом кривизны не менее 10 мм.

Рис.2.6. Схема выкладочных устройств при роликовой (а) и прессовой (б) выкладке термопластичных полуфабрикатов:

1 — нагревательное устройство; 2 — полуфабрикат; 3 — антиадгезионная разделительная пленка; 4 - прикаточный ролик; 5 - металлическая лента; 6 — нагретый инструмент; 7 - холодный инструмент; 8 - направ­ляющие ролики; 9 — пакет; 10 - теплоизолирующая подложка; // — стол; Р — сила нагружения ролика; Q - натяжение полуфабриката

Напыление

Поскольку метод напыления представляет собой фактичес­ки механизированный вариант формования ручной выкладкой, к нему полностью можно отнести все рекомендации, касаю­щиеся подготовки формы, нанесения разделительных слоев и гелькоата.

Схема напыления рубленого короткого волокна с наружным смешением компонентов связующего показана на рис. 2.7.

Измельченное волокно и смола одновременно вводятся в открытую форму или на нее. Ровинг волокна проходит через рубильное устройство и вдувается в поток смолы, который направляется в форму распылительной системой с наружным (случай 1) или внутренним (случай 2) смешением компонентов.

136


Рис.2.7. Безвоздушная система напыления с двумя емкостями:

1 — ровинг; 2 — смола с катализатором; 3 — рубильное устройство; 4 —

смола с ускорителем; 5 — уплотненный слой; 6 — валик; 7 — форма

1. Первая распылительная головка впрыскивает смолу,
предварительно смешанную с катализатором, или только ката­
лизатор, в то время как вторая головка впрыскивает заранее
полученную смесь смолы с ускорителем.

2. Смола и катализатор подаются в смесительную каме­
ру распылителя позади единственной распылительной го­
ловки.

В обоих случаях полимерная композиция предварительно покрывает волокно, и объединенный поток равномерно рас­пыляется в форме в соответствии с заданной схемой.

После введения в форму смеси смолы с волокном образо­вавшийся слой прикатывают вручную для удаления воздуха, уплотнения волокон и получения гладкой поверхности.

В состав установки для напыления входят устройства для подачи смолы и катализатора по шлангам к распылителю, включающие насосы, нагнетательные бачки; рубильное устрой­ство для армирующего материала; распылительное устройство; регуляторы подачи воздуха и измерительные приборы.

При массовом производстве изделий методами ручной ук­ладки и напылением обычно применяют роботы. Преимуще­ство робота состоит в том, что его применение при формовании напылением позволяет выполнить жесткие требования по ох­ране здоровья и безопасности труда на производстве. Схема трехкоординатного роботизированного автомата для напыле­ния показана на рис. 2.8.

137


2.3. Контактное формование


2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ


 


риката требуется для приваривания каждого последующего слоя к предыдущему применять инструмент, нагретый до темпера­туры, превышающей температуру плавления термопластичного связующего. Так как драпировочные возможности ограничены, при формовании сложных по форме деталей на оснастке сле­дует предусматривать плавные переходы с радиусом кривизны не менее 10 мм.

Рис.2.6. Схема выкладочных устройств при роликовой (а) и прессовой (б) выкладке термопластичных полуфабрикатов:

1 — нагревательное устройство; 2 — полуфабрикат; 3 — антиадгезионная разделительная пленка; 4 — прикаточный ролик; 5 — металлическая лента; 6— нагретый инструмент; 7— холодный инструмент; 8— направ­ляющие ролики; 9 — пакет; 10 — теплоизолирующая подложка; 11 — стол; Р — сила нагружения ролика; Q — натяжение полуфабриката

Напыление

Поскольку метод напыления представляет собой фактичес­ки механизированный вариант формования ручной выкладкой, к нему полностью можно отнести все рекомендации, касаю­щиеся подготовки формы, нанесения разделительных слоев и гелькоата.

Схема напыления рубленого короткого волокна с наружным смешением компонентов связующего показана на рис. 2.7.

Измельченное волокно и смола одновременно вводятся в открытую форму или на нее. Ровинг волокна проходит через рубильное устройство и вдувается в поток смолы, который направляется в форму распылительной системой с наружным (случай 1) или внутренним (случай 2) смешением компонентов.


Рис.2.7. Безвоздушная система напыления с двумя емкостями:

/ — ровинг; 2 — смола с катализатором; 3 — рубильное устройство; 4

смола с ускорителем; 5 - уплотненный слой; 6 - валик; 7 - форма

1. Первая распылительная головка впрыскивает смолу,
предварительно смешанную с катализатором, или только ката­
лизатор, в то время как вторая головка впрыскивает заранее
полученную смесь смолы с ускорителем.

2. Смола и катализатор подаются в смесительную каме­
ру распылителя позади единственной распылительной го­
ловки.

В обоих случаях полимерная композиция предварительно покрывает волокно, и объединенный поток равномерно рас­пыляется в форме в соответствии с заданной схемой.

После введения в форму смеси смолы с волокном образо­вавшийся слой прикатывают вручную для удаления воздуха, уплотнения волокон и получения гладкой поверхности.

В состав установки для напыления входят устройства для подачи смолы и катализатора по шлангам к распылителю, включающие насосы, нагнетательные бачки; рубильное устрой­ство для армирующего материала; распылительное устройство; регуляторы подачи воздуха и измерительные приборы.

