что такое вакуумная инфузия

Вакуумная инфузия в производстве композитов. Часть II. (ответы на вопросы, практика).

А в начале посмотрите обучающий ролик

Как и когда завершают процесс вакуумной инфузии?

Какую смолу использовать, полиэфирную или эпоксидную?

Здесь важно не это, а то, что связующее предназначено для работы в процессе инфузии! Существуют модифицированные полиэфиры и эпоксидные смолы обладающие такими свойствами как продолжительное время полимеризации, низкая вязкость, низкий экзотермический пик.

Как можно регулировать время полимеризации смолы?

Известные мне модифицированный полиэфирные смолы не дают такой возможности, это время задано производителем, у нас лишь есть возможность выбрать ту или иную марку с тем или иным временем полимеризации!
А вот с эпоксидными смолами ситуация проще. Производители сейчас предлагают ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЕ эпоксидные системы. Первый компонент — базовый, непосредственно сама смола. Второй — медленный отвердитель. Третий — быстрый отвердитель. Смешав БАЗУ и БЫСТРЫЙ отвердитель получаем максимально короткое время полимеризации (20-40 мин), а микс БАЗА + МЕДЛЕННЫЙ отвердитель дает максимально длительное время полимеризации (3 — 5 часов). Как же получить среднее значение? Просто смешав отвердители! Если смешиваем отвердители в пропорции 50:50 (быстрый + медленный) — получаем среднее время между предельными максимумами, а если 25 :75 (быстрый+медленный) получаем время полимеризации ближе к медленному максимуму.

Какие расходные материалы можно заменить и чем?

Мое глубокое убеждение — НИЧЕГО заменять не надо! Нужно использовать лишь только специальные материалы. Это особенно касается тех кто занимается композитами профессионально!

Можно ли проводить инфузию без ловушки для смолы?

Категорически нет! Смола может попасть в рабочий механизм нассоса и вывести его из строя. Кроме того рекомендую установку фильтра, он дополнительно защитит нассос.

Какой нассос использовать?

Все зависит от того какие по размеру изделия Вы собираетесь делать и любительское или профессиональное использование планируете. Такие характеристики, как глубина вакуума, площадь прокачиваемого изделия, ресурс — у профессиональных нассосов выше.

Полиэфирную или эпоксидную смолу применять для углетканей (карбона)?

Полиэфирная смола показыает максимальные характеристики со стекломатериалами. С углетканями, арамидами, гибридными тканями правильным выбором выступает эпоксидная смола.

Какой уровень вакуума нужен для проведения инфузии?

Возможно ли усовершенствовать процесс?

Да, есть пара полезных нововведений.

2. Подогреваемая матрица. При изготовлении матрицы закладывают нагревательный элемент. При формовании можно подать напряжение и провести постотверждение без печи.

Источник

Вакуумная инфузия в производстве композитов. Часть I. (теория, технология, материалы и компоненты).

Вакуумная инфузия — это следующий шаг в эволюции тех. процесса производства композитов после вакуумного мешка. В отличии от последнего, пропитка всех слоев армирующего материала (стеклоткань, стекломат и т.п.) связующим (смола) происходит без ручной работы кистью.

Принципиальная схема процесса выглядит так

Инфузионная система состоит из нескольких элементов:

1. Матрица детали/изделия. Ее важнейшим элементом является обортовка. Это площадка шириной 7-10 см по периметру матрицы. Ее функциональное назначение – монтаж каналов: подачи связующего, вакуумного. К обортовке крепится вакуумная пленка.

2. Ловушка для смолы. Это герметичная емкость предназначенная для сбора излишков смолы, образующихся в результате неравномерности пропитки армирующих материалов. Ловушка защищает вакуумный насос от попадания в него смолы. Иногда ловушка совмещается с регулятором глубины вакуума.

3. Вакуумный насос. Создает разряжение в системе, обеспечивая равномерное прижатие материалов в матрице и эффект всасывания связующего.

4. Арматура. Трубки и фитинги вакуумного канала и канала подачи связующего.

Набор материалов в матрице.

Материалы в матрице можно разделить на армирующие и вспомогательные.

Армирующие – лежат в основе будущего ламината и определяют его итоговые свойства.

Вспомогательные – необходимы для обеспечения проведения процесса инфузии, а по завершении удаляются с ламината/изделия.

В инфузионной системе весь набор армирующих и вспомогательных материалов укладывается в сухом виде и сразу!

Количество армирующих материалов определяется толщиной изделия которую нужно получить. Для точного набора материалов (количества слоев ткани с учетом их плотности), определения последовательности их расположения и скорости пропитки проводят тестовый инфузионный процесс заложив в систему наборы материала в разной конфигурации. По результатам выбирается оптимальный набор материалов, а также пропорция смолы и отвердителя с учетом ее жизнеспособности, так чтобы ее хватило на пропитку всего изделия.

