При производстве изделий из полимерных композиционных материалов необходимо уделить особое внимание выбору технологии производства. От данного решения зависит не только экономическая составляющая, но и качество конечного изделия.

Специалисты нашей компании помогут Вам с выбором технологии производства, а также подберут необходимые материалы и оборудование.

Позвоните нам, и у Вас не останется сомнений в правильности Вашего решения!

РУЧНОЕ ФОРМОВАНИЕ

Производство изделий методом ручного (контактного) формования является базовым процессом производства изделий из полимерных композиционных материалов. К плюсам данного метода можно отнести простоту технологии и минимальные затраты на подготовку и проведение процесса формования (нет необходимости в закупке дорогостоящего оборудования). Минусом данного метода является низкое качество конечного изделия — высокое содержание смолы, а, как следствие, высокий вес и низкие прочностные характеристики. Данный метод получил широкое распространение в производстве крупногабаритных изделий, к которым не предъявляются высокие требования по физико-механическим свойствам. В основном технология применима к единичным изделиям или мелкосерийному производству.

При данном процессе формования предварительно раскроенный армирующий материал укладывается в форму, обработанную разделительным агентом и покрытую гелькоутом для создания защитного слоя конечного изделия. После этого армирующий материал пропитывается подготовленным эпоксидным составом (смола и отвердитель) вручную — при помощи кисти или валиков. До момента отверждения необходимо уплотнительным валиком «прокатать» всю поверхность изделия. Если этого не сделать, то в конечном изделии возможно наличие пузырьков воздуха, негативно влияющих на его качество. После отверждения происходит съем изделия из формы и дальнейшая механическая обработка.

ВАКУУМНОЕ ФОРМОВАНИЕ

Производство по технологии вакуумного формования обеспечивает более высокое качество конечно изделия по сравнению с классическим ручным методом.Основное отличие от контактного метода состоит в том, что после пропитки армирующего материала эпоксидной системой, на оснастку, при помощи герметизирующего жгута, крепится вакуумный мешок. За счет создаваемого вакуумным насосом разряжения из ламината удаляются пузырьки воздуха и излишки смолы. В остальном процесс идентичен методу ручного формования.К плюсам данного метода можно отнести простоту технологии и минимальные затраты на подготовку и проведение процесса формования (нет необходимости в закупке дорогостоящего оборудования). Более высокое качество конечного изделия, по сравнению с контактным методом.Минусом данной технологии является ограниченное время на создание вакуумного мешка и, как следствие, высокие требования к квалификации персонала.

ВАКУУМНАЯ ИНФУЗИЯ

Технология производства изделий методом вакуумной инфузии получила широкое распространение среди производителей изделий из полимерных композиционных материалов. Основными причинами популяризации данной технологии является низкая стоимость оборудования (в сравнении с автоклавным методом и RTM-технологией), а также высокое качество конечного изделия и возможность формования крупногабаритных изделий при относительно небольших временных затратах.Вакуумная инфузия — закрытый процесс формования.На подготовленную оснастку укладывается предварительно раскроенный армирующий материал. Набор толщины конечного изделия осуществляется сразу, на этапе укладки армирующих тканей, путем выкладки требуемого количества слоев ткани или с использованием сэндвич-структур — пенопласта или сотовых панелей. Вместе с армирующим материалом укладывается набор вспомогательных расходных материалов. Будущее изделие накрывается вакуумной пленкой и крепится к фланцам оснастки при помощи герметизирующего жгута. К вакуумному мешку, через установленный вакуумный порт, подключают вакуумный насос, чтобы убедиться в правильной сборке пакета и отсутствии утечек воздуха. Обнаруженные утечки необходимо устранить на данном этапе, так как после подачи смолы процесс будет необратим.Благодаря созданному разряжению, предварительно дегазированная смола, по вакуумной трубке поступает в вакуумный мешок. При использовании проводящей сетки смола наиболее быстро и равномерно пропитывает слои армирующего материала. После пропитки всех слоев линию подачи смолы перекрывают, при этом вакуум оставляют включенным. Таким образом, исключается наличие воздушных включений в конечном изделии. В зависимости от типа эпоксидной смолы и требуемого конструктива, изделие может быть дополнительно отверждено в печи или в автоклаве. В линейке материалов для вакуумной инфузии, поставляемых нашей компанией, присутствуют высокотемпературные расходные материалы для процессов постотверждения.При использовании данной технологии обеспечивается высокий конструктив конечного изделия за счет качественного соотношения смолы и армирующего материала. Воздушные включения и излишки удаляются из армирующего материала путем постоянно поддерживаемого вакуума. Процесс полностью обратим до момента подачи смолы. Таким образом, нет ограничений по времени при сборке вакуумного мешка.

