В последние годы большим спросом пользуются композиты – многокомпонентные материалы, которые состоят из пластичной базы (матрицы), укрепленной армирующими материалами. Комбинация разнородных веществ позволяет создать новый материал, эксплуатационные характеристики которого существенно отличаются от аналогичных показателей каждой из его составляющих. Часто применение композитов делает возможным уменьшение массы конструкций при одновременном сохранении или даже усовершенствовании ее механических свойств. Для производства композитов и изделий из них зачастую используют технологию вакуумной инфузии.
Содержание:
Вакуумная инфузия
Метод вакуумной инфузии
Вакуумная инфузия – это процесс, во время которого создается разряжение в рабочем объеме и благодаря разнице в давлении всасываются смолы и пропитываются армирующие материалы.
Метод вакуумной инфузии
Сначала на подготовленной оснастке с вакуумом размещают наполнитель, в качестве которого могут использоваться и отдельные вещества, и их комбинации. Далее укладывают технологические пласты, которые в последующем позволяют равномерно распределить связующее вещество.
На следующем этапе обеспечивают создание разряжения в технологическом пакете, направляют по специальным каналам связующее вещество. Активный вакуум в это время способствует заполнению пустот и пропитыванию материалов. Величина пористости пребывает в зависимости от температуры, при которой осуществляется инфузия. На практике сохраняется примерно 1% пор относительно массы производимого изделия.
На качество изделия влияют следующие технологические факторы:
- Герметичность пакета (отверстия или недостаточное прилегание жгута приводят к пористости изделия и получению некачественной поверхности);
- Уровень вакуума (недостаточный вакуум становится причиной неплотного сжатия армирующего материала, излишнего количества связующего вещества в изделии и появления в нем пор);
- Вязкость смолы (слишком вязкие смолы не способны быстро пропитывать материал и формируют поры в материале);
- Быстрота гелирования смолы (ускоренное гелирование смолы может воспрепятствовать успешному завершению инфузии);
- Корректное распределение смолы при помощи особых сеток (важно обеспечивать приблизительно равное расстояние между окончаниями сетки и выводом вакуума);
- Правильное выкладывание слоев ткани и дополнительных материалов (следует обеспечить плотное прилегание углеродной ткани к оснастке, избегая появления натянутостей, которые могут спровоцировать изменение внутренних размеров изделия).
Набор и установка для вакуумной инфузии
Роль базы установки для инфузии играет матрица, реализованная в виде своеобразной платформы. Качество получаемого в итоге композита в большой мере зависит от обортовки данной матрицы, которая оказывает существенное влияние на качество подачи связующего вещества и сам вакуум.
Набор и установка для вакуумной инфузии
Следующий важный элемент установки – вакуумный насос для инфузии, который создает разряжение в системе и способствует равномерному прижатию дополнительных материалов в матрице, обеспечивая своеобразный эффект всасывания связующих веществ.
Также обязательным элементом установки является герметичная емкость, в которую захватывается излишняя смола. Данный элемент не допускает попадания смол в насосное оборудование.
Разнообразные трубки в конструкции участвуют в подаче связующих веществ.
Процесс инфузии невозможен и без особой пленки с высокими показателями растяжения и выдерживающие температуру более 100 °C. Пленка подготавливается заранее с учетом формы матрицы, но при этом она превышает матрицу размерами.
Отдельного внимания заслуживают армирующие материалы, размещаемые в базовой оснастке. Именно они обеспечивают формирование основы изделия и существенно определяют его конечные характеристики. В разных производствах используются разные материалы: углетканные вещества, базальтовые ткани, стеклотани и пр. Все более востребованными становятся комбинированные ткани, которые сочетают в себе лучшие качества своих составляющих.
Вакуумный насос для инфузии
Наибольшее распространение в установках вакуумной инфузии получили пластинчато – роторные масляные вакуумные насосы. Масло, которое применяется в них как смазка, воздействует на воздух, благодаря чему обеспечивается необходимое уплотнение.
Вакуумный насос для инфузии
Данный вид насосного оборудования отличается надежностью и энергоэффективностью. В нем реализован эксцентрично расположенный ротор с двумя лопастями, перемещающихся в диаметрально противоположных пазах. Во время вращения ротора концами лопастей захватывается поступающий воздух, который затем перенаправляется к выходному отверстию. Происходит сжатие воздуха и его удаление из аппарата. Таким путем на входе агрегата создается необходимый вакуум.
При продолжении вращения одной лопасти противоположная лопасть обеспечивает уплотнение входного отверстия и повторения процесса. Масло в незначительных объемах выпускается с воздухом в туманообразном состоянии. Специальные фильтры помогают решить данную проблему, очистив воздух от масляных вкраплений.
Получаемые искусственным путем материалы все больше вытесняют с нишевого рынка традиционные вещества. Обусловлено это завидными эксплуатационными качествами инновационных материалов. Метод вакуумной инфузии позволяет еще больше улучшить технические и физические характеристики получаемого материала или изделия.
Первоначально данная технология задумывалась как способ устранения неблагоприятных производственных аспектов. К примеру, инфузия содействовала сокращению количества пустот в структуре материала и позволяла производить изделия крупных размеров. Однако со временем были обнаружены и другие неоспоримые ее преимущества: обеспечение экологической безопасности посредством уменьшения выделения вредных веществ, экономия времени изготовления конечного изделия, экономия финансовых средств, направленных на решение производственных задач.