Армирующие материалы можно разделить на группы:

1.Стеклоткани, стеклоровинговые ткани, стекломаты, стекловуали и т.п.
2.Углеткани.
3.Арамиды (кевлар).
4.Базальтовые ткани.
5.Гибридные ткани. Арамидно-базальтовые. Арамидно – карбоновые миксы.

Сочетание в наборе армирующих материалов зависит от того какой по свойствам мы хотим получить в итоге ламинат.

Ткани имеют разные типы плетения. Плетение влияет на прочность. Например, имеем пластину из ткани А, если ее пытаться сломать по плетению потребуется приложить меньше усилий чем поперек плетения. С учетом таких особенностей, в наборе, ткани следует располагать плетением в разных направлениях (мультиаксиально) в целях обеспечения равномерной прочности готового ламината.

Для межслойной фиксации армирующих материалов применяют специальный клей в аэрозоле. Он растворим смолой.

Жертвенная ткань. Она не имеет адгезии к смолам и формирует ровную внутреннюю поверхность изделия. После отверждения, снимая с детали жертвенную ткань можно сразу убрать весь набор.

Проводящая сетка. Необходима для отвода воздуха и подвода смолы к армирующим материалам.

Предполагает расположение точек подачи смолы и вакуумного каналов в целях равномерного и полного пропитки армирующего материала. Для больших деталей стратегия диктует последовательность и время начала подачи связующего в каждую точку.

Основные схемы стратегий.

Параллельная. Противоположное расположение канала подачи связующего и вакуумного канала. Движение смолы от одной стороны к другой. Недостаток, возможно натекание воздуха по периметру матрицы.

Кольцевая. Вакуумный канал располагается по периметру матрицы, а точки подачи расположены внутри вакуумного кольца. Движение смолы от центра к периметру. Натекание воздуха исключается поскольку вакуумный канал замыкает систему в кольцо.

Инфузионный процесс предъявляет особые требования к связующему. Важнейшими являются низкая вязкость, низкий экзотермический пик и жизнеспособность.

Чем связующее менее вязкое, тем оно быстрее пропитывает набор армирующих материалов. Поэтому в инфузии применяют смолы с низкой вязкостью.

Как известно, отверждение смол сопровождается выделением тепла (экзотермическая реакция). К характеристикам смолы относят – экзотермический пик, т.е. максимальная температура достигаемая при отверждении. Поскольку смолой будет пропитываться сразу весь набор армирующих материалов толщина которых может достигать 10мм высокая температура экзотермического пика может разрушить матрицу, расплавить пластиковые трубки, пленку и вообще является пожароопасной, для инфузии разработаны специальные смолы с низким экзотермическим пиком.

Жизнеспособность особенно важна при пропитке больших изделий. Для них важно чтобы процесс был завершен до начала желатинизации. В инфузии применяют связующее с длительным временем полимеризации.

Источник

Что такое вакуумная инфузия

Вакуумная инфузия в производстве композитов – современная и стремительно развивающаяся технология.

Вакуумная инфузия

Вакуумная инфузия представляет собой процесс пропитки смолой армирующих материалов. Это происходит за счет разрежения внутри рабочей формы, которое достигается благодаря вакуумной пленке. Технология вакуумной инфузии требует большего количества оборудования, если сравнивать ее с ручной штамповкой. Этим обусловлена дороговизна первого изделия. Используя вакуумную инфузию, из карбона и других материалов можно произвести изделие наиболее высокого качества. Преимущества процесса заключаются в:

Оборудование для вакуумной инфузии позволяет производить конструкции «сэндвич» в один прием.

Применение и метод вакуумной инфузии

Метод вакуумной инфузии заключается в нанесении смолы тонким слоем на материал под воздействием вакуума. Предварительно сухой пакет сырья кладут в матрицу, накрывают вакуумной пленкой или помещают в вакуумный мешок. К конструкции присоединяют вакуумный насос для инфузии. Степень разрежения определяется в зависимости от вида смолы – главного ключа всего процесса. Производитель указывает на упаковке рекомендуемые показатели. При достижении необходимых показателей в смолу для инфузии вносят отвердитель, в нее опускают трубку и подают на обрабатываемый материал.