ИНЖЕКТИРОВАНИЕ В ФОРМУ (RTM-процесс)

RTM-процесс (Resin Transfer Molding) — процесс подачи (инжекции) смолы в закрытую форму. Классический RTM подразумевает использование алюминиевых матрицы (нижняя часть) и пуансона (ответная часть). При производстве по RTM-технологии обеспечивается глянцевая поверхность с обеих сторон.Предварительно раскроенный сухой армирующий материал укладывается в подготовленную форму. Закрытие формы фиксируется либо крепежными болтами, либо смыкание формы происходит в прессе. В последнем варианте целесообразно использование пресса с плитами нагрева, для равномерного прогрева связующего в процессе инжектирования смолы. Для подачи смолы используется специальное инжекционное оборудование, обеспечивающее качественное смешение компонентов, подогрев подающих магистралей и необходимое давление смолы на выходе. После раскрытия формы изделие отправляют на участок механической обработки.Преимуществом данной технологии является возможность производства изделий различной геометрической формы за одну инжекцию, что позволяет исключить необходимость склеивания высоконагруженных элементов, и, как следствие, повысить физико-механические свойства изделия. Данная технология применима при среднесерийном производстве высоконагруженных конструктивных элементов.

АВТОКЛАВНОЕ ФОРМОВАНИЕ

Процесс производства деталей автоклавным методом проходит при высоком давлении и температуре, что позволяет получить изделия высокой прочности. Основное развитие автоклавная технология получила благодаря использованию конструкций из углепластика в аэрокосмическом секторе и авиастроении, за счет низкого веса и высоких физико-механических свойств конечных изделий.Предварительно раскроенный препрег или многослойный пакет из препрега на основе углеродных волокон укладывают в форму, к которой при помощи термостойкого герметизирующего жгута крепят в вакуумный мешок. За счет использования вакуумного насоса в вакуумном мешке создается разряжение и удаление воздушных включений из ламината. Далее, изделие на специальной тележке, перемещающейся по рельсам, загружается в автоклав. Не отключая вакуум, в автоклаве создают избыточное давление и нагрев до температуры отверждения препрега. Использование вакуумного насоса позволяет свести пористость ламината к минимуму, что гарантирует высокое качество конечного изделия.Использование автоклавной технологии позволяет производить крупногабаритные изделия, к которым применяются самые высокие требования по качеству. Данный метод малопригоден для крупносерийного производства и находит большее применение в производстве небольших партий высококачественных изделий. Минусом автоклавного метода является высокая стоимость самого автоклава, а также наличие ручного труда, что требует высокой квалификации персонала.

ФИЛАМЕНТНАЯ НАМОТКА

Технология филаментной намотки заключается в нанесении волокон, пропитанных в ванне со смолой, или намотке препрега на вращающуюся оправку, в точном соответствии заданным требованиям. За правильность намотки волокон отвечает специальное программное обеспечение, при помощи которого создается рабочий цикл.В специальный стеллаж (шпулярник) устанавливаются бобины с ровингом, в соответствии с требованиями к ширине наматываемой ленты. Волокна формируются в ленту и попадают в ванну со смолой, где пропитываются эпоксидным связующим (или любой другой системой смол). На выходе из пропиточной ванны излишки смолы снимаются с пропитанного материала и попадают обратно в ванну. Количество связующего в волокнах, а также натяжение нитей регулируется с высокой точностью, в соответствии с техническими требованиями Заказчика. Пропитанные волока наматываются на вращающуюся оправку под разными углами. Затем происходит набор толщины создаваемого изделия. Возможность полного контроля процесса намотки и задания большого количества параметров гарантирует высокое качество конечного изделия.При помощи технологии филаментной намотки создаются тела вращения различной формы: цилиндрической, конической, оживальной. На станках намотки возможно производство баллонов, емкостей и цистерн для воды и сжиженного газа; производство трубопроводов; изготовление деталей для аэрокосмического и авиационного сектора. При использовании данной технологии для производства баллонов высокого давления используют многошпиндельные версии станков для обеспечения крупносерийного производства.

