4.2. Технология изготовления корпусных конструкций стеклопластиковых судов
Для изготовления корпусных конструкций стеклопластиковых судов применяются следующие основные методы формования изделий:
– контактный;
– метод напыления;
– вакуумный метод;
– метод прессования;
– метод намотки;
– метод протяжки.
4.2.1. Контактный метод формования
Этот метод основан на свойстве материалов армированного стеклопластика принимать при изготовлении изделий любую форму, которая после отверждения связующего (полимеризации) остается неизменной.
Он заключается в последовательной укладке предварительно пропитанных связующим слоев стеклоармирующего материала (стеклонити, стеклоткани, стеклохолсты и др.) на заранее подготовленную форму, либо укладке, пропитке связующим и прикатке с помощью катков каждого слоя.
Контактное формование – наиболее простой метод изготовления изделий из стеклопластика, не требует высокой квалификации рабочих, больших затрат на оборудование, является наиболее распространенным. Данный метод обеспечивает, по сравнению с другими, самые высокие показатели стеклопластика. Применяется, в основном, для индивидуальной и мелко-серийной постройке малых судов.
К недостаткам контактного метода формования можно отнести – участие большого числа рабочих в процессе формования, большую трудоемкость при сравнительно неблагоприятных условиях труда.
Последовательность операций при контактном формовании приведена ниже.
77
Подготовка формы. Контактное формование производится как в матрице, так и на пуансоне. Выбор вида формы зависит от того, какой из сторон требуется придать наилучший внешний вид и наиболее точные обводы. Сторона формуемой конструкции, соприкасающаяся с поверхностью формы, точно воспроизводит эту поверхность как по обводам, так и по качеству отделки.
Для единичной и мелкосерийной постройки формы обычно изготавливают из гипса, древесины, картона, цемента и ряда других материалов, имеющих не высокую стоимость.
Для серийной постройки используются, в основном, металлические или стеклопластиковые формы (рис.4.7), не теряющие прочности и жесткости при многократном использовании и не нуждающиеся в постоянном подновлении из-за недостаточной стойкости как предыдущие.
Рис.4.7. Стеклопластиковая матрица на кантователе
Нанесение разделительного слоя. На поверхность формы наносится разделительный слой в виде эмульсии (раствор ПВС) или поливиниловой пленки, назначение которого – предотвращение прилипания формуемого стеклопластикового изделия к форме.
78
Нанесение декоративного слоя. Для первого так называемого декоративного слоя при формовании применяют связующее со всеми добавками и красящим пигментом, приготовленное заранее. Связующее наносят на форму пульверизатором, валиками или кистями равномерно по всей поверхности от ДП к бортам вдоль формы. Для получения поверхности хорошего качества, декоративный слой наносят за два приема с перерывом, необходимым для желатинизации первого слоя. Общая толщина декоративного слоя при таком нанесении обычно около 1 мм. После нанесения второго слоя также необходима выдержка до желатинизации, чтобы при укладке стеклонаполнителя не был нарушен декоративный слой (рис.4.8).
Рис.4.8. Матрица с нанесенным декоративным слоем (гелькоутом)
Формование изделия. При наличии в корпусе формуемого изделия гофров, уступов, реданов и т.п. в углы уступов на форме укладывают стекложгут, тщательно пропитанный связующим (обязательно с пигментом). Заполнение впадин позволит не допустить образование в этих местах воздушных пузырей или отслаивания, возникающих вследствие усадки
79
стеклопластика при полимеризации, а также из-за трудностей укладки в углах стеклоармирующего материала.
После укладки жгутов наносят тонкий слой связующего и укладывают первый слой, предварительно раскроенного, стеклоармирующего материала вдоль корпуса формы. Укладку ведут сначала по бортам, а затем по дни- щу (рис.4.9). Величина перекроя по пазам и стыкам должна быть 20-30 мм. При укладке стекломатериала его необходимо тщательно разглаживать, избегая образования складок. Одновременно с укладкой стекломатериал пропитывают ранее нанесенным связующим. Тщательность пропитки обеспечивает качество стеклопластика. Излишнее количество связующего также влияет на прочность формуемого изделия. В декоративных целях в качестве первого слоя часто используют стеклосетку, которая хорошо укладывается и пропитывается.
Рис.4.9. Контактное формование корпуса
После укладки и пропитки первого слоя необходимо сделать выдержку до желатинизации связующего 1-1,5 ч. для предотвращения сдвижки первого слоя и повреждения декоративного слоя.
По истечение времени наносятся новый слой связующего и укладывается следующий слой армирующего материала. Все последующие слои укладывают и пропитывают так же, как и первый без перерыва до требуемой толщины (но не более 10 мм).
80
При изготовлении изделия толщиной более 10 мм необходимо делать перерыв до отверждения связующего, т.к. большое выделение тепла, вызываемого экзотермической реакцией полимеризации, может вызвать деформацию конструкции. При формовании, после перерыва, стеклопластик очищается от пыли, тщательно прошкуривается и наносится свежее связующее. Излишний стеклоармирующий материал обрезается до полимеризации.
Отформованное изделие выдерживается в форме до полной полимеризации при температуре 18-20oС в течение 2-5 суток. Процесс отверждения можно ускорять путем нагрева сухим горячим воздухом, инфракрасными лучами, электронагревательными приборами и т.п. (рис.4.10).
Рис.4.10. Выдержка отформованных корпусов в термокамере
Извлечение конструкции из формы. В каждом конкретном случае сроки извлечения готовых конструкций устанавливаются технологическим процессом или технологии в зависимости от условий хранения и режима термообработки.
Надлежащая подготовка поверхности, а также оптимальная конструкция формы гарантируют правильное отделение от нее готовой конструкции. Однако ни одна отформованная конструкция сама по себе не отделяется от формы, поскольку под ней образуется значительный вакуум и очень плотный контакт с формой. Не следует отчаиваться, если поверхности трудно отделить.
81
Необратимое прилипание формованного изделия к поверхности случается крайне редко даже при небрежно нанесенном разделительном слое (рис.4.11).
Рис.4.11. Извлечение корпуса из матрицы
Для облегчения выемки изделия в ряде случаев целесообразно видоизменять матрицу, делая ее разъемной (рис.4.12). Пуансон, в случае сложной конфигурации формуемого изделия, целесообразно изготавливать из гипса, с последующим его разрушением. В целях облегчения извлечения изделия из формы, в места трудного отрыва через специальные штуцеры подводится горячая вода или воздух под давлением.
Рис.4.12. Извлечение корпуса из разъемной матрицы
Во всех случаях необходимо соблюдать предельную осторожность с целью не повредить наружную поверхность и целостность отформованной
82
конструкции. Оставшуюся пленку разделительного слоя необходимо удалить с наружной поверхности не позднее чем через 3-4 суток, т.к. удаление ее после этого срока затруднено.