Autoklavbildning av prepreg. Sätt att förbättra kvaliteten på PCM -delar under vakuumgjutning Autoklavformningsläge

Artikeln beskriver en metod för härdning av kompositmaterial, utförd genom stegvis uppvärmning och hållning tills ett härdat kompositmaterial erhålls. Uppvärmning utförs från rumstemperatur till 128 - 132 o C med en hastighet av 0,8 - 1,2 o C / min, hålls vid denna temperatur i 28 - 32 minuter och värms sedan till (175 1) o C med en hastighet av 1,8 - 2,2 o C / min, och under uppvärmning och hållning vid isotermiska temperaturer utförs en konstant mätning av värdena för elektrisk konduktivitet och dielektrisk förlusttangent och härdningsprocessen avslutas när värdena för dessa värden Är konstanta i tiden. Det tekniska resultatet är att förenkla processen, förbättra materialets kvalitet på grund av att matrisen inte är porös-ENFB-bindemedlet och utföra sättet att härda kompositerna enligt sättet att erhålla det icke-porösa matris. Samtidigt är polymera material visuellt homogena i volym, har en stabil (99%) härdningsgrad. 4 flik.

Uppfinningen avser området för framställning av kompositmaterial baserat på ett epoxifenolbindemedel av ENFB -kvalitet, som kan användas vid framställning av prepregs. Bindemedel ENFB består av en blandning av följande komponenter: epoxiharts EN-6, anilinofenol-formaldehydharts SF-341 A, furfurylglycidyleter EFU, katalysator UP-605/3 och alkohol-acetonblandning (Teknisk instruktion TI 59-1004- 82. Beredning, kvalitetskontroll och lagring av bindemedel 5-211B, ENFB. En kopia av extraktet bifogas). Det kända sättet för autoklavgjutning av kolfiberförstärkt plast KMU-4 på ett bindemedel ENFB / Teknisk instruktion TI 59-1004-82. Sättet för autoklavgjutning av CFRP KMU-4 på ENFB-bindemedel (p / I A-3396), vilket är det tekniska närmaste sättet att härda ett kompositmaterial baserat på ENFB-epoxifenolbindemedel genom stegvis uppvärmning och hållande tills det är härdat kompositmaterial erhålls. Enligt den kända metoden utförs uppvärmning till (801) o C i 20-30 minuter medan ett vakuum skapas på 0,08-0,09 MPa (0,8-0,9 kgf / cm 2), följt av att stänga av vakuumpumpen och ansluta vakuumsystem med atmosfär, en ytterligare temperaturökning till den andra temperaturpunkten (1107 o C) i 10-15 minuter när trycket når 0,6 MPa (6 kgf / cm 2) vid denna tidpunkt, temperaturen stiger till den tredje temperaturpunkten , som varierar beroende på typfyllmedel (1655 o C) för KMU-4 eller (1755 o C) för KMU-43 med exponering vid denna tidpunkt i 6 timmar. intervallet 80-175 o C med en total värmebehandlingscykel cirka 7 h. Kylning utförs med en hastighet av 0,5-1,0 o C / min till 40-50 o C under ett tryck av minst 0,25 MPa (2,5 kgf / cm2). Nackdelen med denna metod är en lång härdningscykel (ca 7 timmar) och möjligheten att erhålla ett material av låg kvalitet på grund av dess uppvärmning med hög teknisk hastighet i gelningssektionen i ett temperaturområde på 80-175 o C med bildas under härdningsreaktionen (polykondensation) inuti materialet och deras efterföljande explosiva frisättning, vilket orsakar förvrängning av den resulterande PCM. För olika typer av fyllmedel används dessutom olika temperaturer för maximal härdning, vilket gör läget oacceptabelt för andra typer av fyllmedel, och en lång värmebehandlingstid vid en temperatur med maximal härdning kan orsaka ytterligare skada på materialet på grund av termisk förstörelse. Den föreslagna uppfinningen löser följande problem: förenklar tekniken för framställning av kompositmaterial baserat på ENFB -bindemedlet på grund av möjligheten att utföra härdningsläget med samma härdningstemperatur för olika typer fyllmedel, halvering av härdningssystemet jämfört med prototypen. Samtidigt är materialet garanterat fritt från porer och luftinneslutningar med en stabil härdningsgrad på 99%. Arbetskostnader och energikostnader minskar. För att uppnå detta tekniska resultat, vid metoden för härdning av kompositmaterial baserat på ett epoxifenolbindemedel ENPB, utfört genom stegvis uppvärmning och hållning tills ett härdat kompositmaterial erhålls, utförs uppvärmning från rumstemperatur till 128-132 o C vid en 0,8-1,2 o C / min, materialet hålls vid denna temperatur i 28-32 minuter, värms sedan till (175 2) o C med en hastighet av 1,8-2,2 o C / min, hålls vid denna temperatur tills en härdat material erhålls, och under uppvärmning och hållande av materialet vid dessa temperaturer utförs en konstant mätning av värdena för elektrisk konduktivitet och tangenten för den dielektriska förlustvinkeln och härdningsprocessen avslutas när värdena av de angivna värdena konstant i tid uppnås. Denna uppfinning illustreras av följande exempel. Exempel 1. En vägningsflaska med 1 ml ENFB -bindemedel och en elektrofysisk cell i form av ett högt glasprovsrör med två kopparelektroder insatta i den (arbetselektrodiameter - 1 cm), avståndet mellan elektroderna är 1 cm) , där ENFB -bindemedlet hälls i en mängd av 30 ml. Ugnens visningsfönster låter dig visuellt se bilden av materialhärdning. Ett tunt lager bindemedel i en flaska med en öppen yta gör det möjligt att simulera ett lager av ett bindemedel på glasduk, produkttypen mellan elektroderna i en elektrofysisk cell är ett tjockt lager av ett bindemedel i flerskiktskompositer eller monolitisk tjock- murade produkter. Flaskan och cellen med ENFB -bindemedelsprovet värms enligt följande system: med en hastighet av 1,0 o C / min till 130 o C med hållande vid denna temperatur i 30 minuter, med en hastighet av 2,0 o C / min till en maximal härdningstemperatur på 175 o C med hållande vid denna temperatur tills konstanta värden för elektrisk konduktivitet G har uppnåtts, vilket styr slutet av härdningen när konstanta värden för tangenten för den dielektriska förlustvinkeln (tg) uppnås. Härdningsprodukten är visuellt homogen, monolitisk, utan luftluckor och porer. Data för den elektrofysiska analysen av härdningen av ENFB -bindemedlet för detta läge presenteras i tabell 1. Såsom framgår av data i tabellen stabiliseras värdena för G och solbränna efter 192 minuters uppvärmning. Ytterligare uppvärmning under 60 minuter förändrade inte avläsningarna av de elektrofysiska parametrarna, vilket indikerar att härdningen var klar vid 192 minuters uppvärmning. Förändringen i elektrisk konduktivitet från dess maximala värde på 3.300 S (65 o C) vid slutet av härdningen skedde med 3 storleksordningar: 0,0036 S (175 o C), vilket indikerar en djup härdning av materialet och dess höga dielektriska egenskaper . Villkoren för härdning av ENFB -bindemedlet enligt detta läge ges i tabell 2, experiment 5. På samma sätt som i detta exempel för att utföra det optimala läget för att härda ENFB -bindemedlet, utfördes en serie experiment för ENFB -härdningsläget. bindemedel för att bearbeta förhållanden som inte orsakar synskador på materialet med kortast värmebehandlingstid, dvs. den optimala hastigheten V 1 för temperaturhöjning till temperaturen i isotermiska steget T 1, temperaturen på isotermen T 1, o C, hålltiden på den 1, uppvärmningshastigheten V 2 till temperaturen för den maximala härdningstemperaturen av isotermen T 2. Av tabell 2 framgår att ett homogent material erhålls med de lägsta gränsvillkoren för värmebehandling (experiment 4): hastighet V 1 = 0,8 o C / min, T 1 = 128 o C, 1 = 38 min, V 2 = 1,8 o C / min och vid de maximala