4.2.3. Вакуумный метод формования

Данный метод формования изделия из стеклопластика нашел широкое применение для изготовления небольших лодок и различных корпусных конструкций (обтекателей, резервуаров, емкостей и др.). Сущность метода

85

заключается в использовании вакуума, создаваемого между двумя жесткими формами, для пропитки заранее уложенного сухого стеклохолста или стеклоткани.

Для изготовления изделий данным методом требуется наличие двух жестких форм – матрицы и пуансона, причем жесткость их должна обеспечить постоянный по всей форме зазор. Как правило, формы изготовляют из металла.

Технологический процесс формования изделия заключается в следующем. На пуансон наносят разделительный слой, затем укладывают стеклонаполнитель требуемой толщины (стеклохолст, стеклоткань или их композицию) и закрывают матрицей, на которую также предварительно нанесен разделительный слой. Взаимное расположение пуансона и матрицы должно быть строго фиксировано, что достигается конструкцией установки (наличием специальных направляющих, фиксаторов и т.п.).

Поскольку укладывание стекломатериала на пуансон, при формовании крупногабаритных изделий, представляет определенные трудности, целесообразно применять специальные заготовки из раскроенного стекломатериала в виде полос и слоев, что значительно упрощает процесс.

М

Рис.4.15. Вакуумное формование

ежду формами с помощью вакуумного наноса создается разрежение, под действием которого связующее засасывается в форму и пропитывает при этом стекломатериал (рис.4.15). Для получения качественной пропитки сле-дует обеспечить температуру не ниже 20- -22^oС, тщательно следить за вязкостью

связующего и регулировать скорость его подъема, которая зависит от марки и вязкости смолы, температуры процесса, толщины изделия и качества стекломатериала.

86

Одновременно с созданием вакуума между формами целесообразно подавать связующее под давлением от 0,1 до 0,2 МПа, зависящим от вязкости смолы и толщины изделия.

Полностью пропитанный стекловолокнистый материал выдерживают в течение времени, необходимого для полимеризации, зависящего от марки смолы и продолжительности термообработки. По окончании процесса полимеризации формы раскрывают и из них извлекают изделие.

Сложность вакуумного метода формования, трудность регулирования равномерной укладки стекломатериала, высокая стоимость оборудования, сложность изготовления спаренных форм ограничивают возможность его применения. Однако при массовом изготовлении в совокупности с другими методами целесообразно использовать и вакуумный.

4.2.4. Метод прессования

При изготовлении корпусов малых судов методом прессования для армирования применяют стеклоткани, стеклохолст или их композицию. В тех случаях, когда решающее значение имеет стоимость изделия, целесообразно применение рубленного стекловолокна – при изготовлении палуб, переборок и других плоскостных конструкций судов.

Стеклохолст или стеклоткань укладывают предварительно пропитанными, рубленое стекловолокно пропитывают с помощью установки для напыления стеклопластика. Можно применять и укладку предварительно раскроенных и пропитанных пакетов стеклоткани или стеклохолста.

Прессование эластичным пуансоном. Схема установки для изготовления из стеклопластика корпуса судна или корпусных конструкций с применением эластичного пуансона и сама установка изображены на рис.4.16 и рис.4.17.

В качестве материала для эластичного пуансона могут быть применены различные материалы, не обладающие адгезией к смолам, но с высокими

87

прочностными характеристиками (термостойкие резины, эластичные ткани и т.п.).

Рис.4.16. Принципиальная схема установки для изготовления корпусов судов методом вакуумного прессования эластичным пуансоном

1 – вакуум-насос; 2 – буферная емкость; 3 – ва-куумметр; 4 – ловушка связующего; 5 – шланги; 6 – струбцины; 7 – матрица; 8 – эластичный пуансон; 9 – стеклоармирующий материал; 10 – рамка эластичной диафрагмы; 11 – резино- вая прокладка

Рис.4.17. Установка для вакуумного прессования эластичным пуансоном

Прессование с помощью эластичного пуансона производится двумя способами:

– создается вакуумное разрежение в пространстве между поверхностью формы и эластичным пуансоном, который под действием атмосферного давления обжимает предварительно пропитанный армирующий материал, уложенный в жесткую форму:

– создается необходимое давление путем нагнетания воздуха через штуцер в крышке формы на эластичный пуансон.

В обоих случаях формования должна быть обеспечена полная герметичность.

88

Для обеспечения вынимания изделия из формы на нее наносится разделительный слой. Если эластичный пуансон изготовлен из материала имеющего адгезию к связующему, в качестве разделительного слоя при-меняется целлофан или другая антиадгезионная эластичная пленка.

Типовой процесс изготовления корпусной конструкции с применением эластичного пуансона состоит из следующих операций.

Укладка стекломатериала и антиадгезионной пленки. На подго-товленную поверхность формы укладывают предварительно пропитанный стекломатериал либо пакетом, либо слой за слоем. При укладке его прикатываю к форме роликами. На стекломатериал укладывают антиадгезионную пленку.

Укладка пуансона. Укладывают эластичный пуансон, закрепляя по контуру и обеспечивая герметичность соединения.

Формование. В первом случае формования, в пространстве между пуансоном и формой создается вакуумное разряжение и под действием атмосферного давления пуансон равномерно прижимает стекломатериал к форме. Полимеризация изделия проходит при поддержании постоянного вакуума. Время выдержки зависит от температуры и свойств применяемой смолы. По истечению этого времени вакуум снимают, изделие вынимают из формы и направляют на окончательную полимеризацию.

В

Рис.4.18. Способ прессования эластичным пуансоном под давлением

1 – стеклоармирующий материал; 2 – форма;3 – ме-таллический каркас; 4 – плита; 5 – эластичный пуансон

о втором случае формования в пространстве между плитой формы и эластичным пуансоном создается давле-ние до 0,4 МПа (рис.4.18). Под действием давления эластичный пуансон прижимает стекломатериал к форме. С целью луч-шего удаления из стеклопластика воздуха целесообразно между формой и пуан-соном создавать некоторый вакуум.

Полимеризацию должна проходить при поддержании постоянного давления.

89

Применение эластичного пуансона позволяет получать изделия с хорошими поверхностями, высокими механическими характеристиками, уменьшать трудоемкость работ и улучшать условия труда по сравнению с контактным методом. Однако стоимость оснастки и оборудования возрастает.

Прессование жестким пуансоном. В связи с тем, что стекло-армирующий материал обладает малым относительным удлинением (2-4%), процесс прессования изделий жестким пуансоном заключается в придании окончательной формы, предварительно раскроенному, пропитанному связующим и уложенному в форму стекломатериала и в его уплотнении вручную с целью удаления воздушных пузырей.

Укладку стеклоармирующего материала удобней производить на пуансоне, после чего на него опускают матрицу. Матрицу с пуансоном изготовляют из металла с полированными поверхностями. Получаемое при этом изделие должно иметь такую форму, чтобы его плоскости располагались к направлению прессования под углом не менее чем 15^o.

Давление, необходимое для прессования, составляет 0,1-1,5 МПа в зависимости от применяемого связующего. Прессование производят либо весом формы, либо на гидравлических прессах, позволяющих одновременно осуществлять подогрев до температуры 60-100^oС.

Данный способ обеспечивает высокую производительность, удовлетворительные условия труда и высокое качество изделий при получении хороших наружных поверхностей. Применяется в массовой и крупносерийной постройке.

Данный метод также является основным для изготовления изделий из термопластов (изделия отделки судовых помещений, изделия фурнитуры и др.).