При массовом производстве изделий методами ручной ук­ладки и напылением обычно применяют роботы. Преимуще­ство робота состоит в том, что его применение при формовании напылением позволяет выполнить жесткие требования по ох­ране здоровья и безопасности труда на производстве. Схема трехкоординатного роботизированного автомата для напыле­ния показана на рис. 2.8.


 


136


137


Рис.2.8. Трехкоординатный роботизированный автомат для напыления: 1 — привод продольного перемещения; 2 — форма; 3 — распылительное сопло; 4 — поворотная головка; 5 — подача волокна; 6 — привод верти­кального перемещения; 7— привод поперечного перемещения; 8 — кабель; 9 — подача смолы; 10 — ленточные программные носители

Автоматизированная выкладка

Для получения открытых оболочек сложной формы с про­извольной образующей используют технологию автоматизиро­ванной выкладки препрега, которая состоит в укладке препрега по заданным в схеме армирования направлениям на оправку. Автоматизированную выкладку препрега осуществляют в соот­ветствии с программой перемещения головки выкладочного станка. Выкладку проводят в направлениях, обеспечивающих равновесие укладываемого препрега на оправке и не являю­щихся геодезическими. Для устранения неплотного прилегания слоев укладываемого препрега выкладку обычно сопровождают прикаткой препрега нежесткими роликами. При выкладке пре­прега достаточно большой ширины необходимо рационально раскраивать полуфабрикат с целью повышения коэффициента использования материала.

138


2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Препрег из однонаправленной ленты может выкладываться автоматом без образования складок только по линейчатым по­верхностям, образуемым движением прямой линии по произволь­ным траекториям. Если поверхность изделия нельзя аппрокси­мировать линейчатыми поверхностями, то при выкладке исполь­зуют однонаправленный препрег минимальной ширины или тка­ный препрег полотняного плетения.

Рис.2.9. Схема автоматизированной выкладки препрегом оболочки двойной кривизны:

/ - оправка; 2 — головка; 3 — устройство обрезки; 4 — рама; 5 — бобина с препрегом; 6 — разделительная пленка; 7 - нагреватель; 8 - суппорт; 9 - каретка; I...V - степени подвижности станка

Схема автоматизированной выкладки препрегом оболочки двойной кривизны показана на рис. 2.9. Подогрев укладывае­мого препрега повышает его деформативность в плоскости

139


2.4. Формование с эластичной диафрагмой

армирования, и при определенной ширине ленты удается вы­кладывать однонаправленный препрег на пологие поверхности двойной кривизны.

2.4. Формование с эластичной диафрагмой

Процессы формования в эластичном мешке заключаются в выкладке заготовок на плоскую или криволинейную форму и последующем формообразовании за счет разности давлений внутри и снаружи мешка по всей формуемой поверхности. Формующее давление может приближаться к атмосферному, когда внутри мешка создается разряжение (вакуумный метод), или превышать его, если формование осуществляется в авто­клаве под давлением сжатых газов на заготовку, вакуумирован-ную внутри эластичного мешка (вакуумно-автоклавный метод). Рассмотрим эти методы подробнее.

Вакуумный метод

Вакуумное формование применяют для изготовления изде­лий с различными габаритными размерами.

Приложенное внешнее давление, воздействуя на материал заготовки через эластичную диафрагму, должно выполнить сле­дующие функции:

уплотнить последовательные слои армирующего материала, выложенные на форме;

обеспечить качественную глубокую пропитку волокна свя­зующим;

выдавить из пустот летучие побочные продукты реакции и пузырьки воздуха;

выдавить избыток смолы из слоев материала.

Поэтому в качестве матрицы выбирают связующие холод­ного или горячего отверждения, при полимеризации не выде­ляющие побочных газообразных продуктов, которые могут со­здать в материале значительно большее противодавление, чем давление формования, и вызвать тем самым расслоение мате­риала детали.


2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

В последние годы в качестве матрицы используют термо­пластичные связующие типа полисульфон, полиамид, поликап-роамид и другие.

Вследствие невысокого давления формования существенно ограничивается выбор армирующих материалов. В основном это стекловолокнистые материалы, так как их плотность и прочность сравнительно мало зависят от давления прессования. Тем не менее возможно применение любых волокнистых ма­териалов.

Схемы вакуумного формования на внутренней (позитив­ной) и внешней (негативной) формах представлены на рис. 2.10.

К дйкуумному

Рис. 2.10.Схема установки прессования композитов вакуумным методом: а — с внутренней формой; б — с наружной формой; / — резиновый чехол; 2 — форма; 3 - заготовка; 4 - цулага или целлофан; 5 — основание; 6 - прижим

Выбор материала для формы обусловлен объемом произ­водства изделий, габаритами и формой изделия, тепловыми характеристиками материала формы. При использовании тер­мореактивных связующих горячего отверждения и термоплас­тичных связующих формы изготавливают в основном из ме­таллов и реже из гипса и слоистых пластиков. Для связующих холодного отверждения в случае небольшой партии изделий (5-10 формовок) применяют деревянные формы. Алюминие­вые формы относят к наименее дорогой оснастке, но они менее долговечны, чем стальные, и обладают большим относитель­ным линейным удлинением Д/ при изменении температуры оснастки, что отражается на точности изделий (табл. 2.3).


 


140


141


2.4. Формование с эластичной диафрагмой

Таблица 2.3


Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1194; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!