gränsförhållandena för värmebehandling (tabell 2, experiment 6): hastighet V 1 = 1,2 o C / min, T 1 = 132 o C, 1 = 32 min, V 2 = 2,2 o C / min. Såsom framgår av data i tabell 2 (experiment 2, 3, 7-10), förändringen i V med 0,05 o C / min; temperaturen för den första isotermen Ti vid 3 ° C; V 2 vid 3 o C / min och en isotermtid på 1 under 3 minuter orsakar bildning av luftinneslutningar och porer i ENPB -bindemedlet. Uppvärmning med en hastighet av 0,5 o C / min till T 1 med exponering för den i 30 minuter och ytterligare höjning av temperaturen med en hastighet av 2,0 o C / min till maximal härdningstemperatur ger ett homogent material, men härdningstiden försenas . Baserat på det föregående har följande gränser för härdningsförhållandenas gränsvärden fastställts: V 1 = 0,8-1,2 o C / min, 1 = 28-32 min, V 2 = 1,8-2,2 o C / min , T 1 = 128-132 o C. För att underlätta att räkna i experimentets vidare genomförande valdes de optimala parametrarna (tabell 2, experiment 5): V 1 = 1,0 o C / min, T 1 = 130 o C, 1 = 30 min, V2 = 2,0 o C / min. Exempel 2. På basis av ENFB-bindemedel (TI 59 1004-82) och koltejp LUP-02 (TU 6-06-31-218-78) framställs prepreg-ämne. En remsa 50 cm lång och 4 cm bred skärs av koltejpen. Remsan förs genom ett impregneringsbad med ett ENFB -bindemedel, kopplas till ett fluoroplastband av samma storlek och passeras genom en kontrollklämvals (bandspänning 19 nm ), varefter arbetsstycket med en hastighet av 2,0 m / min drogs genom tre torkzoner längs bandbanan för en termostatstyrd ugn, vars temperatur var 60-75-50 o C. Kolfiber impregnerad med ett ENFB-bindemedel med en densitet av 1,03 g / cm3, en initial koncentration på 55% och torkad i en trezonsugn, analyserades med avseende på bindemedlets innehåll: innehållet av flyktiga ämnen i den lösliga delen, som var respektive viktprocent: 36; 2,0; 95, lindas sedan i ett trelager på en glasstav. En kopparelektrod lades på den, lagd mellan två lager glasduk T-10-80 (GOST 19170-73), även impregnerad med ENFB och torkad i samma zoner 60-75-50 o C trezonsugn. Sedan lindades återigen tre lager prepreg baserat på LUP-02 koltejp i ett trippelskikt över kopparelektroden och T-10-80 glasduk. Från kopparelektroden och från prepreg själv baserad på LUP-02 och ENFB, som utgör en elektrisk mätcell, drogs ledningar i en skärmad och fluoroplastisk mantel för att ansluta dem till en E-7-8 meter. Glasduk T-10-80 fungerade som en isolator för kopparelektroden från påfyllnings-koltejpen LUP-02, som i sig har en hög elektrisk konduktivitet, vilket kan förvränga mätningarna av elektrofysiska parametrar under härdningen av bindemedlet eller göra dem omöjligt om det inte är isolerat. Det är möjligt att tillhandahålla tillförlitlig isolering endast med användning av minst 2 lager T-10-80 glasfiber. Med tunnare isolering är en kortslutning mellan metallelektroden och koltejpen möjlig. Den tillverkade cellen placeras i mitten av ugnen, uppvärmningen ställs in från rumstemperatur med en hastighet av 1,0 o C / min till 130 o C, hålls vid 130 o C i 30 minuter och värms sedan upp med en hastighet av 2,0 o C / min till 175 o C och hålls vid denna temperatur tills först konstanta värden för elektrisk konduktivitet, och sedan tangenten för den dielektriska förlustvinkeln, uppnås. Data för elektrofysiska mätningar presenteras i tabell 3. Som framgår av data i tabell 3, härdar prepreg baserat på LUP-02 och ENFB också tre storleksordningar lägre när det gäller elektrisk konduktivitet från dess max, d.v.s. liksom bindemedlet självt: kolfiber har höga dielektriska egenskaper. Emellertid är fyllmedlets effekt på härdningstiden, som är 210 minuter, d.v.s. 18 minuter längre härdningstid för ren ENFB -bindemedel. Således gör införandet av icke-destruktiv elektrofysisk styrning det möjligt att exakt bestämma härdningstiden och dess hållning vid härdningstemperaturen, vilket inte tillåter varken överexponering eller underexponering av materialet vid den maximala härdningstemperaturen och följaktligen för att uppnå hög kvalitet Produkter. Plastprov undersöktes till härdningsdjupet genom extraktion i en alkohol-acetonblandning (1: 2). Data från triplikat visade en konsekvent härdningshastighet på 99 viktprocent av prepreg. Efter härdning är plasten monolitisk, utan delaminering. Exempel 3. För att bedöma läget för härdning av ett kompositmaterial på ett bindemedel ENFB med ett annat fyllmedel-glasväv T-10-80, d.v.s. om regimen är acceptabel för olika fyllmedel, bereds ett prepreg-prov baserat på T-10-80 och ENFB. Glasduk T-10-80 i 1 timme värms i en termisk ugn vid 100 o C för att avlägsna spår av fukt. Därefter impregneras glasduken i 10 minuter i samma ENFB -bindemedel, torkas i luft i 10 minuter, skärs i lager om 10x10 mm vardera, 4 lager tas för 3 prover. Den ena är placerad mellan elektroderna i klämcellen med en arbetselektrodiameter på 4 mm, de andra två är upphängda i ett fritt tillstånd bredvid cellen i mitten av ugnen. Ledningarna från cellen är anslutna till en E-7-8 meter och, under kontroll av den elektrofysiska metoden, värms proverna enligt ett givet läge: från rumstemperatur med en hastighet av 1,0 o C / min till 130 o C med hållning vid 130 o C i 30 minuter och vidare, värmning av proverna med en hastighet av 2,0 o C / min till 175 o C med hållande vid denna temperatur tills först konstanta värden för elektrisk konduktivitet, och sedan tangenten av den dielektriska förlustvinkeln uppnås. Mätdata för de elektrofysiska parametrarna presenteras i tabell 4. Som framgår av data i tabell 4 sker fullständig härdning av plasten baserad på T-10-80 och ENFB efter 196 minuters uppvärmning enligt en given läge. Provet genomgår också härdning av tre storleksordningar under den maximala elektriska konduktiviteten. Härdningsgraden, mätt med extraktionsmetoden i alkohol-aceton i Soxhlet-apparaten för tre prover, härdad enligt detta sätt, som i experimentet till exempel 3, visade ett stabilt värde på 99%. Glasfiber efter härdning är också monolitiskt, utan delaminering. Sålunda gör metoden för framställning av ett härdat kompositmaterial enligt uppfinningen, inklusive ett tvåstegs härdningssätt, oavsett lastningsförhållanden, typ av fyllmedel, att erhålla visuellt homogena polymera material i volym: glas- eller kolfiberförstärkt plast med en stabil härdningsgrad i storleksordningen 99%, och också att minska med nästan dubbelt så lång härdningstid när man får ett kompositmaterial, vilket i sin tur kommer att avsevärt minska arbetskraft och energikostnader. I detta fall förenklas också tekniken för att producera CM baserade på ENFB.

Krav

En metod för härdning av ett kompositmaterial baserat på ett epoxifenolbindemedel av ENFB -klass, inklusive stegvis uppvärmning av materialkomponenterna från rumstemperatur till maximal härdningstemperatur och håll kvar där tills ett härdat material erhålls, kännetecknat av att komponenterna först värms upp till T 1 = 128 - 132 o C med en hastighet V 1 = 0,8 - 1,2 o C / min, hålls vid T 1 i 1 = 28 - 32 min, värms sedan upp till maximal härdningstemperatur (175 1) o C vid en hastighet av V 2 = 1,8 - 2,2 o C / min, och under uppvärmning utför en konstant mätning av värdena för elektrisk konduktivitet och tangenten för vinkeln för dielektriska förluster, och härdningsprocessen är klar när värdena av de angivna värdena konstant i tid uppnås.

