Технологии

Процесс производства изделий из полимерных композитных материалов. Основные технологии производства

Главная страница

/

Технологии производства

Примеры изделий:

кузова, крылья, крыши автомобилей, прицепы, ванны, желоба, мойки, бочки, баки, элементы строительных конструкций.

Процесс формования композитов ручной укладкой:

Используются армирующие материалы: маты из рубленого стекловолокна или ткани.
Материал вырезается по шаблонам.
Смола смешивается с отвердителем и наносится на волокно.
Материал уплотняется, удаляются пузырьки воздуха вручную.
Толщина изделия достигается необходимым количеством слоев.
После отверждения деталь извлекается, обрезается, при необходимости высверливаются отверстия и выполняются другие операции.

Низкие затраты на оборудование.

Подходит для крупных изделий (лодки, ветролопасти).

Универсальность и возможность создавать слоистые конструкции.

Низкая стоимость оснастки и пригодность для опытного производства.

Плюсы:

Описание

Технология подходит для изготовления единичных экземпляров и малых партий. Суть метода — послойная укладка и пропитка сухих армирующих материалов до формирования изделия заданной толщины. Формовка осуществляется вручную с помощью валиков или специальных прикаточных установок.

Контактное формование (ручная укладка)

Процесс формования композитов методом напыления:

Волокна проходят через рубильное устройство (кусочки 12−50 мм).
Отрезки вдуваются в поток со смолой и укладываются в форму распылительной системой.
Смесь уплотняется и разглаживается вручную.
Оборудование автоматически контролирует дозировку смолы и катализатора, рубку волокон.
Время отверждения зависит от температуры.

Низкие затраты на оборудование.

Подходит для крупных изделий (лодки, ветролопасти).

Универсальность и возможность создавать слоистые конструкции.

Низкая стоимость оснастки и пригодность для опытного производства.

Плюсы:

Описание

Механический процесс с автоматизированными установками, при котором смесь смолы и рубленного стекловолокна наносится на форму. Подходит для мелко- и среднесерийного производства, а также для крупных изделий, требующих высокой прочности и лёгкости.

Несмотря на то, что в данном случае подразумеваются определённые затраты на закупку специализированного оборудования для производства стеклопластика, технология производства стеклопластика напылением имеет ряд преимуществ перед технологией производства стеклопластика ручным формованием.
Технология напыления стеклопластика является ключом к созданию долговечных и прочных изделий из композитов.

Технология производства стеклопластика напылением ровинга широко используется при мелко- и среднесерийном выпуске изделий, а также при создании крупных конструкций, таких как корпуса катеров, лодок, яхт, кабины автотранспорта и железнодорожных вагонов. Метод обеспечивает сочетание лёгкости и высокой прочности изделий, что делает его востребованным в судостроении, транспорте и других отраслях, где важна надёжность при минимальном весе.

Напыление стекловолокна (Chopped Strand Spray-Up)

Процесс вакуумной инфузии:

Варианты изготовления

1) Создание формы и обработка отделяющими средствами

Создаётся форма для изделия, которая может быть выполнена из различных материалов, таких как полимеры или металл. Форма обрабатывается специальными средствами для улучшения отделения готового изделия.

2) Укладка армирующих волокон (стеклоткань, углеволокно)

Внутрь формы укладываются армирующие волокна. Это могут быть многослойные стеклоткани, углеволокно или другие композитные структуры, в зависимости от требований к прочности и характеристикам конечного изделия.

3) Накрытие формы вакуумной плёнкой

После укладки волокон форма накрывается специальной вакуумной плёнкой или мембранной, которая обеспечит герметичность и необходимое давление.

4) Создание вакуума для удаления воздуха

Устанавливается система для создания вакуума, которая удаляет воздух из формы. Это позволяет избежать образования пузырьков и пор в конечном продукте.

5) Подача смолы через порты, равномерное распределение

После достижения необходимого уровня вакуума осуществляется подача смолы в форму через специальные порты. Смола равномерно распределяется по всем волокнам, заполняя все пустоты.

6) Отверждение смолы (температура, время, химическая реакция)

После заполнения формы смола затвердевает под воздействием температуры, времени или химических реакций, превращаясь в прочный композитный материал.

Сферы применения:

Автомобилестроение (кузова, бамперы)
Автотюнинг
Спорт (корпуса спортивного транспорта, снаряды)
Медицина (протезы)
Дизайн, архитектура
Моделирование
Авиастроение
Кораблестроение
Энергетика

Минимальное содержание пустот.

Экономия смолы.

Плюсы:

! Требует бОльших финансовых затрат на оборудование и изготовление двухсторонней оснастки.

Light RTM

— метод инжекции полиэфирной смолы в закрытую форму. Отличается тем, что прижим матрицы и пуансона осуществляется с помощью вакуума, а пуансон представляет собой легкий позитивный оттиск матрицы. Разрежение создается также и в рабочей полости формы, что позволяет добиться оптимальных характеристик пропитки армирующего материала.

Flex Moulding

Изготовление детали методом инфузии при использовании инжекционной установки, которая подсоединяется через пневматические приспособления, расположенные на вакуумной плёнке или мембране многократного использования.

