Вакуумная инфузия в производстве композитов - технология, метод, оборудование (вакуумный насос), материалы (вакуумная пленка)

Вакуумная инфузия представляет собой процесс производства различных изделий с использованием композитных материалов. Данная технология позволяет значительно улучшить свойства и характеристики материалов, что обусловлено удалением лишних смол, которые придают получаемому изделию ломкость и хрупкость. При этом на выходе получается продукт с оптимизированными физическими параметрами.

Впервые метод вакуумной инфузии использовали в Lockheed Martin Space Systems с целью удешевления процесса изготовления приборного отсека для ракетной установки. Позднее технология получила широкое распространение – продукция, получаемая посредством данной технологии, используется в авиационной отрасли, кораблестроении, моделировании. Сегодня метод применяется в различных сферах и отраслях, где требуется получение качественных материалов с оптимальными физическими свойствами и прочностью. В конце 2018 года были произведены испытания летной лаборатории, оснащенной крылом из композитных веществ.

Вакуумная инфузия

Содержание:

1. Вакуумная инфузия: технология
2. Установка для вакуумной инфузии
3. Материалы для вакуумной инфузии
4. Метод вакуумной инфузии в производстве композитов

Вакуумная инфузия: технология

В основе метода вакуумной инфузии – разрежение внутри пространства для работы. Это способствует пропитыванию армирующего материала и последующему втягиванию смолистых веществ. Все процессы проходят в вакуумной разреженной среде. При этом обязательно используется специальный вакуумный мешок или пленка. Специальная установка для инфузии включает в себя матрицу с наполнителем. Благодаря особой конструкции всей вакуумной установки и принципу действия удается получить материалы с минимальным уровнем пористости и отличными армирующими свойствами. Еще одним преимуществом подобной технологии является значительное сокращение эмиссии вредных компонентов – стирола и других. Их наличие в композитных материалах недопустимо при строительстве жилых сооружений и домов.

Технология вакуумной инфузии

Выкладка наполнителя производится на оснастку с вакуумом. В качестве наполнителя используются специальные вещества или полотна комбинированного типа. Поверх наполнителя происходит укладка технологических пластов, которые предназначены для равномерности распределения связующих веществ. В процессе откачивания воздуха через специальное отверстие подается связующее вещество, а после достижения необходимой глубины вакуумной среды заполняются пустоты и происходит пропитывание наполнителя. Уровень пористости получаемого материала зависит от условий среды и ее температуры. Использование метода вакуумной инфузии в промышленности позволяет получить материалы с пористостью 0,5-1% по отношению к общему объему готового изделия.

Установка для вакуумной инфузии

Установка для выполнения вакуумной инфузии включает в себя:

• Матрицу любого размера, которая является платформой.
• Вакуумный насос для создания необходимой глубины вакуума.
• Специальную пленку или мешок для получения материала с однородными свойствами.

Оборудование комплектуется насосами с различным диапазоном технических характеристик. Выбор устройства обусловлен соображениями практичности, удобства эксплуатации, простоты обслуживания и ремонтопригодности установок.

Установка для вакуумной инфузии

Для захвата смолы используется ловушка, которая представляет собой емкость с высокой степенью герметичности. При помощи данной конструкции собираются излишки смолы, которые появляются при пропитке армирующих материалов. Еще одно предназначение ловушки – предотвращение попадания смолистых соединений внутрь насосного оборудования. Специальные трубки и фитинги, входящие в состав набора, обеспечивают подачу связующих компонентов внутрь системы для проведения инфузии.

Материалы для вакуумной инфузии

Для формирования основы будущего изделия используются специальные армирующие материалы – именно от них зависят эксплуатационные характеристики получаемого продукта. Изделия, которые будут использоваться в различных отраслях, производятся из разных видов армирующих материалов. Чаще всего для этой цели используются арамиды кевларовые, ткани базальтовые, наполнители углетканные и другие типы материалов. Для получения стеклопластиков используется отдельная группа армирующих материалов – стекломаты, стекловуали, полотна стеклоровинговые, стеклоткани.

Существует отдельная категория вспомогательных материалов, которые принимают участие в процессе вакуумной инфузии, но не входят в состав конечного изделия. После завершения технологического процесса такие компоненты удаляются из состава продукции. Ярким примером вспомогательного материала выступает жертвенная ткань, которая обеспечивает получение ровной полости для будущей заготовки. С ее помощью обеспечивается защита оборудования от вытесняемых смолистых соединений. Проводящая сетка входит в перечень обязательных вспомогательных материалов. Она необходима для выведения воздуха и обеспечения доступа смолы к армирующим компонентам.

Материалы для вакуумной инфузии

Вакуумная пленка – отдельный тип материалов, которые широко используются для подготовки матрицы для выполнения процесса вакуумной инфузии. Пленка обладает высоким уровнем растяжения, который достигает 400%, выдерживает температуру до 100 °C.

Связующие вещества должны соответствовать таким требованиям:

• Низкая вязкость.
• Отличная жизнеспособность.

Соответствующие данным критериям компоненты обеспечивают быстроту впитывания армирующих материалов и сохранение необходимой рабочей структуры. Данным требованиям соответствует ряд смол, при помощи которых осуществляется пропитывание материалов с толщиной не более 10 мм. Показатели жизнеспособности играют огромную роль при изготовлении крупногабаритных изделий – с их помощью удается завершить процесс изготовления материалов и довести его до логического завершения.

Для подачи связующего вещества используются параллельная и кольцевая схемы. При кольцевой схеме канал располагается по периметру основания, движение компонентов осуществляется в направлении к периферии. При параллельной схеме движение происходит в одном направлении. В этом случае может наблюдаться натекание воздуха, что полностью исключается при кольцевом расположении подающих каналов.

Метод вакуумной инфузии в производстве композитов

Искусственные материалы широко используются в различных отраслях и сферах производства. Они все чаще приходят на смену традиционному сырью. Причины такой популярности – отличные эксплуатационные качества, легкость и прочность, высокая экономичность производства и длительность эксплуатации.

Метод вакуумной инфузии в производстве композитов

Вакуумная инфузия – один из методов улучшения характеристик получаемых материалов. Изначально технологию использовали для уменьшения количества пор в изделиях, однако с течением времени метод постоянно совершенствовался. Его применение обеспечивает изготовление материалов с массой положительных качеств, включая сокращение затрат на производство и высокую экологическую чистоту.

Применение метода вакуумной инфузии позволяет получить высококачественные и прочные материалы, соответствующие всем заявленным требованиям и критериям.