Ett fibröst impregnerat material sprids på formen som bearbetas (om det behövs kan det också impregneras på formen). En vakuumpåse med metallbeslag anslutna till gummislangar appliceras på den. Vakuumpumpar evakuerar luft från det förseglade hålrummet som bildas mellan glasfibermembranet så att trycket där blir lägre än det som appliceras på membranet.

På grund av det resulterande tryckfallet från olika sidor av membranet pressas det mot den gjutna produkten, komprimerar materialet och ger den erforderliga formen.

Stelning sker när enskilda lager av glasfiber sammanfogas. Konsolidering av kompositionen resulterar i eliminering av hålrum och avlägsnande av överskott av harts.

Bubblbildning bör undvikas vid härdning av elastiska membranformade produkter och noggrann kontroll av tryck, temperatur och viktförhållande mellan fiber och harts.

Bildschema:

a) position före vakuum b) position efter vakuum

1 - form

2 - vakuumpåse

3 - impregnerat glasfyllmedel

4 - metallrör

5 - packbox

6 - klämmor

7 - formad produkt
5.4. Autoklavbildning. Komponenter. Operationer. Utrustning.

Lägen .

1 - kanal för anslutning till atmosfären eller vakuum

2 - formplatta

3 - grenrör för sugning av luft från förpackningen

4 - membranförsegling

5 - sidoutlopp

6 - elastisk skiljevägg

7, 8 - lager med ventilationshål

9 - membran

10 - mellanplatta

11 - perforerat lager

12 - absorberande lager

13 - separerande tyg

14 - yttre lager

15 - laminerad armerad plast

Vid autoklavformning upprätthålls ett tryck på 0,35 - 0,7 MPa för att komprimera lagerstapeln under härdning med samtidig uppvärmning med heta gaser. Samtidigt evakueras materialet för att avlägsna inblåst luft och flyktiga produkter.

Ett vakuum appliceras vanligtvis under de inledande stadierna av härdningscyklerna, medan trycket i autoklaven bibehålls under hela uppvärmnings- och kylcykeln. Ventiler som är anslutna till atmosfären eller vakuumet är utformade för att avlägsna flyktiga produkter och inblåst luft från den härdade förstärkta plastpåsen. Jämfört med andra gjutmetoder gör det elastiska membranmetoden, autoklav, möjligt att erhålla produkter med mer exakt tjocklek och mindre porositet.

Föreläsning 15.

5.5. Slingrande. Komponenter. Operationer. Utrustning. Lägen.

Lindning är en metod för bearbetning av CM till produkter, där fyllmedlet är preliminärt

belagd med ett bindemedel (torrlindning) eller impregnerat under lindning (våtlindning) matas kontinuerligt i en viss vinkel till en roterbar avtagbar dorn, som efter lindning placeras i en värmekammare för härdning av produkten, efter härdning med kapstan drog av dornen.

Denna metod för bearbetning av CM till produkter inkluderar en biaxial metod, där varje nästa spirallager appliceras rad för rad, korsning av fibrerna utesluts.

Snett kors, i vilken när spridaren passerar en cykels tvärgående, läggs tråden i form av en kontinuerlig spiral med en riktningsändring, i motsatta ändar.

Cirkulär, där lindningen sker vinkelrätt mot rotationsaxeln.

Enaxigt det sätt på vilket trådbanan gör ett fullt drag längs spridarens längd, varefter den nästa ligger bredvid den föregående.

Planetär, i vilken trådbanan ligger i planet som skär lindningsytan.

Det fibrösa fyllmedlet förimpregnerat med bindemedlet dras med en hastighet av 0,6 - 6,1 m / min genom ett formningshål som värms upp av en form med en viss form, där bunten av fibröst fyllmedel komprimeras.

Den används för tillverkning av olika cylindriska glasfiberprodukter (rör, tankar, etc.). För närvarande använder de lindning av impregnerade glasvävar och dukar eller glasgarn och band på en dorn. Den enklaste metoden för tillverkning av rör från glasfiber anses vara den periodiska lindningsmetoden. Rör tillverkas på ett speciellt sår eller svarv anpassade för dessa ändamål. I början av processen avrullas rep, trådar, nät, tyger eller dukar från rullar, impregneras med syntetiska bindemedel och matas sedan under enhetlig spänning på en roterande metalldorn, som bestämmer produktens innerdiameter och dess konfiguration. Innan lindningen är dornen avfettad, smord med ett tunt lager av limsmörjmedel, insvept i cellofan. Figuren visar ett diagram över tillverkningen av en cylindrisk produkt med stor längd från trådar eller buntar med samtidig impregnering under lindning.

1-flyttbart bord

2 -tråd med trådar eller buntar

4 - impregneringsbad

5 - lösningsmedelsfritt flytande bindemedel

6 - klämrullar

7 - skruv för bordsrörelse

8 - dorn

9 - kör till dornen

10 - produkt

11 - creel.

I enlighet med. Med detta schema sätts spolar av trådar och buntar in i en vinkel, placerad på ett rörligt bord, detta bord med hjälp av en skruv 7 eller en stång under lindningen kan röra sig fram och tillbaka längs lindningsprodukten. Från kärlet samlas trådarna i ett bunt, detta bunt passerar genom ett impregneringsbad 4 fyllt med ett flytande bindemedel utan lösningsmedel, sedan mellan klämrullarna 6, som tjänar till att avlägsna överflödigt bindemedel. Det impregnerade buntet, under bordets gång, lindas i en viss vinkel på dornen 8, som har en drivning 9 för rotation. Efter att ett lager impregnerat fyllmedel har lindats över hela produktens längd vänds bordsrörelsen. Och i motsatt vinkel lindas nästa lager, som ett resultat erhålls ett tvärlagrat arrangemang av trådar.

Efter att produkten erhållits med önskad väggtjocklek, avlägsnas den från maskinen och placeras i en ugn för att härda bindemedlet som har trängt in i fyllnadens porer under impregnering och lindning. Eftersom bindemedlet har trängt in i fyllmedlets porer på grund av kapillärkrafter, bör man ta hänsyn till de möjliga negativa effekterna av krympfenomen som uppstår under härdningen av bindemedlet när man väljer trådar och deras grad av vridning.

Med hjälp av olika kombinationer av bindemedel och fyllmedel erhålls PCM med nödvändiga fysikomekaniska och fysiska egenskaper för drift under olika förhållanden. Produktionsprocesserna för PCM och produkter som tillverkas av dem kombineras ofta. Detta gör att du kan minska den totala kostnaden för produkter avsevärt och, trots den relativt höga arbetsintensiteten, göra dem ekonomiskt konkurrenskraftiga med konventionella industrivaror.

Slingrande. På en ståldorn (dorn), som upprepar produktens form och är den huvudsakliga arbetsdelen av lindningsenheten, lindas ett förstärkande fibröst fyllmedel (fiber, trådar, buntar, rovingar, bälten, tyger) med våt spänning ( fyllmedlet är impregnerat under lindningsprocessen) eller torrt (prepregs används) sätt. Ett oläst fyllmedel lindas också, varefter arbetsstycket impregneras med ett bindemedel i sluten form under tryck. Genom den kinematiska egenskapen skiljer sig svarvning, slipning och lindning upp enligt den typ av förstärkning som läggs i sårprodukten - omkrets, spiral, tvärgående, längsgående, plana och deras olika kombinationer. Den sårade billetten formas med hjälp av kompressionspressning, vakuumkammarpress eller vakuumautoklavmetod.

Processparametrar (spänning, lindningssteg, lindningsvinkel, lindningshastighet) bestäms av typen av PCM, konfiguration och produktens övergripande dimensioner.

Utrustning: speciella lindningsenheter baserade på moderniserade svarv- och slipmaskiner.

Den används för tillverkning av produkter i form av revolutionskroppar: cylindrar, kottar, sfärer, rör, skal av olika former.

