Термоклав

Процесс Therm-X, показанный на рисунок 4, включает использование специфической камеры давления и термоклавного резервуара в качестве средств приложения давления и нагрева. На расширение и сжатие среды в процессе Therm-X влияют жидкости, осуществляющие теплообмен, такие как пар и холодная вода, которые вводятся в среду посредством скрученных трубок. Наличие незаполненного объема резервуара не требуется, как в случае традиционного процесса формования с резиновой пробкой. Большое значение КТР создает повышение давления внутри резервуара термоклава, среда начинает течь как жидкость, когда на нее воздействует давление ниже 10 psi.

Преимущества процесса Therm-X:

• Избежание проблем, связанных с протечкой вакуумных мешков

• Применяются частички силиконового эластомера, которые можно использовать при температурах до 820°С и которые могут обеспечивать давления до 3000 psi

• Имеет меньший запас энергии, чем сжатый газ, поэтому вероятность взрыва резервуара меньше

• Когда давление снимается, силикон приобретает первоначальную форму порошка

Недостатки:

• Размер оборудования

• Стоимость

а

б

а - давление в резервуаре термоклава является функцией средней температуры среды (частиц силиконовой эластомерной резины – силиконового порошка) внутри резервуара: 1-оснастка; 2–система охлаждения; 3-напряжение переменного тока; 4-нагреватели;5-алюминиевая фольга; б - Среда обеспечивает равномерное распределение давления по всей поверхности даже самых сложных форм

Рисунок 4 - Термоклав и процесс Therm-X

К трансферным методам относятся технологии, в которых сухой технологический пакет арматуры заданной конфигурации пропитывается связующим, которое под действием перепада давлений перемещается по поверхности (объему) преформы.

Установки для rtm – процессов

RTM процессы

Англоязычное название - Resin Transfer Molding (RTM, буквально «формование перемещением смолы») (рисунок 5). Формование осуществляется в закрытых пресс-формах. Процесс заключается во впрыскивании жидкой смолы под давлением через пакет сухой армирующей ткани, расположенной между верхней и нижней жесткими частями пресс-формы.

Для осуществления процесса трансферного формования кроме пресс-формы необходимо использование специального технологического оборудования (RTM-комплекс), отвечающего за дозирование, смешение составов связующего и обеспечение давления впрыска. RTM комплексы отличаются по производительности (количество связующего, впрыскиваемого в форму в единицу времени (кг/мин)), допустимому количеству компонентов для смешения, точности дозирования компонентов.

На рисунок 5 показан RTM комплекс с термошкафом для разогрева связующих. Подогрев связующих до температуры 80°С позволяет снизить вязкость и ускорить процесс пропитки при более низких давлениях впрыска.

Принципиальная схема установки и процесса пропитки показана на рисунок 6.

Рисунок 5 - RTM-установка с термошкафом для предварительного нагрева связующего

Существует три основных разновидности RTM методов: RTM классический, Light-RTM, VaRTM.

RTM классический предполагает использование двух жестких форм (матрицы и пуансона), между которыми выкладывается преформа и производится впрыск связующего под большим давлением (обычно от 3 до 10 атм.). В зависимости от программы выпуска изделий формозадающие поверхности могут изготавливаться из металла или стеклопластика. Усилие прижима создается механической, пневматической или гидравлической системой зажимов. Формы должны обладать высокой прочностью и жесткостью, которая обеспечивается мощной рамой или изготовлением блок-формы с применением заливочных составов, например на основе полимерцементных смесей с различными наполнителями. Как правило, формы изготавливаются с системой подогрева и охлаждения с целью сокращения времени цикла пропитки и полимеризации связующего. Оснастка для RTM процесса показана на рисунок 7 и 8.

Рисунок 6 - Принципиальная схема RTM-установки

Рисунок 7 - Технологическая оснастка для реализации RTM процесса изготовления сидений спортивного автомобиля из углепластика

Рисунок 8 - Технологическая оснастка для реализации процесса RTM в виде блок-форм, залитых цементно-полимерной смесью

При данном методе получаются детали высокого качества, стабильного размера и высокой точности. При использовании гелькоутов деталь может изготавливаться сразу с красочным покрытием как внешней, так и внутренней поверхности. Чистота поверхностей детали зависит от чистоты обработки поверхности форм и может соответствовать классу А.

Light-RTM – (легкий RTM). Метод предполагает использование оснастки, состоящей из прочной нижней формы - матрицы, задающей геометрию и размеры изделию, и облегченной верхней формы – пуансона. Прижим матрицы и пуансона осуществляется с помощью вакуума.

Давление впрыска связующего снижено по сравнению с классическим RTM процессом. Пониженное давление впрыскивания смолы позволяет вместо тяжелой стапельной оснастки использовать легкую алюминиевую или композитную пресс-форму. При данном методе затраты на изготовление оснастки снижены в 1,5-2 раза.

RTM Light применяется при изготовлении изделий малыми сериями, в случаях когда необходимо сократить затраты на подготовку производства.

Процесс инфузии, характеризуется перемещением смолы в армирующем материале за счет создания вакуума в полости между формообразующей оснасткой и герметичной пленкой.

Основой установки для инфузии является вакуумный насос и арматура, обеспечивающие создание вакуума в преформе и улавливание избытка смолы. Внешний вид Infusion установки показан на рисунок 9.

Рисунок 9 - Установка для инфузии