Одна из технологий, широко применяемых при изготовлении композитных материалов, называется вакуумной инфузией. Она предполагает формование изделия из стеклопластика, а сам процесс проходит в условиях пониженного давления. Разрежение в рабочей полости позволяет обеспечить лучший режим для всасывания смолы и качественную пропитку сухих армирующих материалов.
Метод вакуумной инфузии применяется в том числе при изготовлении тюнинга для гоночных автомобилей
Преимуществами технологии является возможность получить изделия сложной конфигурации с высокими характеристиками прочности и устойчивостью к различным факторам. Применяемые при такой методике вещества и оборудование вполне доступны даже для частного применения без значительных инвестиций.
В то же время процесс вакуумной инфузии протекает довольно медленно, поэтому не подходит для интенсивного производства. При использовании технологии следует строго соблюдать правила и технологические нормы. В частности, большое значение имеет качество герметизации рабочего пространства, а чтобы его обеспечить, применяются специальные герметизирующие материалы.
Суть технологии и область применения вакуумной инфузии
Суть технологии вакуумной инфузии состоит в том, что на специально подготовленной матрице производят пропитку армирующего материала (обычно это стеклоткань) связующими составами (смолой). Процесс происходит в условиях пониженного давления, для этого рабочую область помещают в герметичный мешок из специальной пленки.
Для создания разреженной зоны внутри мешка используют небольшой компрессор: через одну трубку высасывается воздух, а через другую, расположенную с противоположной стороны, в рабочую зону подается смола.
При образовавшейся разнице наружного и внутреннего давления достигается качественное пропитывание пористого материала. Герметизирующая пленка плотно придавливает к поверхности стеклоткань и удерживает до полной полимеризации смолы, что обеспечивает точное воспроизведение формы матрицы.
Компрессор входит в набор оборудования для вакуумной инфузии и служит для откачивания воздуха из рабочей зоны
Необходимые материалы и оборудование для вакуумной инфузии
В процессе вакуумной инфузии очень важно правильно выбрать материалы, это ключевой фактор для получения необходимого результата.
Матрица
Платформа для укладки армирующего материала, повторяющая конфигурацию будущего изделия. Борта матрицы должны иметь запас для закрепления вакуумной пленки и размещения оснастки.
Пленка для вакуумирования
Пленка из нескольких слоев, которая в состоянии выдержать температуру до 100 градусов и понижение давления до 1 атм. Удлинение на разрыв у такого материала должно быть в районе 1000 %, а размер полотна – иметь запас, чтобы избежать натяжения и разрыва.
Герметизирующий жгут
Эластичная лента повышенной плотности с нанесенным с обеих сторон клеевым слоем для закрепления по краям матрицы вакуумного мешка, а также для крепления оснастки. Чтобы получить хороший результат, необходимо применять качественные материалы – отлично показала себя в этой роли бутилкаучуковая лента Липлент-О от отечественного производителя компании «Стройполимер».
Армирующий материал
Это ткань, которая в процессе инфузии пропитывается смолой и после ее затвердевания становится каркасом готового изделия. В этом качестве чаще всего выступают стеклоткань, углеволокно, различные композитные или нетканые материалы.
Распределительная сетка для смолы
Может быть экструдированной или вязаной, служит для равномерного растекания связующего компонента и качественного пропитывания армирующей ткани.
Жертвенная ткань
Отделяет армирующую ткань от распределительной сетки и от профиля для подачи смолы. Имеет специальную пропитку, поэтому впоследствии с легкостью отделяется от готового изделия.
Связующий компонент (смола)
При технологии вакуумной инфузии применяют текучий связывающий материал с уровнем вязкости не более 600 мПа*с. Также смола должна обладать продолжительным сроком полимеризации, чтобы не затвердеть в процессе пропитки.
Прочее оборудование и приспособления
Сюда входят спиральные трубки, которые обеспечивают перемещение воздуха под пленкой для поддержания низкого уровня давления. Подача связующей жидкости и откачивание воздуха осуществляется с применением полиэтиленовых трубок, а для понижения давления задействуют вакуумный насос.
Для сбора излишков связующего компонента существует специальная емкость, которую специалисты именуют ловушкой для смолы. Ее применение гарантирует, что жидкость не попадет в механизм насоса и не нарушит его работу. Также применяют различные фитинги, переходники и зажимы для трубок, манометр, разные разъемы, штуцеры и прочие вспомогательные материалы.
Стадии процесса
Помимо правильного выбора материалов, для вакуумной инфузии важно соблюдать последовательность операций. Условно процедуру можно разделить на несколько основных этапов:
- Подготовка матрицы. Проверяют состояние и герметичность матрицы, а ее поверхность обрабатывают разделительным агентом или оклеивают специальной пленкой, чтобы исключить прилипание готового изделия.
- Выкладка армирующей ткани. Ее укладывают в матрицу так, чтобы исключить появление зазоров между ее слоями и поверхностью формы.
- Создание вакуумной магистрали. Для этого применяют спиральную трубку, которую укладывают по периметру формы и фиксируют липкой лентой. Она служит для постоянной поддержки пониженного давления в форме.
- Нанесение жгута для герметизации вакуумного мешка. Жгут наносят по периметру матрицы. Защитную ленту со второй стороны жгута пока оставляют.
- Укладка жертвенной ткани. Ее кладут поверх подготовленной для пропитывания ткани с полным примыканием к ней.
- Нанесение разделительной пленки. Укладывают поверх жертвенной ткани, при необходимости фиксируют скотчем.
- Укладка дренажного материала. Лист нетканого материала кладут поверх разделительной пленки, при необходимости тоже фиксируют.
- Нанесение распределительной сетки. Применение такой сетки позволяет добиться равномерной подачи смолы к разным участкам матрицы.
- Создание канала для распределения связующего компонента. В качестве канала применяют спиральную трубку, отрезки которой располагают в зависимости от сложности формы.
- Монтаж вакуумного мешка. Вырезанную по размеру и форме вакуумную пленку приклеивают к герметизирующему шнуру.
- Проведение инфузии. С помощью компрессора из мешка откачивают воздух и запускают пропитывание смолой. После полимеризации смолы все защитные материалы снимают, а готовую деталь извлекают из матрицы.