Pressning består av plastisk deformation av materialet samtidigt som det verkar på det med värme och tryck och i den efterföljande fixeringen av produktens form. Det utförs som regel i formar. Formarna installeras på pressar, vars syfte är att skapa det nödvändiga presstrycket. Det kalla eller förvärmda materialet placerat i formen upphettas till pressningstemperaturen och under pressningstrycket, deformation av det endimensionella flödet, fyller formhålan och komprimeras samtidigt. Fixering av produktens form sker som ett resultat av härdning av härdplaster eller kyltermoplast, eller kylning under tryck till en temperatur under polymerens glasövergångstemperatur (för termoplast).

Processparametrar: initialtemperaturen för PCM och formen, det specifika trycket och tillämpningshastigheten, hålltiden i formen, temperaturen för att extrahera produkten från formen, trycket på 0,01-250 MPa. Vid bearbetning av härdplaster har härdningshastigheten ett avgörande inflytande på läget, och vid pressning av termoplaster, kylningshastigheten för den formade produkten.

Utrustning: pressar.

Det används för att erhålla produkter med komplexa former, olika storlekar och tjocklekar från PCM med pulverformiga, fibrösa, arkfibrösa fyllmedel baserade på termoplastiska och reaktiva bindemedel.

Pressmetoden har olika sorter: direktpressning (varm

eller kompression), formsprutning (överföring), profil, pressning (extrudering).

Direkt tryckning. Pressmaterial i form av pulver, tabletter eller billets från ark eller fibrösa halvfabrikat laddas i formens öppna hålighet eller mellan uppvärmda pressplattor och utsätts för värme och tryck.

Processparametrar bestäms av typen av PCM, konfiguration och produktens övergripande dimensioner.

Utrustning: pressar.

Den används för bearbetning av värmehärdande och termoplastiska PCM, för att göra tjocka ark, block, tjockväggiga produkter med komplex form och variabelt tvärsnitt; ämnen med enkel form, föremål för ytterligare bearbetning; PCM -produkter som innehåller en stor mängd slipande partiklar.

Formsprutning. Det förmjukade (mjukade) materialet injiceras av en axiellt rörlig kolv från lastkammaren genom grenkanalerna i den förstängda formen.

Processparametrar: specifikt injektionstryck 150-200 MPa, tryck i formen 50-65 MPa.

Utrustning: specialöverföringshydrauliska pressar med två (övre och nedre) arbetskolvar eller universalpressar med en övre kolv.

Det används främst för bearbetning av PCM baserat på snabbhärdande värmehärdande plast och termoplast med hög viskositet.

Profilpressning. Pressmaterialet pressas genom en profilmatris med öppna inlopp och utlopp eller en speciell munstycke. I stansprocessen bildas och erhålls denna profil, och för värmehärdande material härdas de. En process med en periodiskt upprepad cykel, som säkerställer kontinuerlig produktion av profiler på grund av att inte hela delen av PCM pressas ut i en cykel och den återstående uppvärmda PCM svetsas med den nyligen mottagna delen. Metoden intar en mellanliggande position mellan pressning och extrudering.

Processparametrar: presstryck 250-400 MPa för härdplaster och 40-50 MPa för termoplast.

Utrustning: speciella horisontella pressar, vars kolv långsamt gör ett slag och snabbt återgår till sitt ursprungliga läge, en form med en utbytbar matris.

Den används (tillsammans med extrudering) för tillverkning av rör, stavar och andra formade produkter av stor längd.

Autoklavmetod. Ett PCM -ämne, hermetiskt förpackat i ett gummilock, placeras i en autoklav. Presstrycket genereras av ånga, varmt vatten, glycerin eller tryckluft som injiceras i autoklaven. Uppvärmning utförs med ånga, varmt vatten, vätska eller värmare i formen.

Processparametrar: formningstryck 0,5-7 MPa; temperaturregimen bestäms av typen av PCM. Arbetsstycket formas under enhetligt jämnt tryck. Utrustning: autoklav.

Den används för tillverkning av stora serier av stora och komplexa, produkter med höga fysiska och mekaniska egenskaper.

Pneumatisk formning: Denna metod har två varianter: negativ formning, där tryckluft fungerar som en stans och positiv gjutning, där tryckluft fungerar som en munstycke. Ett förvärmt arbetsstycke överförs snabbt till en förvärmd form, som spänns tätt runt formens omkrets. Därefter utförs formning under verkan av tryckluft som injiceras i den pneumatiska kammaren, varefter produkten kyls och avlägsnas från formen.

Parametrar: tryckluft upp till 2,0 MPa, temperaturen beror på egenskaperna hos det bildade materialet.

Utrustning: hydraulisk press, press (eller stans), värmesystem och tryckluftsförsörjning.

Den används för tillverkning av ihåliga produkter som används vid tillverkning av instrument, kemikalier, verktygsmaskiner och andra industrier

Kontaktformning Lager av prepreg eller fibröst fyllmedel lagras (lindas) på formen med samtidig impregnering med ett bindemedel (oftast kallhärdning) och komprimering med en syrulle eller borste, som appliceras på bindemedlet. Därefter härdas de utan tryck eller pressas med en motmatris under ett tryck av 0,01-0,2 MPa. De produkter som tas bort från formen utsätts för mekanisk bearbetning. Metoden säkerställer produktens renhet och exakta dimensioner, som är i direkt kontakt med formen under pressningsprocessen.

Processparametrarna (temperatur, tryck, deras förändring i tid, varaktigheten av formning och hållning) beror på bindemedlets och fyllmedlets egenskaper, konfiguration och dimensioner hos den gjutna produkten.

Utrustning: metoden är enkel, kräver ingen specialutrustning - endast en (negativ eller positiv) form används.

Den används för tillverkning av stora produkter i småskalig produktion: båtskrov, småbåtar, bussar, skåpbilar etc.

Teknisk utrustning för tillverkning av produkter från kompositer

Formulär för att forma delar

Vid tillverkning av produkter från kompositer används två typer av former: negativa och positiva. De förra ger produkterna en slät, mer exakt yttre yta, medan de positiva tillåter produktion av produkter med en slät och exakt inre yta. I negativa former är delar gjorda med bra utseende och aerodynamiska egenskaper. Men formerna av den positiva typen är i många fall mer praktiska för gjutning.

Verktyg för att forma delar är tillverkade av stål, aluminiumlegeringar, trä, gips, cement, glasfiber eller en kombination av dessa material. Formulär görs i en brödbräda eller icke-brödbräda. När mock-up används speciell modell vars ytor reproduceras under tillverkningen av formen genom kontaktmetoden. Formningen av formens arbetsytor med den modellfria metoden utförs antingen med hjälp av speciella mallar eller genom mekanisk bearbetning.

Metallformar används huvudsakligen vid användning av höga gjutningstryck, till exempel autoklav- och presskammarformningsmetoder.Metallformar är dyra, tunga och mycket mödosamma att tillverka, så de används i undantagsfall. Det bör noteras att stålarbetsytor har bättre prestandaegenskaper, är mer slitstarka och hållbara och har mindre termisk expansion än de för lätta aluminiumlegeringar.

På stålytor är det lättare att få en hög ytfinish. Därför är det lämpligt att göra formarna av gips eller cement och täcka arbetsytorna med plåt. I engångs- och pilotproduktion är formar ofta gjorda av trä. Trots den ekonomiska användningen begränsas användningen av trä av beroende av geometri och storlek på träformar på luftfuktighet och atmosfärstemperatur. Arbetsytorna på träverktygslocket nitrospackel, polerad och sedan målad med en sprutpistol med mörk nitrofärg. Efter torkning i 10-12 timmar. vid en temperatur på 18-22° Cde målade ytorna är polerade med en polermassa. I småskalig och serieproduktion, för att öka livslängden på trämodeller, är deras arbetsytor klädda med glasfiber. Tjockleken på det motstående glasfiberskiktet bör vara cirka 5-10 mm. Glasfiberformar gjorda enligt layouten har också blivit utbredda (fig. 1).