ПУЛТРУЗИЯ

Пултрузия — процесс, который используется для производства непрерывного армированного композиционного материала с постоянным поперечным сечением.
Стандартно, в качестве армирующего материала используется стеклоровинг (стекломат, стекловуаль), а в качестве связующего — полиэфирная смола. Выбор данных материалов обусловлен их невысокой стоимостью, что имеет принципиальное значение при непрерывном производстве профилей (стержней, труб, пластин, уголков, коробов и т.д.).
Непрерывный стеклоровинг (мат, нить, ткань или вуаль) разматываются со шпулярника и помещаются в ванну со смолой. Конструкция ванны обеспечивает тщательную пропитку армирующего материала. Смола может содержать наполнители или добавки, в зависимости от требований к конечному изделию. Пропитанный армирующий материал проходит через специальные валки на выходе из ванны, для удаления излишков смолы. Далее материал проходит через нагреваемую формообразующую фильеру для получения требуемой геометрии изделия. В фильере происходит полимеризация профиля, благодаря нагреву, осуществляемого электрическими ТЭНами. Тянущее устройство (захваты) обеспечивает непрерывное вытягивание профиля из фильеры. Полученное изделие разрезают с помощью пилы (резака), установленной в конце пултрузионной линии. Скорость процесса, усилие тянущих устройств, нагрев фильеры, а так же длина отрезаемого изделия регулируются и задаются с помощью системы управления.

Пултрузия — высокосерийное производство различных профилей постоянного поперечного сечения. Преимуществами данной технологии являются высокая скорость и непрерывность производства, низкая стоимость связующих, высокая коррозионная стойкость и низкий вес (по сравнению с металлами), низкий тепловой коэффициент линейного расширения и хорошие электроизоляционные свойства. К минусам данной технологии можно отнести высокую стоимость фильеры и, соответственно, высокую себестоимость конечного продукта при небольшой серии, а так же ограниченность производства — для производства изделия другой геометрии или размеров необходима новая фильера.

Компания «Современные полимерные технологии» предлагает полный спектр материалов и оборудования для реализации данных технологий на Вашем производстве.

Описывается способ отверждения композиционных материалов, осуществляемый путем ступенчатого нагревания и выдержки до получения отвержденного композиционного материала. Нагревание осуществляют от комнатной температуры до 128 - 132 o C со скоростью 0,8 - 1,2 o C/мин, выдерживают при этой температуре 28 - 32 мин, после чего нагревают до (175 1) o C со скоростью 1,8 - 2,2 o C/мин, причем в ходе нагревания и выдержки на температурах изотерм проводят постоянное измерение величин электропроводности и тангенса угла диэлектрических потерь, а процесс отверждения завершают при достижении постоянных во времени значений указанных величин. Технический результат - упрощение процесса, повышение качества материала за счет достижения беспористости матрицы - связующего ЭНФБ и проведения режима отверждения композитов по режиму получения беспористой матрицы. При этом полимерные материалы визуально однородны по объему, имеют стабильную (99%) степень отверждения. 4 табл.