После завершения процесса пропитки смола твердеет, при этом образуется жесткая полимерная матрица. Приобретенные свойства помогают равномерно распределять нагрузку на изделие. Следует учитывать, что избыток смолы ведет к ломкости полученного материала. Чтобы этого не произошло, нужно знать, как рассчитать смолу при вакуумной инфузии. Для этого используют закон Дарси, устанавливающий линейное отношение между скоростью движения связующего вещества и градиентом используемого для этого давления. После проведения необходимых вычислений получают минимальное значение количества смолы. Этого достаточно для пропитки, снижения общего веса изделия, увеличения прочности и улучшения соотношения пропитываемого материала и смолы. При обучении вакуумной инфузии обращают внимание на факт того, что смолу можно вносить 2-мя способами:

Более качественный результат приносит второй метод. Это объясняется тем, что смола лучше входит в сырье и течет по нему. Вакуумную инфузию можно делать своими руками. Предварительно рекомендуется изучить теоретическую часть процесса. Для создания оборудования в домашних условиях приобретают специальный комплект для вакуумной инфузии.

Вакуумная инфузия используется для изготовления стеклопластика, ламината, в автостроении и для авто тюнинга. Также применяется в производстве спортивного инвентаря, медицнских протезов, декоративных изделий. Это обусловлено низкой пористостью полученного покрытия, высокопроцентным содержанием армирующего материала, отсутствием необходимости приобретать дорогостоящее оборудование и комплектующие. Купить необходимое для вакуумной инфузии можно в специализированных магазинах.

Установка вакуумной инфузии

Установки для вакуумной инфузии представляют собой сочетание комплектующих, основными являются: насос, вакуумная камера, ловушка для смолы. Насосы применяются с различной производительностью в зависимости от потребностей 8-60 м3/мин. Вакуумные камеры – 7-128л. Такой диапазон показателей позволяет выбрать оборудование, подходящее для изделий любого размера.

Расположение установки бывает 3-х видов:

Зачастую установки имеют сменные емкости для сбора смолы. Также вакуумная камера оборудована прозрачной крышкой для удобства контроля уровня связующего вещества. К преимуществам оборудования для вакуумной инфузии относят:

Установки имеют продуманный дизайн и компоновку, благодаря которым легко транспортируются и удобно эксплуатируются.

Материалы для вакуумной инфузии

Материалы для вакуумной инфузии можно купить в специализированных магазинах. Каждый из материалов имеет свою область применения.

Материалы для вакуумной инфузии:

Правильный подбор материалов обеспечивает бесперебойную и продуктивную работу оборудования.

Источник

Что такое инфузия смолы (или вакуумная инфузия)?

В сфере композитов инфузия смолы – это процесс, в котором пустоты пористого материала заполняются жидкой смолой. Когда смола затвердевает, смесь отвердевшей смолы соединяет материалы в единый жесткий композит. Армирующими материалами может выступать любой пористый материал, совместимый со смолой. Типичные материалы – неорганические волокна (наиболее часто используемые – стекловолокно), органические волокна, такие как лен или сочетание волоконо с другими материалами, например вспененными материалами с закрытыми ячейками, бальзой или сотовыми конструкциями. Пористые материалы также можно инфузировать на поверхности непористых материалов, таких как листовые металлы. Смолы обычно – термореактивного типа, но термопластичные смолы также можно использовать для инфузии.

Ключевой частью процесса является удаление или выведение воздуха из пористого материала перед подачей смолы. Воздух необходимо вывести из пористого материала для того, чтобы смола заняла его место. Самым простым образом процесс можно разбить на следующие стадии:

Зачем использовать процесс инфузии?

Процесс инфузии смолы является экономичным методом производства высококачественных и высокопрочных композиционных изделий, количество которых составляет примерно несколько сотен идентичных деталей с одной матрицы в год, или крупногабаритные изделия, которые сложно или достаточно дорого производить любым другим методом.

Преимущества процесса инфузии

Какие есть ограничения по процессу инфузии?

Инфузия смолы должна рассматриваться как производственная технология “работа в прогрессе”. На данной стадии ее разработки, инфузия имеет ряд ограничений. Ограничения следующие:

Другие названия инфузии смолы и связанных вакуумных процессов

Существует несколько названий и акронизмов для процесса инфузии смолы или очень схожих процессов. Некоторые примеры:

Инфузия с одним уровнем вакуума с применением эластичного мешка более детально

Критические элементы процесса инфузии

Процесс инфузии смолы можно сократить до следующих элементов, с аспектами, выделенными заглавными буквами, которые являются критичными для получения успеха в процессе:

Источник

Технология вакуумной инфузии / vacuum infusion process

Технология вакуумной инфузии

ОПИСАНИЕ

Вакуумная инфузия это процесс пропитки армирующих материалов связующим с помощью разряжения, возникающего из за разницы давлений между окружающей средой и загерметизированной формой находящейся под вакуумом.

При использовании вакуумной инфузии можно получить изделия высокого качества. Сама же технология имеет следующие характеристики:

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

КОНСТРУКЦИЯ МЕШКА

Это специальная, сплошная липкая лента для инфузии. Предназначена для фиксации полиэтиленовой спиральной трубки, которая обеспечивает циркуляцию воздуха под вакуумной плёнкой во время процесса инфузии смолы.