Ris. 1. Dummy -metod för att skapa en negativ form:

1 - layout (modell); 2 - glasfiberbeklädnad; 3 - ram

För att öka styvheten i glasfiberformar och ge dem hög prestanda används metallramar, svetsade från hörn eller rör, plastramar limmadetillverkade av glasfiberrör eller kanaler, och massiva eller ihåliga baser (sängar), gjutna av cement, hartshaltig massa och alabaster Gips, alabaster används särskilt i stor utsträckning för tillverkning av formar, till exempel för tillverkning av återanvändbara formar och för tillverkning av förstörbara engångsformarhandlingar. Vid tillverkning av stora delar med komplex geometri efter gjutningdet blir svårt att ta bort eller ta bort den färdiga produkten från former. För att göra det möjligt att demontera produkten är formen hopfällbar eller förstörbar.

Fällbara former är återanvändbara verktyg, men dess tekniska kapacitet begränsas av förmågangjutning av inte särskilt komplexa inre ytor, och sig själv hopfällbara riggar är komplexa i design, dyra och mindre exakta.

För bildandet av komplexa slutna hålrum och inre element de enda möjliga poliserna är förstörbara former av en engångsanvändning. Vid tillverkning av stora produkter för dessa ändamål, gipsformar, ämnen och op ravki. Medicinskt material används som konstruktionsmaterial. gips.

Med en komplex konfiguration av formytorna är det svårtdemontering av modellen utan att förstöra gipsformen, den senare är gjord som en prefabricerad sammansättning av flera enkla delar. För tillverkning av medelstora och stora formar, såväl som baser (sängar) av metall- och glasfiberformar, kan sandig formmassa användas i stället för gips. Noggrannheten hos dimensioner och geometriska former bör inte vara lägre än noggrannheten hos motsvarande dimensioner hos de gjutna produkterna.

Tsulagi, dammsugare och avlopp

För att säkerställa hög precision och ytkvalitet av gjutna höljen som inte är i kontakt med formarnas arbetsytor, används lätta höljen av den omvända profilen - tsulagi -. Tsulaga måste vara styv, hållbar, inte vrida sig under krafter formning och termisk expansion av materialet. Dock, den ska vara lätt och lätt att hantera. Därför i praktiken tunnväggig metall och glasfiber tsula används Hej... Noggrannheten hos dimensionerna och geometrin för tsulagans arbetsyta bestäms av noggrannheten hos motsvarande ytor på den gjutna delen. lei. Väggtjockleken på tsulagans metallskal av aluminiumlegering är 2,5-5 mm. Med mycket stora dimensioner för att öka tsulagets styvhet förstärks stringer uppsättning. Glasfiber tsulagi har en tjocklek på 2-5 mm och förstärkt med förstyvningsmedel vid behov.

Vakuumöverdrag för elastisk gjutning av produkter tillverkasfrån värmebeständigt gummi, samt från gummerat ballongtyg. Ett ark av gummi eller ballongtyg skärs för att passa produktens form och limmade ihop. I det sålunda erhållna vakuumskyddet monen koppling för anslutning till en vakuumpump installeras. Dränering skikten är gjorda av glasfiber och polysiloxangummi. Sudd skär i små bitar och fyll med bensin i 12 timmar. Medbli en gummiblandning: gummi - 100, bensin - 400-500 vikt .h... Mottagenglasduk är impregnerad med en ny lösning. Sedan gummeradesdräneringsväven värmebehandlas vid en temperatur av 120- 160 ° Cinom 5-6 timmar.

Formningsverktyg

Huvudverktyget för gjutning av produkter från kompositer är penslar, med hjälp av vilka ett bindemedel appliceras,rullar för packning av armering och avlägsnande av luft och överflödigt bindemedel (fig. 2) och knivar för skärning av armering.

Ris. 2. Komprimeringsvalsar för impregnerat material

Dornar för lindning

För att få cylindriska och koniska produkter med en öppen ände kan du använda ihåliga och massiva dornar av stål eller aluminium. Vid lindning av produkter tillsammans med ändkåpan, t.ex. tryckkärl, bör särskild uppmärksamhet ägnas åt utformningen av dornen och materialvalet för den. Med rätt design reduceras fiberskador avsevärt och avvikelser i delens dimensioner, reduceras restspänningar. Dornen måste behålla tillräcklig styrka under härdningen bindemedel vid förhöjda temperaturer och är lätt att ta bort efter härdning. De grundläggande principerna för utformning av dornar och val av material för dem är att ta hänsyn till följande faktorer:

1. Demonterbar konstruktion av separata delar. Dyroch motiverar inte sig själv när du får mindre än 25 delar. Optimaldiameter 910 ... 1520 mm. Att ta bort dornen blir svårare med småstolphål.

2. Lågsmältande legeringar. Deras användning är begränsad till litenkärl vars diameter och längd inte överstiger 300 mm vardera.

3. Lösligt alabaster. Har länge varit inneplastskick, kan raderas runt omkretsen, lätt att tvätta bortäter.

4. Sprött eller brytbart alabaster. Mest lämplig för programvara bestrålning av produkter med stor diameter. Intern fixering krävs,brytning är svår och kan skada produkten.

5. En blandning av sand och polyvinylalkohol. Mest lämplig för produkter med en diameter på upp till 1500 mm, producerade i små mängder wah.Det löser sig lätt i varmt vatten, men kräver noggrannhetkontrollera formningsprocessen.

Bildning

Formation - operationen för att få från en sammansatt MA material av produkten av en given form och storlek, bestående av följande steg: fördelning på resultatets formande yta komponenter - förstärkningsmaterial och bindemedel, applikation värme och tryck åtföljt av polymerisation och härdning Vi lägger materialet i en färdig produkt.

Formationsoperationer kan utföras med olika metoder: manuell läggning, sprutning, kontaktgjutning i formar, autoklav och vakuumgjutning. äta, linda, fläta, pultrusion och rolltrusion, kombinerat sätt.

Det första steget i bildandet av en produkt från ett kompositmaterial är appliceringen på formningsytan (matris, dorn, stans, mögel, etc.) anti-lim beläggningar som används: paraffin, polyvinylalkohol, silaner, siloxaner, anti-vidhäftning filmer osv. Valet av täckning beror på på typen av yta som ska bildas, bindemedlet, liksom på det nödvändiga sti efterbehandling.

Nästa steg i formningsprocessen är distributionen av armi anti-självhäftande material och bindemedel på den anti-lim behandlade yta.

Hand utlagd

När man lägger ut för hand är förstärkningsmaterialet matta, tyg, garn, svävar- skär i uppmätta bitar, och vid behov, skär enligt en mall, impregnerad med ett förberedt bindemedel ochlägg det erforderliga antalet lager i formen för att uppnå det beräknadeprodukttjocklek (fig. 3).

För att komprimera materialet i form och ta bort luftbubblorha använda sömrullar och borstar. Sedan placeras formuläreti den termiska enheten, där härdningsprocessen utförs enligt bestämmelserna för motsvarande bindemedel som används. Efter öppnandet Efter väntan avlägsnas produkten från formen, trimmas, rengörs och andra efterbehandling utförs. Det är lämpligt att använda denna metod i småskalig produktion av produkter med komplex form, som är föremål för låga hållfasthetskrav.

Ris. 3. Strukturella element i formen och produkten

formgjuten för hand:

1 - form; 2 - separeringsfilm; 3 - yttre hartskikt;

4 - glasfiber; 5 - handrulle; 6 - harts blandat med en katalysator

Spraybeläggning

Strimlad fiber och bindemedel införs samtidigt i täckt form eller på den. Vid användning av till exempel glasfiber på rovingen passerar genom hackaren och blåses in i strömmenharts, som skickas till formen av ett spraysystem frångenom extern eller intern blandning av komponenter (bild 4).

Ris. 4. Airless sprutsystem med två behållare:

1 - svävar; 2 - harts med en katalysator; 3 - flisanordning;

4 - harts med en accelerator; 5 - komprimerat lager; 6 - rulle; 7 - form

I detta fall injicerar ett sprayhuvud hartset, innan blandas variabelt med en katalysator, eller bara en katalysator, medan det andra huvudet injicerar en tidigare beredd blandning av harts med en accelerator. Harts och katalysator matas till blandningskammaren.sprutmätare bakom det enda sprayhuvudet. Vi båda fallen polymersammansättningen förbeläggsglasfiber, och den kombinerade strömmen är jämnt sprayad operatorus i formen enligt det givna schemat.

