Стеклопластиком принято называть композитный материал, для производства которого ткани на основе стекловолокна пропитывают связующими составами, для чего обычно используют полиэфирные или эпоксидные смолы. Для получения такого композита могут быть задействованы различные методики, одна из которых получила название вакуумной инфузии.
С помощью вакуумной инфузии можно изготавливать модные «обвесы» для современных легковых автомобилей
Формирование изделия при ее использовании выполняется в условиях разреженного воздушного давления, которое образуется в рабочей зоне. За счет такого технологического приема достигается равномерная подача смолы и полное пропитывание армирующего полотна с вытеснением всех пузырьков воздуха.
Такая технология производства композитов довольно доступна, все необходимые для нее расходные материалы и технические средства есть в свободной продаже. Применение методики позволяет получить высококачественные изделия со сложным рельефом, с высокими параметрами механической прочности и устойчивые химическому воздействию.
Но у этой технологии имеется и ряд ограничений – в частности, надо учитывать, что процесс в этом случае протекает относительно медленно, значит, для организации интенсивного производства она не подходит. Также применение такой методики требует буквального следования технологическим нормам, поскольку малейшее отклонение чревато нарушением процесса и порчей будущего изделия.
Принцип технологии вакуумной инфузии
Как уже было сказано выше, основная специфика такого метода заключается в том, что технологические процессы проходят тут при разреженном воздушном давлении. Принципиальная схема этой методики производства выглядит так.
Для придания изделию требуемой конфигурации подготавливается матрица (форма), которая в точности повторяет его очертания с поправкой на толщину. Предназначенную для пропитывания стеклоткань укладывают в форму вместе с вспомогательными материалами, которые должны способствовать равномерному распределению смолы и легкому извлечению готовой детали.
Для создания области пониженного воздушного давления поверх матрицы монтируют герметичный мешок из многослойной вакуумной пленки. Для создания разрежения применяют вакуумный насос, мощность и производительность которого подбирают в зависимости от площади изготавливаемой детали. Откачивание производят через трубку, зафиксированную на краю матрицы, а через еще одну такую же (подведенную с противоположной стороны) осуществляют подачу связующего компонента.
Такая производственная схема отлично показала себя при формовке изделий и деталей различного назначения. При понижении давления пленка придавливает армирующий материал к поверхности формы и удерживает в нужном положении на протяжении всего технологического процесса. Благодаря этому обеспечивается точность конфигурации будущего изделия, оптимальное соотношение в нем смолы и волокон.
Техническое оснащение и расходные материалы
Методика вакуумной инфузии считается одной из самых требовательных к выбору технического оснащения и расходных материалов. Базовый набор такого оснащения для производства композитов включает следующие пункты:
- Матрица – служит для укладки армирующего материала, в точности воспроизводит рельеф будущего изделия. Может быть изготовлена вручную или с применением цифровых фрезеровальных 3D-станков.
- Пленка для монтажа вакуумного мешка – этот многослойный материал должен иметь достаточную эластичность и прочность, чтобы выдержать необходимые нагрузки. Также он должен без последствий переносить воздействие нагрева до 100 градусов.
- Герметизирующий жгут – служит для фиксации вакуумной пленки, выглядит как лента из эластичного материала с двусторонним клеевым покрытием. Отличные результаты дает использование для этого ленты Липлент-О из бутилкаучукового состава от производителя герметизирующих материалов фирмы «Стройполимер».
- Ткань для армирования – в нашем случае для этого применяют тканый материал на основе стекловолокна, при необходимости могут быть задействованы и другие рулонные материалы.
- Разделительная сетка – предназначена для того, чтобы обеспечить равномерное растекание смолы и исключить образование участков с непропитавшейся тканью.
- Жертвенная ткань – необходима для разделения армирующего материала и распределительной сетки.
- Связующий компонент (смола) – в роли такого состава обычно выступают текучие эпоксидные или полиэфирные смолы с низким уровнем вязкости и длительным временем схватывания.
Помимо перечисленных компонентов, для организации установки для вакуумной инфузии требуется применение и прочих средств и материалов. Подача связующего компонента и отвод из рабочей зоны воздуха производятся с применением полиэтиленовых трубок – обычных гладких и спиральных с повышенной жесткостью. Излишки связующего состава собираются в ловушке для смолы, а для подсоединения трубок к системе применяют различные фитинги, крепления и фланцы.
Один из видов применения вакуумной инфузии – производство оснащения для спорта и активного отдыха
Как выполняется вакуумная инфузия
Еще одним ключевым условием для обеспечения качественного результата при такой технологии является соблюдение правил техпроцесса и тщательное выполнение каждого этапа. Подготовку оснастки выполняют основательно и без спешки.
Условно весь подготовительный процесс можно разделить на ряд основных стадий:
- Подготовка основания (матрицы) и выкладка материалов. На этой стадии устанавливают матрицу и наносят на ее поверхность разделительное средство, чтобы после можно было достать готовое изделие. Подготовленная для пропитывания ткань настилается так, чтобы между ней и основанием не возникло пустот. Поверх нее наносят лист жертвенной ткани, а также следующие слои – разделительную пленку, дренажный материал и распределительную сетку. Важно, чтобы во время процесса материалы не сместились, для этого их фиксируют с использованием липкой ленты.
- Организация магистралей для отвода воздуха и для запуска в форму смолы. При этом используют спиральные и обычные гладкие трубки из полиэтилена, расположение отрезков которых обычно зависит от площади и сложности конфигурации изделия. Такие трубки с одной стороны подсоединяют к вакуумному насосу, а с другой – к емкостям со связующим компонентом. Обязательный атрибут такой схемы – небольшая емкость, в которой будут собираться излишки связующего вещества.
- Создание вакуумного мешка. По краям формы наносят липкую ленту Липлент-О, к которой приклеивают вырезанный с небольшим запасом кусок вакуумной пленки. При этом важно обеспечить качественное крепление пленки и хорошую герметизацию мест, где к внутренней полости матрицы подведены трубки. Перед тем как запускать процесс инфузии, не помешает проверить качество герметизации рабочего пространства – для этого можно попробовать откачать воздух без подачи смолы.
Если в течение требуемого времени конструкция успешно держит достаточный уровень разрежения, можно приступать к пропитыванию материала смолой. По окончании процесса инфузии изделие оставляют до полной полимеризации связующего состава, после чего изымают из матрицы для дальнейшей обработки.
