Изучение технологии формования изделий из

Полимерных композиционных материалов

Цель и задачи

Цель лабораторной работы: освоение инфузионной технологии изготовления малогабаритных деталей из стеклопластиков и получение навыков практической работы на технологическом оборудовании.

После выполнения лабораторной работ студенты смогут:

- самостоятельно выполнять весь комплекс технологических операций, связанный с подготовкой поверхности оснастки, раскроем, выкладкой, изготовлением вакуумного мешка;

- самостоятельно изготавливать составы эпоксидных или полиэфирных связующих;

- изготавливать деталь из стеклопластика для последующего его структурного анализа с целью определения фазового состава.

После выполнения лабораторных работ студенты получат навыки формирования заготовок из полимерных композиционных материалов, освоят метод вакуумной инфузии, и ознакомятся с работой  соответствующего оборудования.

Краткая характеристика процесса

Основные материалы

Ткани

При технологии формования деталей из стеклопластиков методом вакуумной инфузии используются только тканные наполнители. Наибольшее распространение получили стеклянные и углеродные ткани. В настоящей лабораторной используются стеклянные ткани. К преимуществам тканей, изготовленных из стеклянных волокон относятся:

- низкая стоимость;

- химическая инертность;

- низкая теплопроводность;

- хорошая влагостойкость;

- высокая теплопроводность;

- высокая прочность при растяжении.

Общим недостатком всех стеклянных волокон является:

- малое удлинение и, следовательно, хрупкость;

- нестойкость к истиранию;

- относительно высокая плотность 2500 кг/м³.

Свойства некоторых из стеклянных тканей приведены в табл. 2.1

 

Таблица 2.1

Физико-механические показатели стеклянных тканей

Марка ткани	Номинальная масса единицы площади, г/м^2	Номинальная толщина ткани, мм	Разрывная нагрузка Н(кгс), не менее
			Основа	Уток
Т-10	290	0,23	2450 (250)- 2940 (300)*	1323 (135)- 1568 (160)*
Т-10 (ВМП)	310	0,25	3136 (320)	1764 (180)
Т-25 (ВМП)	365	0,25-0,30*	3920 (400)- 4410 (450)*	294 (30)- 343 (35)*
Т-50	360 ± 30	0,31 ± 0,03	4704 (480)	686 (70)
Т-60	235 ± 15	0,22	2546 (260)	-
Т-15	160 ± 16	0,19 ± 0,03	785 (80)	687 (70)
Т-45	216 ± 16	0,26 ± 0,03	1176 (120)	784 (80)
Твил	100±5	0,02-0,01	1100 (100)	450(50)

 

В данной лабораторной работе студентам предоставляется право самостоятельно выбрать стеклянную ткань по критерию ее минимальной осыпаемости (чем она меньше, тем легче провести раскрой и выкладку ткани на поверхность оснастки). Наилучшими характеристиками по этому показателю обладает стеклоткань марки Твил (рис. 2.1).

Рис.2.1. Стеклянная ткань марки Твил

Связующие. В настоящей работе используются эпоксидные связующие, изготовленные в процессе выполнения лабораторной работы №1.

 

Вспомогательные материалы

Оснастка

Представляет собой форму, имитирующую геометрию формуемой заготовки на которой осуществляется выкладывание.

После окончания процесса пропитывания оснастка переносится в печь для последующего отверждения связующего и поэтому чем меньше ее масса, тем более технологична она в работе.

Антиадгезионные материалы

Поверхность оснастки полностью обрабатывается антиадгезионными материалами. На чистую, сухую, обезжиренную оснастку наносят смазку тонким слоем кистью или тампоном. Рекомендуется проверить опытным путем количество формовок без подмазывания смазки.

В качестве антиадгезивов могут быть использованы отверждаемый разделительный состав на быстроиспаряющихся растворителях Пента-120 марки П-129-4, П-129-7 ТУ 2257-041-40245042-2009, свойства которых приведены в табл. 2.2.

Основное внимание при выборе антиадгезивного материала необходимо уделять его теплостойкости, которая должна быть выше, чем температура отверждения связующего.

Толщина нанесенного слоя антиадгезива не должна превышать нескольких мкм. Время высыхания оснастки зависит от типа используемого материала и может изменяться от 1 до 10 мин.

 

Таблица 2.2

Антиадгезивные материалы Пента-120, используемые при подготовке поверхности оснастки

 

Параметр	Показатель
Рабочая температура	До 160ºС
Массовая доля нелетучих	Не менее 4,5%
Расслоение	Не более 10%
Агрегатное состояние	Раствор
Срок годности	12 мес.

 

Трубка вакуумная

Вакуумная трубка при формовании методом вакуумной инфузии одновременно выполняет две функции. Во-первых, она обеспечивает откачку воздуха под вакуумной пленкой, что и создает перепад давлений, за счет которого обеспечивается процесс пропитывания. Во-вторых, точно такая же трубка используется для подачи связующего из емкости, в которой оно было приготовлено непосредственно на собранный пакет из сухой ткани, выложенный на поверхность оснастки.

Трубка изготовлена из полиэтилена. Ее диаметр может изменяться от 8 до 16 миллиметров. Выбор диаметра полиэтиленовой трубки определяется габаритами формуемой детали и, как правило, чем они больше, тем больше и диаметр трубки.

При проведении данной лабораторной работы используется вакуумная трубка марки CCVM-PT-PE-8Х10мм.

Жертвенная ткань

Жертвенная тканьслужит в качестве разделительного слоя между выложенным на поверхность оснастки пакетом и инфузионной сеткой. Этот материал также называют еще разделительной пленкой, что полностью отражает ее основное назначение – разделить между собой формуемый пакет и вакуумный мешок со всеми вспомогательными материалами. После полного отверждения детали, жертвенная ткань удаляется (рис. 2.2).

 

 

Рис.2.2. Удаление жертвенной ткани с поверхности уже отформованной детали

 

В качестве материалов жертвенной ткани используется полиэтилен (марка жертвенной ткани «Полиплан-120» ТУ 2245-007-30189225-2015), полиэтилентерефталат («Фтороплан» ТУ 2245-008-30189225-2015), полиамид («Р-ТЕКС» марки Р60 ТУ 8388-010-30189225-2015, «Р-ТЕКС» марки Р85ПА ТУ 8388-010-30189225-2015) и некоторые др. При выполнении данной лабораторной работы используется жертвенная ткань марки CCVM-PE90-180.

Инфузионная сетка

Данная сетка также имеет название распределительной, т.к. Она используетсядля обеспечения равномерного распределения связующего по всей поверхности ткани, выложенной на оснастку.

В качестве распределительной сетки может быть использован материал марки «ПРО-СЕТ-200» ТУ 2291-012-30189225-2016. Эта сетка изготовлена из полиэфира, поверхностная плотность около 100 г/м², теплостойкость до 200°С. Такая теплостойкость позволяет ее применять при использовании большинства отечественных и импортных связующих на основе эпоксидных и полиэфирных олигомеров. При выполнении данной лабораторной работы используется сетка марки CCVM-FM-KNITW-100-1,25.

Герметизирующие жгуты

Герметизирующие жгуты одновременно используются для изготовления вакуумного мешка и для крепления вакуумной трубки.

Герметизирующие жгуты выпускают для разных рабочих температур и, как правило, они имеют разный цвет, что позволяет их не путать между собой. При выполнении данной лабораторной работы используются жгуты марки CCVM-KONTUR-15M-120C.