Efter att ha injicerat en blandning av harts med glasfiber i formen, kommer det bildade skiktet rullas för hand för att avlägsna luft,fibrer och få en slät yta. Härdningsteknikoch trimning av kanter liknar den som används i gjutmanualen foder.

Elastiska formningsprocesser av strukturer

Fördelarna med elastisk formning av stora produkter inkluderar den tekniska enkelheten i metoder, möjligheten att producera höghållfasta och förseglade produkter med relativt enkla och billiga tekniska verktyg och utrustning. Elastiska gjutmetoder möjliggör tillverkning av strukturer av alla profiler och konfigurationer.

Den enhetliga appliceringen av elastiskt tryck vinkelrätt mot den bildade väggen under produktionsprocessen gör det möjligt att säkerställa en hög volymetrisk densitet av materialets struktur och soliditet, med en ökning där de mekaniska egenskaperna hos det färdiga materialet, produkternas hållfasthet och tillförlitlighet ökar .

För närvarande har följande huvudmetoder för elastisk gjutning funnits tillämpning: vakuum, autoklav, presskammare, centrifugal. Normalt används dessa metoder som slutbehandlingssteg, med undantag för centrifugalgjutning, som ofta används som ett förbehandlingssteg.

När du väljer en metod för elastisk gjutning bör du komma ihåg att materialets fysiska och mekaniska egenskaper i stor utsträckning beror på armeringstyp, polymerbindemedel och parametrar för den tekniska processen (kontakttryck vid gjutning, teknisk spänning av glasarmering och formningstemperatur.

Det har experimentellt fastställts att kontakttrycket är den avgörande tekniska parametern för elastisk formning.

Formningstemperaturen bör väljas så att bindemedlets optimala processviskositet säkerställs. Men med ökad viskositet försämras kvaliteten på impregneringen av armering eller fyllmedel, vilket resulterar i att densiteten och de mekaniska egenskaperna hos det färdiga glasfibern minskar. När viskositeten är mindre än optimal, pressas bindemedlet ur materialstrukturen under gjutning av produkter på utskjutande ytor och ribbor, vilket leder till inhomogenitet hos produkternas mekaniska egenskaper och en minskning av deras täthet. Vanligtvis väljs den optimala gjutningstemperaturen empiriskt, beroende på produktens designegenskaper, armeringstyp, bindemedel, utrustning etc. med beaktande av den specifika produktionsmiljön.

Vakuumformningsmetod

Vakuumformning används vanligtvis vid pilot- och småskalig produktion och består av tre tekniska operationer: 1) erhållande av ett ämne; 2) elastisk komprimering av detta arbetsstycke med användning av en gummipåse under vakuum; 3) härdning.

Trycket som skapas vid vakuumformning är 0,5-0,8 kg / cm2. Tekniskt utförs vakuumformning i följande ordning (fig. 5). Ett dekorativt skikt av ett polymerbindemedel appliceras på en positiv eller negativ form, vars ytor är belagda med ett släppskikt av smörjmedel eller film. Efter en viss exponering appliceras ett andra lager bindemedel och armering läggs ovanpå det i enlighet med det angivna armeringsschemat.

Vid tillverkning av stora produkter för att öka produktiviteten och minska arbetsintensiteten vid gjutning används tyger som förstärkning och mattor används som fyllmedel. Det applicerade materialskiktet rullas med en formningsvals för högkvalitativ impregnering och enhetlig densitet av strukturen längs hela sektionen av den färdiga produktväggen. Vidare upprepas appliceringen av ett lager bindemedel och armering med valsning många gånger tills en given väggtjocklek hos den gjutna produkten erhålls, men inte mer än 8-10 mm. Ett lager cellofan appliceras ovanpå det gjutna arbetsstycket, vilket ger den färdiga produkten ett gott utseende. Detta slutför den första tekniska övergången av den elastiska vakuumformningsoperationen för den preliminära produktionen av produktämnet. Det är lämpligt att peka ut den första tekniska övergången som en oberoende förformningsoperation. Detta gör det möjligt, i stället för mödosam och skadlig manuell kontaktgjutning, att organisera mycket produktiva och automatiserad produktionämnen med förformningsmetoder: lindning, centrifugal metod, sugning, sprutning etc.

Ris. 5. Vakuumformningsschema:

1 - gummimembran; 2 - produkt; 3 - form

Den andra tekniska övergången är vakuumpressning av produkten. För att göra detta täcks det resulterande arbetsstycket med ett dräneringsskikt av gummerat glasfiber och sedan ett gummilock som förseglas i kanterna och ansluts till vakuumpumpslangen. Enheten placeras i en värmekammare, varefter ett vakuum skapas under locket. Vakuumets storlek bestäms av typen av bindemedel, värmehärdningssätt och, viktigast av allt, av produktens designformer. Ju högre vakuum, desto tätare är materialets struktur, allt annat lika, desto högre hållfasthet och täthet. Emellertid begränsas vakuumets storlek av möjligheterna vakuuminstallationer... När vakuumet som används minskar, ökar livslängden för vakuumpumparna. Normalt bör mängden vakuum som skapas under locket vara minst 160 mm Hg. Konst.

Den tredje teknologiska övergången är härdning av den gjutna produkten. Det termiska läget för härdning under vakuum beror på märket på det använda bindemedlet och fastställs i varje enskilt fall av motsvarande regler för den tekniska processen.

Fördelen med vakuumformning är dess tekniska enkelhet, okomplicerade verktyg och utrustning. Den otillräckliga densiteten och den relativt låga mekaniska hållfastheten hos plast som erhålls genom vakuumformning tillåter emellertid inte att använda den för tillverkning av stora delar med en väggtjocklek på mer än 8-10 mm. Noggrannheten hos de färdiga produkternas geometriska dimensioner bestäms av noggrannheten hos motsvarande dimensioner för den tekniska utrustningen, dess styvhet och temperaturdeformationer.

Autoklav fjädrande formningsmetod

För hög precision och hållbara gjutna produkter djupa profiler och ytor med komplex konfiguration, kontakttrycket av elastisk formning, som bara skapas av vakuumet under gummilocket, är inte tillräckligt. Men närvaron av en förseglad enhetDen elastiska manteln på den gjutna produkten gör att ytterligare tryck skapas genom att öka det yttre trycket på höljet. På detta placerar inte vakuumformningsenheten i en ugn, och in i en autoklav, där, förutom den angivna temperaturregimen, högt tryck, som trycker locket mot det formade arbetsstycket, tätar den (fig. 6). Ånga, vatten eller tryckluft tillförs autoklaven, med hjälp av vilket trycket bringas till det värde som anges av de tekniska bestämmelserna.

Följande bör utföras vid elastisk formning med autoklavmetoden: tekniska stadier(övergångar): förformning av en halvfabrikat, evakuering, autoklav tryckprovning, härdning. De två sista etapperna är tekniskt kombinerade.

Arbetsstycket erhållet med en av förformningsmetoderna läggs på en styv form, dräneras med ett lager av gummerat tyg, täcks med ett gummilock, förseglas och levereras till autoklaven. Först skapas ett vakuum för att avlägsna luft under det förseglade locket. Dessutom förbättrar vakuumet kvaliteten vid impregnering från beslag, vilket förbättrar produktens täthet och mekaniska egenskaper. Efter 20-30 minuter. i autoklav stiger långsamt tryck upp till 1 atm varefter vakuumet avlägsnas och trycket stiger till det beräknade. Storleken på autoklavtrycket beror på formen produkter, tjockleken på dess väggar, förstärkningen som används, bindemedlet och tas i intervallet 5-25 kg / cm2. Produkter gjutna av autoi huvudsak har mycket hög hållfasthet egenskaper.

Ris. 6. Autoklavbildningsschema

Den elastiska formningsmetoden används näraffärer har ökat kraven på herme ticitet och styrka.

Filmgjutning är en typ av elastikgjutning. Det skiljer sig åt i stället för ett gummiöverdrag och trä trycklagren på det gummerade tyget appliceras transparent sömlöst polyvinylalkoholfilm gjord av ett ark och skräddarsydd för produktens form. Samtidigt är produktens yttre yta slät, blank, utan veck, rynkor och bubblor.

