книги / Технология композиционных материалов

3 .3 .1 .3 . Пресс-камерное формование

При формовании этим методом заготовка, обычно препрег или многослойная с сотовым наполнителем, располагается в замкнутой полости между жесткой (матрица) и эластичной (оболочка, чехол) частями пресс-формы. Эластичный резиновый чехол, заполненный при формовании сжатым воздухом, паром или горячей водой, созда­ ющими давление, является пуансоном. Обогрев осуществляется либо в термошкафу, куда загружают всю установку, либо паром или горя­

Выкладка заключается в послойной укладке заготовок из во­ локнистого наполнителя в форму. Этим методом можно изготовлять изделия простой формы практически любых размеров. Однако выклад­ ка не получила широкого применения, так как очень сложно полу­ чить материал с постоянным содержанием матрицы и с высоким объемным содержанием волокон. Материал имеет низкие физико-меха­ нические показатели, так как невозможно дать высокое давление при формовании. Способ требует больших затрат ручного труда.

3.3.1.5. Формование методом намотки

Намотка представляет собой метод формования изделий из ком­ позиционных волокнистых материалов путем наматывания нити, жгу­ та, ленты или ткани на вращающуюся или неподвижную формообразую­ щую оправу с последующим отверждением изделия на оправке. Намотка может проводиться как предварительно пропитанным связующим (преи­ мущественно термореактивным) волокнистым материалом, так и непропитанным. Поэтому методы намотки делятся на так называемые "мок­ рые” и ”сухие”. Наибольшее распространение получил "мокрый" метод.

Методы намотки позволяют:

-выбрать оптимальную структуру материала в зависимости от требуемых свойств конечного изделия;

-максимально реализовать высокую прочность наполнителя и получить материал с хорошими характеристиками;

-автоматизировать процесс формования и получить изделия со стабильными свойствами.

Кнедостаткам метода можно отнести следующие:

1)зависимость скорости процесса от температуры и скорости отверждения, она обычно невалика для низкотеплостойких полиэфир­ ных смол;

2)трудность обеспечения постоянного сечения изделий по дли­ не, за исключением сравнительно простых форм - круглой, квадрат­ ной и некоторых других;

3)необходимость использования для получения изделий только жгутов и нитей.

В качестве полимерных матриц используются композиции на ос­ тове поливиниловых эфиров и эпоксидных смол. В настоящее время разрабатывается технология формования профильных изделий з приме­ нением полисульфона, полиэфирсульфона, пластифицированного поли­ амида.vАктуальными являются поиск и применение связующего со скры­ тым отвердителем, полимеризующимся при действии ультрафиолетового излучения за доли секунды.

Разработаны меюды получения изделий, сочетающие наг.члл/ спи­ рального или продольно-поперечного слоев и протяжку. В лаборатор­ ных условиях получена лопасти ветряных двигателей, имеющих слож­ ный профиль поперечного сечения из материала со сложной схемой ар­ мирования, полуфабрикаты для листовых автомобильных рессор, имею­ щих криволинейную поверхность и переменное поперечное сечение.

3 .3 .1 .6 . Прессование

Прессование зак лючается в пластической дефор тации материала при одновременном воздействии на него тепла и даыения и последую­ щей фиксации формы изделия. Проводится, как правию, в пресс-фор­ мах, конфигурация полости которых соответствует конфигурации из­ делия.

Рис.3.6. Схема получения прессматериала: / - катушка с волок­ нистым наполнителем; 2 - ванна пропиточная; J - шахта сушиль­ ная; 4 - валки тонущие; 5 - устройство для рубки; 6 - тара

приемная

6

Необходимое давление формования обеспечивается прессами, на которые устанавливаются пресс-формы. Помещенный в пресс-форму хо­ лодный или подогретый пресс-материал разогревается до рабочей температуры в подогреваемой пресс-форме (рис.3 .6).

силиконовые, кремнийорганические каучуки имеют коэффициент теплово­ го расширения (13-18)*1СГ5 К”1.

