Формование с применением вакуума

Вакуумное формование применяют, чтобы создать механическое давление на ламинат во время цикла его производства. Давление, которое оказывает вакуум на композитный ламинат, даёт ряд преимуществ по сравнению с ручной формовкой. Во-первых, оно удаляет воздух, попавший между волокон и слоёв ламината. Во-вторых, способствует лучшей пропитке композитного материала. В-третьих, оптимизирует отношение армирующего материала к смоле. Эти преимущества позволили максимизировать физические свойства передовых композитных материалов, таких как карбон, и создать материалы, которые по своим характеристикам можно применить в космической промышленности.

Причина того, что композитными материалами пользуются всё больше и больше, в том, что у таких материалов хорошие прочностные характеристики по отношению к весу.

Зачем оптимизировать содержание смолы

Если в ламинате будет присутствовать лишняя смола, то у ламината будет больше свойств смолы, а это плохо, так как сами по себе полиэфирная и эпоксидная смолы весьма ломкие. Но в то же время в местах, где смолы слишком мало, будут слабые пятна.

Чтобы оптимизировать содержание смолы, всё армирование должно насыщаться наиболее оптимальным количеством смолы настолько, насколько это возможно. Для того чтобы отжать излишки смолы, используется способ вакуумного формования с применением вакуумного мешка.

Сколько смолы остаётся в изделии

Как правило, содержание смолы в изделии, приготовленном методом ручной формовки, превышает 100% веса ткани по отношению к смоле. Материалы, применяемые для космических целей, содержат всего 40% смолы. Те компании, которые производят композиты максимального качества, для получения желаемого отношения армирующих материалов к смоле используют автоклавы, чтобы поднять и температуру, и давление для достижения высокой эффективности.

Автоклав может поднять давление на ламинат в две - три атмосферы. Автоклав дорог и недоступен широкой публике. Создание такого соотношения с использованием автоклава - сложный технический процесс, и он не является целью данной статьи. Используя метод вакуумного формования, описанный в этой статье, можно добиться результата в 50-60% содержания смолы в готовом изделии.

Как работает вакуумный мешок

Формование с применением вакуума оказывает давление на ламинат, равное одной атмосфере. То есть когда установлен вакуумный мешок, давление с одной и другой стороны мешка одинаково и равно атмосферному давлению. Из мешка для создания вакуума откачивается воздух при помощи вакуумного насоса, что создаёт разницу между атмосферным давлением и давлением внутри мешка. В то время как атмосферное давление остаётся прежним, давление внутри мешка отрицательное. Именно этот дифференциал давления обеспечивает однородную механическую силу зажима, которая и выдавливает лишнюю смолу и воздух. Получается своего рода пресс.

Что это даёт на практике

Смысл вакуумного формования в том, что давление распределяется по всей поверхности ламината равномерно, а не точками, как при ручной прикатке валиком. Поэтому смола ложится ровнее, а пустоты и воздушные карманы уходят из толщи материала. Чем меньше пустот и лишней смолы, тем выше прочность изделия при том же весе.

Вакуумный мешок прижимает слои армирующего материала друг к другу и к форме, повторяя её рельеф. Это важно для деталей сложной формы, где ручная формовка оставляет неровности и наплывы. Кроме того, излишки смолы уходят в дренажный слой, а не остаются в изделии.

При выборе и настройке такого процесса следят за герметичностью мешка и стабильностью разряжения: утечка воздуха снижает давление и портит результат. Важно и то, как уложены слои армирующего материала - от этого зависит равномерность пропитки. Ошибки на этих этапах приводят к слабым пятнам и неравномерной толщине детали.

• 

  601 л.с. для Mercedes-Benz C63 AMG

  Этот автомобиль будет демонстрироваться на стенде компании Wimmer RS на выставке Essen Motor Show, которая стартует в предстоящие выходные

  Подробнее