Formpressningsmetod

Denna metod är baserad på användning av en styv negativ typ (presskammare) och en elastisk (uppblåsbar) stans (fig. 7). Glasfiberproduktens yttre yta bildas av en styv yta, och den inre ytan bildas av ett elastiskt gummilock.

Ris. 7. Presskammarformningsschema:

1 - elastiskt membran; 2 - formskydd; 3 - kanal för matning av komprimerad

gas; 4 - sidoutlopp; 5 - kanal för anslutning till atmosfären

eller vakuum; 6 - kompositmaterial; 7 - dränering

Den förformade produkten placeras i en styv form, vars väggar tål höga inre tryck. Ett gummiöverdrag sätts in i arbetsstycket, fästs på balkammarens övre platta och är hermetiskt förseglat. Plattan fästes hårt i presskammaren, varefter tryckluft, ånga eller vatten tillföres presskammaren, vilket skapar ett arbetstryck av elastisk formning från 1,5 till 5 kg / cm2. Luften som återstår mellan locket och den formgjutna massan av den halvfärdiga produkten kan dock ackumuleras i stillastående zoner och, under gjutning, diffundera in i materialets struktur. Detta tillåter inte att du får en yta av hög kvalitet, densitet, täthet och påverkar den mekaniska hållfastheten negativt. Därför, för att förbättra kvaliteten på presskammargjutning, rekommenderas det att använda ett vakuumsugning av luft från under en gummistövel.

Således, teknisk struktur operationer presskammare formning ser ut så här: preliminär gjutning av en halvfabrikat, evakuering (om det behövs), injektion av arbetsmediet i presskammarens elastiska stans, härdning. Under seriell tillverkningsförhållanden tillåter denna metod dig att få produkter med hög hållfasthet och täthet.

Stela formningstekniker

För att erhålla stora produkter med hög noggrannhet i dimensioner, geometriska former och ömsesidigt arrangemang av ytor med hög kvalitet och renhet på både yttre och inre ytor, rekommenderas det att använda styva gjutmetoder.

Under styv gjutning, beroende på den strukturella komplexiteten hos produktens geometri, är densiteten och de mekaniska egenskaperna hos det färdiga materialet inte alltid desamma, men nivån på dessa indikatorer är tillräckligt hög, på grund av vilken mekanisk hållfasthet hos delar är inte mycket sämre än styrkan hos produkter som erhålls genom elastisk formning. Men med hård gjutning blir kostnaden för verktyget något mer komplicerad och dyrare. Därför rekommenderas denna metod för användning i serie- och storskalig produktion.

De strukturella kriterierna och de mekaniska egenskaperna hos plast under styv gjutning av produkter beror på vilken typ av armering och bindemedel som används, produktens konfiguration och tekniska parametrar för formnings- och härdningsprocessen. I synnerhet har produktens konfiguration en direkt inverkan på kontakttryckets storlek (fig. 8).

Ris. åtta. Teknologisystem hård

gjutning med tsulagi

Under arbetsrörelsen för det styva formningselementet, som i motsats till matrisens stans vanligtvis kallas en tsulaga, skapas det erforderliga kontakttrycket N... Dessutom, om vi antar att den vertikala komponenten i detta tryck q kommer att vara konstant i alla horisontella sektioner, d.v.s. q= const längs produktens höjd, kommer kontakttrycket vinkelrätt mot den bildade väggen att bero på vinkeln γ som bildas av normalen mot ytan av tsulagan och planet för den horisontella sektionen:

Alltså på grund av beroendet N från delens geometri och dess variabilitet även inom samma yta, bör kontakttrycket för styv gjutning q på den horisontella projiceringen av gjutytan tas som en teknisk parameter S:

var R- kraften som verkar på tsulagu.

Med en ökning av formningstemperaturen t förbättrar formbarheten, minskar mängden ansträngning R och kontakttryck av gjutning i plan q eftersom med en temperaturökning ökar bindemedlets tekniska viskositet och sammanhållning, men kvaliteten på impregnering och dess autohesion ökar. Vid förhöjda gjutningstemperaturer kan bindemedlet på grund av låg viskositet pressas ut ur materialstrukturen och dess procentandel i plasten reduceras. Av samma anledning är förstärkningsklämning, ojämn densitet och stor heterogenitet av mekaniska egenskaper i den färdiga produkten möjlig. Därför bör temperaturen regleras strikt beroende på typ av bindemedel, armering, formtryck och produktgeometri. Värdet av kontakttrycket vid styv formning har ett stort inflytande på produkternas densitet och styrka.

Kompressionsgjutning med stel formpressning

Vid kompressionsgjutning av stora produkter används stela former av negativa och positiva typer. Formens arbetsytor är täckta med ett lager anti-lim släppmedel eller film. Därefter täcks formens yta på detta sätt med ett jämnt lager bindemedel. I detta fall kan pigment läggas till bindemedlet, eftersom detta lager är dekorativt. Detta ger bra glansiga ytor i önskad färg. Efter några minuter appliceras ett lager bindemedel på vilket ett lager förstärkning eller fyllmedel läggs. Därefter erhålls ett förformat ämne genom kontakt eller annan metod och monteras i en form.

En cellofanfilm läggs på massans öppna yta, och på den finns dräneringsavskiljande lager i form av ett gummerat tyg eller ett specialtillverkat lock. Därefter installeras ett styvt metalltråg, vars arbetsyta upprepar profilen och dimensionerna för motsvarande ytor på den färdiga produkten, med hänsyn tagen till temperaturdeformationer av formen, produkten och krympfenomen etc. För den slutliga formningen av artikeln är lastningsmetoder med användning av en vakuumpåse eller en autoklavmetod kända. I båda fallen sätts ett gummiöverdrag längs tsulagans ytterkontur på och förseglas över tsulagan. I denna form matas aggregatet in i autoklaven, och då kommer trycket vid styv formning att vara lika med trycket för arbetsmediet i autoklaven, d.v.s. q=q n.

För att förbättra formkvaliteten, densitet och täthet i strukturen, förbättra renheten hos produktens yttre ytor och öka dess mekaniska hållfasthet, är det lämpligt att applicera dammsugning av formvolymen tillsammans med autoklavtryck.

Förgjutning av en halvfabrikat;

Slutlig kompressionsgjutning av produkten;

Härdning.

Under formpressning i en vakuummetod skapas ett vakuum på 400-500 mm under tätningshylsan .r t.st... Detta gör det möjligt att tillverka högkvalitativa, hållbara och exakta produkter endast med en liten väggtjocklek, eftersom det gör det möjligt att säkerställa en tillräckligt hög densitet av strukturen. Sådana produkter efter komprimering och evakuering har hög dimensionell noggrannhet och ytrenhet.

För att förbättra noggrannheten hos produkter som bildas genom kompressionsmetoden är det nödvändigt att strikt reglera förformningskriterierna (dimensioner, densitet, etc.) och de tekniska parametrarna för den slutliga gjutningen, samt applicera höga kompressionstryck, reglera arbetande rörelse tsulagi under gjutning.

Medföljande hårdmetod

När ökade krav på dimensionell noggrannhet och geometriska former ställs på produkter, rekommenderas att man applicerar metoden för att forma en torr halvfabrikat i en styv löstagbar form, följt av impregnering av materialet genom att injicera eller injicera ett bindemedel i en sluten form. Tekniskt sett görs detta enligt följande. En halvfabrikat är tillverkad av armering (eller fyllmedel) i form av en produkt. För att bibehålla formen som ges till den halvfärdiga produkten läggs några procent av ett bindemedel till strukturen för att binda förstärkningsfibrerna. Den torkade halvfabrikaten monteras i en form, vars arbetsytor är förbelagda anti-lim sammansättning. Efter att formen har stängts är den fibrösa halvfärdiga produkten innesluten i en styv volym med dimensioner och geometri av hög precision. Därefter avlägsnas luft från formen och utrymmet mellan dess ytor och fibrerna i den halvfärdiga produkten fylls med ett polymerbindemedel (genom injektion eller sugning).