При этом методе пакет препрега вместе с эластичным элементом помещается в металлическую оформляющую полость. При повышении тем­

ложении внешнего давления, как это делается при автоклавном формо­ вании. Применяется метод для формования изделий сложной формы, на-

пример At = 24*10“® К-1 ; сталь 12,2*10"® К"1.

3 .3 .1 .8. Центробежное формование

сил, в зависимости от вязкости системы, происходит перераспреде­ ление наполнителя и его миграция к поверхности формы, в резуль­ тате чего повышается твердость поверхности изделия. Наличие рав­ номерного поля центробежных сил позволяет в наиболее мягких усло­

зующих используют композиции на основе ненасыщенных полиэфиров, но могут применяться и эпоксидные смолы, отверждающиеся при ком­ натной температуре.

Достоинства метода - сравнительно низкая стоимость прессформ, инжекционных устройств; возможность автоматизации процесса; экологическая чистота, обусловленная тем, что связующее на всех этапах процесса находится в закрытом от окружающей среды объеме; возможность получения крупногабаритных изделий, например мало­ мерных судов, кузовов легковых автомобилей и т .д .

пресспорошков и слоистых материалов с ориентированным расположе­ нием волокон. Микронеоднородность структуры волокон вызывает не­ однородность прочностных характеристик изделий. Коэффициент вари­ ации по прочности достигает 20-30 %.

Для получения небольших по размеру, но сложных по форме де­ талей из композита, в которых невысокая степень армирования и произвольная ориентация волокон не препятствуют получению требу­ емых механических характеристик, часто применяют термопласты.

При получении изделий методом литья под давлением необходи­ мо учитывать, что выбор прессматериала зависит от назначения из­ делия; степень наполнения отражается на величине усадки и физико­ механических характеристик; сочетание рубленого волокна с диспер­ сными наполнителями приводит к ухудшению свойств композиционно­ го материала.

3 .3 .1 .I I . Пултрузия

Пултрузия - процесс, в котором волокна и пластичный материал матрицы одновременно истекают из фильеры, причем упрочняющие во­ локна при этом вытягиваются, а пластичный материал матрицы выдав­ ливается. В резулъгате получаются однонаправленные волокна в плас­ тической матрице. Этот процесс может быть непрерывным, а попереч­ ное сечение истекающего материала зависит от используемой фильеры (рис.З.Э).

Рис. 3.9. Основные элементы технологической линии для получения од­ нонаправленных профильных изделий: / - нитетракт; 2 - ванночка пропиточная; J - связующее; if - нагреваемая фильера; 5 - термока­ мера; 6 - протягивающее устройство; 7 - профильное изделие

Основные с'ГЭДИИ этого процесса:

- пропитка связующим пучка волокон;

Рис.3.10. Формование с помощью

3 - трехслоиный пластик пос­ ле пропитки и отверждения;

Ц - армирующий материал; 5 - форма

3. Повышая температуру, отверждают пакет и получают изделие, содержащее в центре слой пенопласта.

При формовании с помощью вспененного слоя применяют сухой армирующий наполнитель в виде ленты, ткани, матов; смолы в жид­ ком состоянии, в качестве среды - преимущественно пористый ма­ териал.

Этот процесс характеризуется простотой технологии, позволя­ ет получать трехслойные легкие и жесткие конструкции. Применяет­ ся для формования изделий сравнительно простой формы.

3.4. Технологические материалы, используемые при формовании ПКМ

В зависимости от особенностей и назначения технологические материалы можно разделить на следующие группы:

1.Пленки для изготовления вакуумных мешков.

2.Герметизирующие материалы, из которых изготовляются жгу­ ты, ленты с двусторонним нанесением липкого слоя для создания контакта между пленкой вакуумного мешка и основанием приспособ­ ления для получения равномерного давления в зонах радиусных пе­ реходов.

3.Различные пористые материалы, служащие для создания рав­ номерного давления при вакуумировании мешка и обеспечения благо­ приятных условий работы пленок вакуумных мешков.

4.Разделительные пленки и смазочные материалы, обладающие противоадгезионными свойствами.