Методы формования изделий из композитных материалов

В процессе производства, называемым формованием, составляющие изделия, армирующее вещество и матрица объединяются, и ему придается форма. Форма детали неизменна, за исключением случаев разрушающих воздействий. Для термореактивных полимерных матричных материалов процесс формования заключается в химической реакции отверждения. Для термопластичных полимерных матриц, процесс формования заключается в застывании из расплавленного состояния. Как правило, процесс осуществляется при комнатной температуре и нормальном давлении.

Ручное или контактное формование, как самый распространенный и дешевый метод создания ламината, имеет ряд серьезных недостатков:

• большое количество смолы в изделии, что приводит к его хрупкости

• сложность достижения идеальных пропорций матричного и армирующего вещества

• неравномерность толщины ламината и воздушные ловушки внутри

Всё это приводит к тому, что изделие становится хрупким, непрочным, тяжелым, не способным выдерживать механические нагрузки. Воздушные ловушки внутри ламината со временем начинают разрушать его изнутри. Более совершенные технологии формования устраняют частично или полностью недостатки ручного формования, вот некоторые из них.

Вакуумное формование

В этом процессе используется открытая оснастка, в которую укладываются компоненты композитного материала. Сверху оснастка закрывается полимерной пленкой (вакуумным пакетом) или силиконовой мембраной. Затем накладывается вакуум. Процесс может проходить при комнатной или повышенной температуре и при атмосферном давлении. Вариации этой технологии используют повышенное давление воздуха или пара с внешней стороны пленки (мембраны). 

Вакуумная инфузия (вакуумная пропитка)

Процесс вакуумной инфузии это техника, которая использует силу вакуумного давления для ввода смолы в ламинат. Материалы будущего композита выкладываются в сухом виде в оснастку, затем накладывается вакуум, до ввода смолы. Как только достигается давление вакуума, смола засасывается в ламинат по специальным трубкам. В этом процессе используется набор вспомогательных материалов и инструментов. 

Автоклав.

В процессе используется оснастка и мембрана или полимерная пленка. Материалы укладываются в оснастку, как правило, используются пропитанные волокна, препрег. Иногда используется пленка из смолы и сухие армирующие материалы. После установки мембраны, на оснастку накладывается вакуум. Конструкция помещается в автоклав, где на нее воздействуют давление и температура. 

Rtm (Resin transfer moulding) Инжекция в закрытую форму

RTM – метод производства изделий средних серий. В этом процессе связующие впрыскиваются в закрытую форму, уже содержащую сухой армирующий материал. Изделия, отформованные методом RTM, имеют две гладкие стороны и точно выдержанную форму и размер. Вариации технологии используют вакуум или давление для ввода смолы. Процесс может проводиться при комнатной или повышенной температуре.

Другие виды, такие как пултрузия, намотка, формование под давлением SMC (Sheet Moulding Compound), DMC (Bulk Moulding Compound), открытое формование (контактное формование и напыление) мы не будем подробно рассматривать, как специфические.