Современные композитные материалы, которые производят по технологии вакуумной инфузии, востребованы во многих отраслях и успешно заменяют собой традиционные решения. Одним из преимуществ такой технологии является возможность производить крупногабаритные изделия, такие как корпуса судов целиком, крылья самолетов, огромные лопасти для ветрогенераторов и многое другое.
Технология вакуумной инфузии является одной из наиболее перспективных среди прочих методик производства композитных материалов. При отличных характеристиках получаемых изделий она экономична и малозатратна, относительно проста по технологии, обеспечивает минимальный контакт работников с вредными компонентами. Поэтому технологи и инженеры стремятся развивать это направление и предлагают новые решения, позволяющие получать всё более впечатляющие результаты.
Технология вакуумной инфузии позволяет изготавливать цельной деталью крылья, стабилизаторы или сегменты фюзеляжа для пассажирских самолетов Изображение от jannoon028 на Freepik
Где востребованы крупногабаритные изделия из композитов
Изготовленные с применением вакуумной инфузии крупногабаритные изделия успешно конкурируют со многими традиционными решениями, при производстве которых применяют такие материалы, как металл или древесина. Особенно активно такое замещение происходит в судостроении и авиастроении – двух отраслях, традиционно довольно консервативных в выборе материалов и технологий.
Так, ряд отечественных разработчиков, в число которых входит и «Курчатовский институт», разработали технологии производства деталей для авиастроительной отрасли. В список предлагаемых и протестированных в различных условиях решений входят как детали для планеров или легкомоторных летательных аппаратов, так и элементы фюзеляжей и крыльев для больших пассажирских или грузовых лайнеров.
Композитное судостроение – тоже одна из растущих отраслей, где востребована технология вакуумной инфузии. В нашей стране эта отрасль представлена несколькими крупными предприятиями (санкт-петербургский Средне-Невский судостроительный завод, ПАО «Амурский судостроительный завод» и другие), которые изготавливают по такой технологии цельные корпуса не только для прогулочных яхт или катеров, но и для военных судов, в частности для минных тральщиков.
В обоих случаях использование вакуумной инфузии позволяет создавать высококачественные крупногабаритные детали экономичным и экологически безопасным способом. Получаемые изделия обладают высокими характеристиками и в состоянии противостоять различным видам нагрузок.
Специфика и преимущества технологии вакуумной инфузии
Вероятно, в дальнейшем развитие технологии вакуумной инфузии позволит производить цельные корпуса для гигантских судов
В основе метода вакуумной инфузии лежит разница воздушного давления снаружи и внутри рабочей зоны. Для этого поверх матрицы с уложенными слоями армирующего материала (стеклоткань, углеткань, кевлар или другие материалы) монтируется герметичный мешок из вакуумной пленки. С противоположных сторон к рабочей зоне подводятся трубочки, по одним из которых откачивается воздух, а по другим подается связующий состав (эпоксидная или полиуретановая смола).
Такая технология обеспечивает качественное пропитывание армирующего материала, так как в условиях отсутствия воздуха в рабочей зоне смола полностью заполняет все пустоты. Кроме того, за счет разницы в давлении вакуумная пленка плотно прижимает материал к поверхности матрицы, обеспечивая точное повторение формы и оптимальное соотношение ткани и смолы в получившемся композите.
По сравнению с более традиционным методом контактного формования, при котором все слои материала наносят вручную и прикатывают валиками, при производстве крупногабаритных изделий и деталей вакуумная инфузия обеспечивает целый ряд значимых преимуществ:
- Отсутствие необходимости в ручном формовании изделия и снижение вероятности ошибок или брака.
- Улучшение условий труда сотрудников, которые теперь не контактируют с вредными веществами.
- Многократное сокращение выбросов вредных компонентов в окружающую среду.
- Снижение трудоемкости и общее сокращение продолжительности производственного цикла.
- Повышение качества за счет автоматизированной регулировки распределения смолы.
Требования к организации процесса вакуумной инфузии
При всех преимуществах технологии вакуумной инфузии этот технологический процесс требует тщательного соблюдения условий и применения специализированных высококачественных материалов. Так, для того чтобы впоследствии готовое изделие можно было без проблем вынуть из формы, нужно применять специальные разделительные составы и материалы.
Чтобы ткань пропиталась полностью, связующий компонент должен обладать достаточной степенью текучести и продолжительным временем полимеризации. Чтобы материалы не сместились при подготовке или в процессе инфузии, их фиксируют с помощью спрей-клея или качественной клейкой ленты.
А для надежной герметизации рабочего пространства вакуумную пленку следует приклеивать на тщательно очищенную поверхность и обязательно применять качественный герметизирующий жгут – отлично подойдет для этого двусторонняя клеящая лента Липлент-О на бутилкаучуковой основе.