Vakuumassisterad sugimpregnering kräver lämplig mögeltätning. Under verkan av ett vakuum avlägsnas huvuddelen av luften först från formen. Därefter sugs vätskebindemedlet in tills det impregnerar hela massan av den halvfärdiga produkten och börjar flöda genom dräneringsbeslaget. Munstycket, till vilket vakuumpumpen är ansluten, är belägen vid formens högsta punkt, bindemedlet matas genom rörledningen från speciella behållare till dess lägsta punkter. Efter impregnering går aggregatet till termisk härdning.

I fig. 9 visar ett diagram över impregneringen av en halvfabrikat med metoden för bindemedelsinjektion, som kan användas för het bindemedelvilken och kall härdning.

Ris. nio. Stängd hård gjutning

formerkomprimeringsmetod

I detta fall, under påverkan av tryckluft eller på annat sättharts med en initiator pumpas in i en sluten formhålighet idess bottenpunkt. Efter impregnering av massan av den halvfärdiga produkten, poly mätharts med luftinneslutningar (bubblor) pumpasgenom dräneringsnippeln installerad på formens högsta punkt,tills luftbubblor har tagits bort helt.

Därefter matas en blandning med en accelerator och en initiator in i formen. Bindemedlet förskjuter den tidigare satsen med harts och tillhandahåller kvalitetsimpregnering av materialet.

Således, den tekniska strukturen för gjutning i en stel sluten form av stora delar med injektionsimpregnering ett bindemedel kan representeras enligt följande: förformning av en halvfabrikat; injektionsimpregneringsmetod en halvfabrikat med ett bindemedel i sluten form; härdning.

Denna metod gör det möjligt att tillverka produkter med hög dimensionell och geometrisk noggrannhet och hög ytfinish. OdProdukter som bildas med denna metod kommer emellertid att ha ojämn strukturtäthet och mekaniska egenskaper. Styrkan i sådana produkter sämre än liknande delar tillverkade av com tryckstyv eller fjädrande autoklav och presskammarformning.

Nackdelen med denna metod är komplexiteten och höga kostnaderbron för den använda tekniska utrustningen.

Fiberlindning

Fiberlindning är en relativt enkel process där ett förstärkningsmaterial i form av kontinuerlig svängning (rep) eller filament (garn) lindas runt en roterande dorn. Särskilda mekanismer, som rör sig med en hastighet som är synkroniserad med dornens rotation, styr lindningsvinkeln och armeringsmaterialets position. Den kan lindas runt dornen i form av intilliggande remsor eller i något slags upprepande mönster tills dornens yta är helt täckt. Efter varandra följande lager appliceras i samma eller i olika lindningsvinklar tills önskad tjocklek uppnås. Lindningsvinkeln kan variera från mycket liten - längsgående - till stor - omkrets, d.v.s. cirka 90 ° i förhållande till dornens axel. Med "våt" lindning appliceras bindemedlet under själva lindningsprocessen. "Torr" lindning är baserad på användning av roving, förimpregnerad med harts - prepreg. Vanligtvis sker härdningen vid en förhöjd temperatur utan för högt tryck, och det sista steget i processen är att ta bort produkten från dornen.

Grundprocessen har många alternativ, varierande över ett brett spektrum av lindningens art, designfunktioner, materialkombination och utrustningstyp. Strukturerna måste lindas i form av rotationsytor, även om artiklar och andra konfigurationer inom vissa gränser kan bildas genom att komprimera en icke härdad del inuti en sluten form. Konstruktioner kan erhållas i form av släta cylindrar, rör eller rör med diametrar från flera centimeter till flera meter. Lindning kan också användas för att bilda sfäriska, koniska och geodesiska produkter. För att erhålla högtryckskärl och behållare införs ändlock i lindningen.

Nästan vilket som helst kontinuerligt förstärkande material är lämpligt för lindning, och huvudmatrismaterialen är epoxi- och polyesterhartser och vinylesterpolymerer. För lindning används maskiner av olika slag: från varianter av svarvar och maskiner med kedjedrift till mer komplexa datoriserade enheter med tre eller fyra rörelseaxlar.

Slingrande process. Slingrande metoder och system

De mest utbredda är två huvudtyper av lindningar: stolpe och spiral, som var och en ger sitt eget karakteristiska fiberarrangemang. Med polig (plan) lindning förblir dornen stationär, medan fibermatningsanordningen av hävarmstyp roterar kring längdaxeln vid en förutbestämd lutningsvinkel. Efter varje varv rör sig spindeln framåt ett avstånd som motsvarar en bredd på fiberremsan. En sådan krets kallas enlagers pollindning (fig. 10). Fiberremsorna staplas ände-till-ände en efter en annan, det färdiga skiktet består av två veck riktade i motsatta riktningar i förhållande till lindningsvinkeln.

Ris. tio. Enlagers pollindning

Vid spirallindning roterar dornen kontinuerligt medan fibermatningsvagnen rör sig ömsesidigt. Vagnens rörelsehastighet och dornens rotationsfrekvens väljs för att ge en given lindningsvinkel. I det här fallet visar sig spiralviklingen vanligtvis vara flera varv. Efter det första lindningspasset ligger fiberremsorna inte intill varandra. Flera varv krävs för att få ett upprepande mönster. Ett sådant lindningsschema visas i figur 11.

Andra lindningsmetoder används också.

Omkretslindning. Cirkulära eller cirkulära lager lindas i en vinkel nära 90° , och i ett varv rör sig mataren längs remsans bredd. Skiktet anses bestå av en vikning. De omringade skikten kan appliceras för att ytterligare förstärka eller öka styvheten hos vissa kritiska områden i cylindern.

Längsgående lindning. Denna term avser lindning i små vinklar, som kan vara i plan eller spiral. Vid mottagning av slutna tryckkärl bestäms minimivinkeln av polhålens storlek i båda ändar.

Ris. elva. Spiralskruvlindningsdiagram:

1 - dorn; 2 - lindad tejp; 3 - rulle med tejp

För tillverkning av flerskiktsprodukter från prepregs används tekniken för autoklavgjutning. Metoden fick sitt namn på grund av användningen av en autoklav, som gör det möjligt att bearbeta den yttre delen av delen vid högt tryck. Ursprungligen användes tekniken för fixering av delar vid tillverkning av flygplansprodukter. En prepreg eller ett paket bestående av flera lager placeras i formen. Tillsammans med formen placeras prepreg i en vakuumpåse, där trycket gradvis minskar. Vakuumpåseformning är en metod som härdar en artikel genom att skapa en tryckgradient i förhållande till normalt atmosfärstryck.

Autoklavformningssteg:

• Ett förutbestämt antal prepreg -lager placeras på formen.
• Härdning utförs i en autoklav under högt tryck och vid höga temperaturer.
• Härdade produkter genomgår bearbetning: rengöring, efterbehandling.

En vakuumpåse används ofta för autoklavering. Produktens huvudsakliga egenskaper bestäms av typen av påse, metoden för att lägga ut prepreg.

Specificering av teknik för autoklavformning

Användningen av en vakuumpåse gör det möjligt att få glasfiberprodukter av hög kvalitet med lågt porositetsindex. Ytan på produkterna är annorlunda hög kvalitet... Med hjälp av teknik kan stora föremål formas. Ett särdrag hos metoden är förmågan att erhålla delar med jämn tjocklek.

Tekniken har sina nackdelar: kostnaden för metoden är hög, produktionen är mödosam och är inte lämplig för massproduktion av delar. Men teknikens effektivitet är obestridlig vid tillverkning av delar av lätt glasfiber.

Det är möjligt att minska kostnaderna för produktionsprocessen och delar som tillverkas med metoden genom att automatisera enskilda operationer och mekanisera processen. För vakuumpåsar är det värt att välja andra material, vilket också påverkar kostnaden för produkterna. Silikonpåsar kan användas upprepade gånger. I produktionsprocessen är det viktigt att exakt välja temperatur och trycknivå, eftersom dessa parametrar påverkar delens egenskaper.

Det är värt att komma ihåg att användning av vakuumpåsar är förknippad med brandfara. Underlåtenhet att följa säkerhetskraven kan orsaka explosioner och bränder under autoklavgjutning. Av säkerhetsskäl kan en inert atmosfär innehållande kväve användas.