Метод вакуумной инфузии

Формование с применением вакуума используют, когда нужно создать механическое давление на изделие во время цикла его производства. Используя такой процесс, можно изготовить изделие высшего качества, в частности изделия из карбона. Рассмотрим технологию вакуумной инфузии, а также ее преимущества и недостатки перед ручным формованием.


Если в создаваемом изделии будет присутствовать лишняя смола, то у детали будет больше свойств смолы (ломкость), это плохо. Например, содержание смолы в изделие приготовленном методом ручной формовки, превышает 100% веса ткани по отношению смоле. В то время, как прочные материалы, которые применяются для космических целей, содержат всего 40% смолы. Это позволяет максимизировать физические свойства материалов, таких как карбон, получая хорошие прочностные характеристики к весу.

Чтобы “отжать” излишки смолы в домашних условиях, используют способ вакуумного формования с применением вакуумного мешка. Такой метод с позволяет добиться результата в 50-60% содержания смолы в готовом изделии, что очень даже не плохо.

В отличии от промышленного метода, где для достижения высокой эффективности используются автоклавы (поднимают температуру и давление 2-3Атм), вакуумное формование в домашних условиях оказывает давление равное одной атмосфере. Как это происходит ?

Когда установлен вакуумный мешок, то давление с одной и другой стороны мешка равно атмосферному давлению. Для создания вакуума из мешка откачивается воздух. Давление внутри мешка становится отрицательным, а атмосферное давление снаружи остаётся прежним. Именно этот дифференциал давления обеспечивает однородную механическую силу зажима, которая и выдавливает лишнюю смолу и воздух. Получается своего рода пресс.

---

Вакуумная инфузия в домашних условиях

Итак, матрица обработана разделительными составами, на ней выложены армирующие материалы и нанесли смолу (точно также, как в методе ручного формования). Если дальше следовать по этому методу, то мы должны выгонять воздух твердым валиком. В методе вакуумной инфузии все иначе.

Жертвенный/разделительный слой. Так называется следующим слой, который необходим для того, чтобы можно было снять последующий впитывающий слой и подготовить изделие к последующим работам.
Тип разделительного слоя выбирается в зависимости от поверхности структуры и количества содержания смолы, которое должно иметь изделие. Например, если нужно, чтобы внутренняя поверхность подходила под окрас или для нанесения следующего слоя, то используют жертвенную ткань пил-плай (peel-ply). Она позволяет проходить лишней смоле, которая содержится в армирующем слое во впитывающий слой. На сильных изгибах необходимо оставлять излишки этого материала, в противном случае он может помешать хорошо отформовать изделие.

Перфорированная плёнка. Если необходимо получить гладкую поверхность, то используют разделительную плёнку. Она позволит избытку смолы проходить, в то время как не перфорированная плёнка удержит смолу в армирующем материале.



Впитывающий слой. Он поглощает лишнюю смолу из армирующего слоя проходящую через жертвенный слой. Также он служит для равномерного распределения вакуума в пределах вакуумного мешка.




Вакуумная плёнка. Следующим слоем необходимо наносить вакуумную плёнку, то есть поместить изделие в мешок. Сделать это можно несколькими способами:

1. Окружить деталь вакуумной плёнкой со всех сторон (поместить форму и ламинат под плёнку целиком). Такой способ подходит только для слишком маленьких изделий.
2. Закрепить вакуумную пленку по периметру изделия к отбортовке при помощи герметизирующего жгута. Применимо, когда матрица имеет неровную поверхность и была изготовлена с отбортовкой. Пленку необходимо укладывать с 30-40% запасом, чтобы она не порвалась от натяжения в момент производства и смогла хорошо прижала армирующие материалы к изогнутым поверхностям. Из за избыточного размера при закреплении вакуумной плёнки по периметру образуется карман, который тоже необходимо проклеить герметизирующим жгутом.
3. Проложить пленку по размеру формы, когда матрица имеет плоскую поверхность.

---

Преимущества и недостатки вакуумной формовки

Единственный недостаток метода - необходимость в относительно дорогостоящем оборудовании и оснастке. Поэтому производство первых изделий обходится гораздо дороже, чем в методе ручной формовки, но через время происходит окупаемость.

Почему вакуумная, а не ручная формовка ?

1. Вакуумная формовка лучше удаляет воздух попавший между волокон и слоёв, что положительно сказывается на прочности изделия.
2. Метод вакуумной инфузии способствует лучшей пропитки композитного материала. 
3. Уменьшение эмиссии вредных веществ (меньшая токсичность).
4. Экономия времени производства деталей.
5. И главное, что формование с применением вакуума, оптимизирует отношение армирующего материала к смоле. А это повышенная прочность изделия, экономия смол и сил (конструкции типа “сэндвич” могут изготавливаться в один прием).

---

Заключение

На первый взгляд вакуумное формование с использованием плёнки может показаться чрезвычайно сложным процессом, однако все проще, чем кажется.
Если говорить о действительно качественной детали для тюнинга автомобиля, то изготовить хорошую внутреннюю поверхность используя метод ручной формовки невозможно. Получить качественный карбон в домашних условиях можно только с помощью вакуумного формования.

---

Источник фото:

• Формование с применением вакуума с сайта pro-tuning.info
• Вакуумная инфузия с сайта pro-tuning.info