Изобретение относится к области получения композиционных материалов на основе эпоксифенольного связующего марки ЭНФБ, которые могут найти применение при получении препрегов. Связующее ЭНФБ состоит из смеси следующих компонентов: эпоксинаволачной смолы ЭН-6, анилинофенолформальдегидной смолы СФ-341 А, фурфурилглицидилового эфира ЭФУ, катализатора УП-605/3 и спирто-ацетоновой смеси (Технологическая инструкция ТИ 59-1004-82. Приготовление, контроль качества и хранение связующих 5-211Б, ЭНФБ. Копия выписки прилагается). Известен режим автоклавного формования углепластика КМУ-4 на связующем ЭНФБ /Технологическая инструкция ТИ 59-1004-82. Режим автоклавного формования углепластика КМУ-4 на связующем ЭНФБ п/я А-3396), который является наиболее близким по технической сущности способом отверждения композиционного материала на основе эпоксифенольного связующего ЭНФБ путем ступенчатого нагревания и выдержки до получения отвержденного композиционного материала. Согласно известному способу проводят нагрев до (801) o C за 20-30 мин при создании вакуума 0,08-0,09 МПа (0,8-0,9 кгс/см 2) с последующим выключением вакуумного насоса и соединением вакуумной системы с атмосферой, дальнейшим подъемом температуры до второй температурной точки (1107 o C) в течение 10-15 мин при достижении давления к этому времени 0,6 МПа (6 кгс/см 2), подъемом температуры до третьей температурной точки, изменяющейся в зависимости от типа наполнителя (1655 o C) для КМУ-4 или (1755 o C) для КМУ-43 с выдержкой на данной точке в течение 6 ч. То есть, нагрев в среднем осуществляют со скоростью 2-3 o C/мин с выключением вакуума в интервале 80-175 o C с общим циклом термообработки порядка 7 ч. Охлаждение проводят со скоростью 0,5-1,0 o C/мин до 40-50 o C под давлением не менее 0,25 МПа (2,5 кгс/см 2). Недостатком данного способа является длительный цикл отверждения (порядка 7 ч) и возможность получения некачественного материала из-за его прогрева на высокой технологической скорости на участке гелеобразования в температурном интервале 80-175 o C с выключением вакуума при нарастающем давлении, что может привести к запиранию летучих, образующихся в процессе реакции отверждения (поликонденсации) внутри материала, и их последующему взрывному выходу, вызывающему коробление получаемого ПКМ. Кроме того, для разных типов наполнителей используется различная температура максимального отверждения, что делает режим неприемлемым для других видов наполнителей, причем длительное время термообработки при температуре максимального отверждения может вызвать дополнительную порчу материала вследствие термодеструкции. Предлагаемым изобретением решаются следующие задачи: упрощается технология получения композиционных материалов на основе связующего ЭНФБ за счет возможности проведения режима отверждения с использованием одной и той же температуры отверждения для различных видов наполнителей, сокращения в два раза режима отверждения по сравнению с прототипом. При этом материалы получаются гарантированно без пор и воздушных включений со стабильной степенью отверждения 99%. Снижаются трудоэнергозатраты. Для достижения этого технического результата в способе отверждения композиционных материалов на основе эпоксифенольного связующего ЭНФБ, осуществляемого путем ступенчатого нагревания и выдержки до получения отвержденного композиционного материала, осуществляют нагревание от комнатной температуры до 128-132 o C со скоростью 0,8-1,2 o C/мин, выдерживают при этой температуре материал в течение 28-32 мин, затем нагревают до (175 2) o C со скоростью 1,8-2,2 o C/мин, выдерживают при этой температуре до получения отвержденного материала, причем в ходе нагрева и выдержки материала при данных температурах проводят постоянное измерение величин электропроводимости и тангенса угла диэлектрических потерь, а процесс отверждения завершают при достижении постоянных во времени значений указанных величин. Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. В печь со смотровым окном, нагреваемую по заданному режиму, помещают бюкс с 1 мл связующего ЭНФБ и электрофизическую ячейку в виде высокой стеклянной пробирки с вставленными в нее двумя медными электродами (диаметр рабочего электрода - 1 см), расстояние между электродами - 1 см), куда заливают связующее ЭНФБ в количестве 30 мл. Смотровое окно печи позволяет визуально наблюдать картину отверждения материала. Тонкий слой связующего в бюксе с открытой поверхностью позволяет имитировать слой связующего на стеклоткани, вид продукта между электродами электрофизической ячейки - толстый слой связующего в многослойных композитах или монолитных толстостенных изделиях. Бюкс и ячейку с образцом связующего ЭНФБ нагревают по режиму: со скоростью 1,0 o C/мин до 130 o C с выдержкой на этой температуре в течение 30 мин, со скоростью 2,0 o C/мин до температуры максимального отверждения 175 o C с выдержкой на этой температуре до достижения постоянных значений электропроводимости G, контролируя конец отверждения по достижении постоянных значений тангенса угла диэлектрических потерь (tg ). Продукт отверждения визуально однороден, монолитен, без воздушных включений и пор. Данные электрофизического анализа отверждения связующего ЭНФБ по данному режиму представлены в таблице 1. Как видно из данных таблицы, значения G и tg стабилизируются через 192 мин нагрева. Дальнейшее нагревание в течение 60 мин не изменило показаний электрофизических параметров, что говорит о полном протекании отверждения при 192 мин нагрева. Изменение электропроводимости от ее максимального значения 3,300 S (65 o C) в конце отверждения произошло на 3 порядка: 0,0036 S (175 o C), что говорит о глубоком отверждении материала и его высоких диэлектрических свойствах. Условия отверждения связующего ЭНФБ по этому режиму приведены в таблице 2, опыт 5. Аналогично этому примеру проведения оптимального режима отверждения связующего ЭНФБ проведена серия экспериментов проведения режима отверждения связующего ЭНФБ для обработки условий, не вызывающих визуальной порчи материала при наименьшем времени термообработки, т.е. оптимальная скорость V 1 подъема температуры до температуры изотермической ступеньки Т 1 , температура изотермы Т 1 , o C, время выдержки на ней 1 , скорость нагрева V 2 до температуры максимального отверждения температуры изотермы Т 2 . Из таблицы 2 видно, что однородный материал получается при минимальных граничных условиях термообработки (опыт 4): скорости V 1 = 0,8 o C/мин, Т 1 = 128 o C, 1 = 38 мин, V 2 = 1,8 o C/мин и при максимальных граничных условиях термообработки (табл. 2, опыт 6): скорости V 1 =1,2 o C/мин, T 1 =132 o C, 1 = 32 мин, V 2 = 2,2 o C/мин. Как видно из данных таблицы 2 (опыты 2, 3, 7-10), изменение V 1 на 0,05 o C/мин; температуры первой изотермы Т 1 на 3 o C; V 2 на 3 o C/мин и времени изотермы 1 на 3 мин вызывает образование воздушных включений и пор в связующем ЭНФБ. Нагрев со скоростью 0,5 o C/мин до Т 1 с выдержкой на ней в течение 30 минут и дальнейший подъем температуры со скоростью 2,0 o C/мин до температуры максимального отверждения дает однородный материал, но время отверждения затягивается. На основании вышеизложенного установлены следующие границы предельных значений условий отверждения: V 1 = 0,8-1,2 o C/мин, 1 = 28-32 мин, V 2 =1,8-2,2 o C/мин, Т 1 = 128-132 o C. Для удобства отсчета при дальнейшем проведении эксперимента были выбраны оптимальные параметры (табл. 2, опыт 5): V 1 = 1,0 o C/мин, Т 1 =130 o C, 1 = 30 мин, V 2 = 2,0 o C/мин. Пример 2. На основе связующего ЭНФБ (ТИ 59 1004-82) и углеродной ленты ЛУП-02 (ТУ 6-06-31-218-78) готовят заготовку препрега. Из углеленты вырезают полоску длиной 50 см и шириной 4 см. Полоску пропускают через пропиточную ванну со связующим ЭНФБ, соединяют с фторопластовой лентой такого же размера и пропускают через регулирующий отжимной валик (натяжение ленты 19 нм), после чего со скоростью 2,0 м/мин заготовка протягивалась через три зоны подсушки по лентотракту термостатируемой печи, температура которых составила 60-75-50 o C. Углелента, пропитанная связующим ЭНФБ плотностью 1,03 г/см 3 , исходной концентрации 55% и подсушенная в трехзонной печи, анализировалась на содержание связующего: содержание летучих в растворимой части, которые составляли, соответственно, мас.