Описание

Метод, при котором жидкая смола пропитывает армирующий материал под действием вакуума. Создается разница давления, обеспечивающая равномерное распределение смолы и заполнение всех полостей.

Вакуумная инфузия

Примеры применения:

стеклопластиковый профиль, опоры ЛЭП, элементы ветрогенераторов, спортивный инвентарь.

1) Подача армирующих волокон

Стеклянные, углеродные или базальтовые волокна подаются в виде ровингов (пучков нитей) или матов. Смола чаще используются полиэфирные, эпоксидные или винилэфирные смолы. В них добавляют катализаторы, красители, наполнители.

2) Пропитка волокон смолой.

Волокна протягиваются через ванну со смолой, где полностью пропитываются. Для равномерного распределения смолы применяют систему роликов или вакуумное удаление пузырьков воздуха.

3) Протягивание через нагретую формовочную матрицу

Пропитанные волокна поступают в нагретую формовочную матрицу, которая придает профилю нужную форму и размер. Матрица имеет точный внутренний контур будущего изделия.

4) Отверждение при 120–150°C

В матрице под воздействием температуры (обычно 120−150°C) смола переходит из жидкого состояния в твердое. Это ключевой этап, определяющий прочность и стабильность изделия.

5) Вытягивание готового профиля

Готовый профиль вытягивается из матрицы с помощью системы тянущих роликов. Затем он охлаждается (естественным образом или принудительно).

6) Нарезка на нужные длины

Профиль нарезается на отрезки нужной длины автоматической пилой.

Описание

— это технология непрерывного производства композитных профилей (стеклопластиковых, углепластиковых и др.) с постоянным поперечным сечением. Процесс сочетает высокую автоматизацию, скорость и точность, что делает его идеальным для массового выпуска изделий (например, арматуры, балок, трубок).

Армирующие волокна проходят через ванну с жидкой термореактивной смолой, затем протягиваются через специальную фильеру, где под воздействием температуры происходит отверждение и формируется окончательная геометрия профиля.

Этапы процесса пултрузии:

Плюсы:

Экономичность для крупных партий.

Однородность свойств по длине профиля.

Минимум отходов благодаря непрерывности процесса.

Пултрузия

Bulk Molding Compound (BMC)

Материал, представляющий собой особую пасту, содержащую смолу, наполнители, армирующие волокна. BMC - материал, который может перерабатываться прессованием или инжекцией.

При прессовании используются металлические подогреваемые матрицы. Давление от 30 до 100 атм. Температура нагрева 100-160°С. Осуществляется подогрев и инициируется реакция полимеризации. При инжекционной формовке используются шнековые инжекционные машины, подающие материал в полость закрытой формы.

В дополнение SMC технологии, технология BMC получила распространение при производстве деталей сложной формы, к примеру корпусов насосов, компонентов электроприборов и т.п.

Варианты изготовления

1

пуансон

2

препрек

3

матрица

4

готовая деталь

5

выталкиватель

Сферы применения:

Грузовой транспорт, легковые автомобили, автобусы, железнодорожный транспорт, электротехника, гражданское строительство

Заключение:

Выбор технологии зависит от требований к изделию, бюджета и объема производства. Для малых серий подходит ручная укладка, для массового выпуска — SMC/BMC, а для профилей — пултрузия.

Листовой материал, содержащий смолу, наполнители и армирующие волокна. SMC — материал, который может перерабатываться прессованием при повышенных температурах 120–160 °С. С двух сторон SMC защищён прочной полимерной плёнкой, предотвращающей загрязнение и высыхание.

В отличие от тканых стекломатериалов, SMC не армирован связанными между собой стеклянными волокнами.

Из-за значительно большей, чем у BMC, длины стекловолокна, SMC имеет меньшую текучесть, но более высокие прочностные характеристики. Применение химстойких смол позволяет получать прессматериал с высокой атмосферостойкостью и долговечностью.

Sheet Molding Compound (SMC)

Плюсы:

Описание

— один из методов, использумых для переработки полимеров, в том числе, для производства изделий из стеклопластика.

Прессование предусматривает загрузку материала в пресс-форму, под действием температуры перевод материала в вязкопластичное состояние, формование изделия под действием давления и фиксацию заданной конфигурации изделия в результате ускоренной полимеризации, при повышенной температуре.

Полученное этим методом изделие, обладает формоустойчивостью при повышенной температуре и не требует охлаждения перед извлечением из пресс-формы. Пресс-материал может содержать от 30−70% связующего, и соответственно от 70−30% наполнителя. Кроме того, в состав могут входить отвердители, красители, смазывающие вещества и прочие компоненты.

Высокая прочность на растяжение, изгиб и удар благодаря армирующим волокнам

Химическая стойкость к воздействию многих химических веществ, включая кислоты, щелочи и растворители

Термостойкость, сохранение свойств в широком диапазоне температур

Электроизоляционные свойства, SMC — хороший диэлектрик

Лёгкий вес по сравнению с металлами, что позволяет снизить вес конечного изделия

Возможность формовки сложных деталей с высокой точностью

Хорошая стабильность размеров, низкая усадка

Горячее прессование

Просто укажите номер телефона и получите консультацию по стоимости своего изделия. Перезвоним в течение дня

Узнайте точную цену своего изделия