Жгут обеспечивает высокую прочность присоединения вакуумного мешка с поверхностью матрицы, шлангами и штуцерами выходящими из под вакуумного мешка.

Полиэтиленовая спиральная трубка – обеспечивает циркуляцию воздуха под вакуумной плёнкой. Через неё откачивается воздух и под создаваемым разрежением всасывается смола, заполняя армирующие материалы (как правило замыкается в кольцо).

Жертвенная ткань служит как разделительный слой между изделием и вспомогательными материалами инфузии. Без использования жертвенной ткани невозможно отделить от детали распределительную сетку и профиль для подачи смолы.

Сетка, разработана для быстрой и эффективной пропитки смолой армирующих материалов.

PE / PA / PE многослойная композитная пленка, абсолютно герметичная, бесцветная, прозрачная, многоразового использования, самоотделяющаяся. Вакуумная плёнка способна выдерживать достаточное разрежение необходимое для инфузии смолы

Правильный расчёт необходимого размера вакуумного мешка является критически важным фактором. Неправильный размер вакуумного мешка может привести к натяжениям, что может стать причиной разрыва плёнки в процессе пропитки либо отверждения.

ФОРМОВАНИЕ ИЗДЕЛИЯ

Процедура изготовления изделия ручным формованием проходит в несколько этапов.

Первый этап – подготовительный:

Поверхность оснастки будущего изделия очищают и наносят разделительный состав. После этого на оснастку наносится декоративный слой – гелькоут.

Гелькоут формирует наружную поверхность будущего изделия, задавая цвет, однородную фактуру и обеспечивая защиту от воздействия внешних факторов (ультрафиолет, вода, химические реагенты и пр.). Нанесение гелькоута не является обязательной процедурой. В некоторых случаях, формование изделия вполне возможно и без него. Например, при изготовлении карбоновых пластин, чаще всего, материал укладывается прямиком на поверхность оснастки.

При изготовлении карбоновых изделий сложной формы нанесение гелькоута желательно, т.к. это поможет сократить расходы при финишной обработке деталей.

Второй этап – после частичной полимеризации гелькоута (до состояния «на отлип») переходят ко второму этапу – укладке армирующих тканей.

В оснастку в слой за слоем укладывается предварительно раскроенный армирующий материал. При этом для того что бы ткань оставалась плотно прижатой применяют спрей клеи временной фиксации (AEROFIX, INFUTAC).

Критически важным моментом является качественное, равномерное прижатие ткани по всей поверхности оснастки. Особое внимание уделяется углам. Если слои армирующего материала не будут плотно прилегать к оснастке и друг к другу образуются пустоты, которые в лучшем случае будут заполнены связующим, что может привести к снижению прочности элемента а в худшем образуют полости – концентраторы напряжений.

Третий этап – укладка технологического слоя.

Затем, укладывается технологический слой: жертвенная ткань, перфорированная пленка, проводящая сетка. Укладываются линии подачи связующего и вакуумные лини – линии эвакуации воздуха и излишков смолы.

Обычно линия эвакуации воздуха и излишков смолы – спиральная трубка, укладывается по периметру оснастки в виде кольца.Если в работе используется трубка MTI ®, то ее стараются выностить как можно дальше, на перефирию фланца, для отдаления момента падения разряжения при заполнении формы связующим.

Точно определить оптимальное расположение линий ввода смолы и эвакуации воздуха достаточно сложно. Опыт, тесты и запись – анализ предыдущих формований помогают минимизировать проблемы возникающие при работе с технологией вакуумной инфузии.

Четвертый этап – герметизация формы.

Далее укладывается вакуумная пленка и при помощи герметизирующего жгута форма герметизируется и вакуумируется. Важно иметь в вакуумной системе клапан регулировки степени разряжения, выставляя низкое разряжение на первоначальном этапе можно не торопясь, качественно распределить вакуумную пленку по поверхности формы.

Надо следить за тем что бы при вакуумировании формы не происходило натяжение пленки. Пленка должна лежать свободно и облегать без натяжения каждый сантиметр поверхности оснастки.

Затем завакумированную форму необходимо отключить от вакуумного насоса и оставить на время для проверки герметичности.

Мы рекомендуем замерять показания стрелки вакуометра в течении 45 минут. Обычно этого времени достаточно для контроля герметичности. Если же за указанное время стрелка поднялась на несколько делений, необходимо найти утечки. При этом форму “слушают” пытаясь по высокочастотному звуку обнаружить отверстие либо применяют специальный ультразвуковой прибор для обнаружения утечек вакуума. В любом случае, пока герметичность формы не подтверждена запускать связующее не рекомендуется.

Пятый этап – пропитка связующим.

Источник