Выбор метода придания формы изделия

 

Наиболее простым способом по аппаратурно-техническому оформлению является выкладка, которая применяется для изготовления малонагруженных изделий различных габаритов и конфигураций. Процесс выкладки в большинстве случаев осуществляется вручную, особенно при получении деталей со сложной поверхностью. Он состоит из следующих основных операций (рис.4):

а) подготовка формы для выкладки 1 - удаление загрязнений, остатков отвержденного связующего, ремонт поверхностных дефектов;

 

Рис.4. Структура технологического пакета при выкладке:

1 – форма; 2 - ограничитель; 3 – антиадгезионный слой; 4- формуемое изделие; 5 - разделительная перфорированная пленка; 6 – впитывающий слой; 7 – цулага; 8 – дренажный слой; 9 - вакуумный мешок; 10 – клапан вакуумной системы; 11 – герметизирующий слой.

 

б) нанесение на поверхность формы разделительного антиадгезионного слоя 3;

в) послойная упорядоченная укладка заранее раскроенного и расшлихто­ванного наполнителя в виде тканей, лент или ровинга на поверхность фор­мы с нанесением и пропиткой связующим каждого слоя 4 и прикаткой неже­стким валиком с целью уплотнения пакета и удаления воздушных включений;

г) формирование технологического пакета, заключающееся в последова­тельной укладке следующих слоев:

- перфорированная разделительная пленка 5,

- впитывающий слой из ткани объемного плетения 6,

- перфорированная цулага 7,       

- дренажный слой 8;

д) на последнем этапе на технологический пакет устанавливается вакуум­ный мешок 9 (если последующее формование предполагает создание избыточ­ного давления на формуемое изделие) и герметизируется жгутом 11.

В качестве антиадгезионного слоя используются полимерные пленки и специальные смазки.

Нанесенные напылением или полированием парафиновые покрытия явля­ются превосходными антиадгезионными смазками для композитов, отверждающихся при температурах ниже 121°С. При более высоких температурах парафин вызывает разрушение и обесцвечивание слоистого пластика. В этих случаях рекомендуется применять фторированные углеводороды.

Сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена, используемый в ка­честве антиадгезионной смазки, образует на поверхности формы сплошную пленку. Условием эксплуатации такого покрытия является поддержание темпе­ратуры отверждения не выше 177°С; при более сильном нагреве оно разруша­ется, выделяя высокотоксичный корродирующий фтор.

Политетрафторэтилен ("тефлон") - стабильное полимерное вещество, ко­торое часто вводят в состав антиадгезионных смазок, работающих при темпе­ратуре выше 260°С, Такая смазка не образует на поверхности формы сплошной пленки, но частички "тефлона" обеспечивают надежное сухое смазывание, га­рантирующее отделение от нее отвержденного изделия.

Силиконовые смазки используются до 204°С, однако следует избегать их применения, поскольку они способствуют отслаиванию от КМ вторичных по­крытий и слоев, являясь при этом устойчивыми загрязнителями.

За рубежом выпускается антиадгезионная смазка на базе силановой смолы, которая стабильна до 482°С.

Из полимерных пленок для этих целей применяются пленки из целлофана, лавсана, ПВС, полиэтилена, полиэтилентетрофталата "Майлар", найлона и фторопласта. Использование этих пленок в качестве антиадгезионных и разделительных слоев допускается только с одним изгибом или плоских.

Раскрой наполнителя производится согласно карте раскроя, обеспечивающей максимальный КИМ.

Послойная укладка выкроек должна производиться в строгом соответствии со схемой выкладки, определяющей расположение каждой выкройки на по­верхности формы и направление армирования в каждом слое. При укладке с перекрытием его величина определяется из условия равной прочности одно­слойного ПКМ и соединительного шва на сдвиг.

При выборе материала для изготовления формы одним из основных крите­риев является соответствие температурных коэффициентов линейного расши­рения этого материала и ПКМ.

По значению этого коэффициента ближе всех к композитам стоит сталь. Она обладает и другими ценными свойствами: превосходной износостойкостью, способностью работать при повышенных температурах и хорошей теплопроводностью.

Наиболее благоприятными для изготовления форм свойствами характеризуется керамика. Она имеет самый низкий коэффициент теплового расширения, а по теплостойкости почти не отличается от закаленной инструментальной ста­ли. Однако при температуре окружающей среды керамика хрупкая. Она должна быть защищена от повреждений в процессе обработки - например, стальным кожухом.

Стальные формы с керамическими вставками и без них наиболее широко применяются в производстве высококачественных композиционных материа­лов. Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения керамические вставки обеспечивают высокую точность укладки в форме компонентов слои­стого пластика. Такие формы очень удобны для производства больших партий соотверждаемых конструкций, в которых клеевой шов отверждается одновре­менно с пластиком. Однако дороговизна этой оснастки требует достаточного объема производства изделий, при котором амортизация ее стоимости сохранит конкурентоспособной цену на выпускаемую продукцию. В противном случае для изготовления форм желательно использовать менее дорогие материалы.

Алюминиевые формы относятся к наименее дорогой оснастке, изготовляе­мой из литых и ковких металлов. Несмотря на то, что алюминий имеет луч­шую теплопроводность, чем сталь, полученные из него формы менее долго­вечны и, кроме того, обладают слишком большим температурным линейным расширением.

Получаемые гальванопластикой никелевые формы, используемые более 20 лет, представляют собой плотную конструкцию без пор, с хорошо отполиро­ванной формующей поверхностью. Температурный коэффициент линейного расширения никеля того же порядка, что и у стеклопластиков. Такие формы ус­пешно применяются для формования различных деталей самолетов.

Для успешного применения форм из сталистого чугуна требуется, чтобы толщина всех стенок была почти одинаковой, иначе при термообработке форм, конфигурация и поперечное сечение которых резко изменяются, литой металл может растрескаться или покоробиться. Теплопроводность сталистого чугуна сравнительно низка. В местах изменения толщины стенок формы температура может колебаться в широких пределах, что затрудняет контроль процесса от­верждения формуемого композита.

Легкоплавкие сплавы, фазовые изменения которых происходят выше тем­ператур отверждения ПКМ, обычно отливают в заранее подготовленные корковые формы и гальваноформы.

Для изготовления оснастки из слоистых пластиков может быть использо­ван любой из описанных материалов.