%: 36; 2,0; 95, затем тройным слоем наматывались на стеклянный стержень. На нее накладывался медный электрод, заложенный между двумя слоями стеклоткани Т-10-80 (ГОСТ 19170-73), пропитанной также ЭНФБ и подсушенной по тем же зонам 60-75-50 o C трехзонной печи. Затем, снова три слоя препрега на основе углеленты ЛУП-02 тройным слоем наматывались поверх медного электрода и стеклоткани Т-10-80. От медного электрода и от самого препрега на основе ЛУП-02 и ЭНФБ, составляющего собой электроизмерительную ячейку, протягивались провода в экранированной и фторопластовой оболочке для их подключения к измерителю типа Е-7-8. Стеклоткань Т-10-80 служила изолятором медного электрода от наполнителя-углеленты ЛУП-02, которая сама обладает высокой электропроводностью, что может исказить измерения электрофизических параметров при отверждении связующего или сделает их невозможными, если ее не изолировать. Обеспечить надежную изоляцию можно лишь с использованием не менее 2-х слоев стеклоткани Т-10-80. При более тонкой изоляции возможно замыкание между металлическим электродом и углелентой. Изготовленную ячейку помещают в середину печи, задают нагрев от комнатной температуры со скоростью 1,0 o C/мин до 130 o C, выдерживают на 130 o C в течение 30 мин, далее нагревают со скоростью 2,0 o C/мин до 175 o C и выдерживают на этой температуре до достижения сначала постоянных значений электропроводимости, а затем и тангенса угла диэлектрических потерь. Данные электрофизических измерений представлены в таблице 3. Как видно из данных таблицы 3, препрег на основе ЛУП-02 и ЭНФБ также отверждается на три порядка ниже по значениям электропроводимости от ее максимума, т.е. так же, как и само связующее: углепластик обладает высокими диэлектрическими свойствами. Однако, влияние наполнителя оказывается на времени отверждения, которое составляет 210 мин, т.е. на 18 мин больше времени отверждения чистого связующего ЭНФБ. Таким образом, введение неразрушающего электрофизического контроля позволяет точно определить время отверждения и выдержку его на температуре отверждения, не позволяя ни передерживать, ни недодерживать материал на температуре максимального отверждения, а следовательно, и получать изделия высокого качества. Образцы пластика исследовались на глубину отверждения методом экстракции в спирто-ацетоновой смеси (1: 2). Данные из трех параллелей показали устойчивую степень отверждения по массе препрега, которая составила 99%. Пластик после отверждения - монолитен, без расслоений. Пример 3. Для оценки режима отверждения композиционного материала на связующем ЭНФБ с другим наполнителем - стеклотканью Т-10-80, т.е. приемлемости режима в случае разных наполнителей, готовится образец препрега на основе Т-10-80 и ЭНФБ. Стеклоткань Т-10-80 в течение 1 ч прогревают в термопечи при 100 o C для удаления следов влаги. Затем стеклоткань пропитывают 10 мин в том же связующем ЭНФБ, подсушивают на воздухе в течение 10 мин, нарезают слоями 10х10 мм каждый, берут по 4 слоя для 3-х образцов. Один помещают между электродами прижимной ячейки с диаметром рабочего электрода 4 мм, два других подвешивают в свободном состоянии рядом с ячейкой в середине печи. Провода от ячейки подсоединяют к измерителю типа Е-7-8 и под контролем электрофизического метода проводят нагрев образцов по заданному режиму: от комнатной температуры со скоростью 1,0 o C/мин до 130 o C с выдержкой на 130 o C в течение 30 мин и далее, нагревая образцы со скоростью 2,0 o C/мин до 175 o C с выдержкой на этой температуре до достижения сначала постоянных значений электропроводимости, а затем тангенса угла диэлектрических потерь. Данные измерений электрофизических параметров представлены в таблице 4. Как видно из данных таблицы 4, полное отверждение пластика на основе Т-10-80 и ЭНФБ наступает через 196 мин прогрева по заданному режиму. Образец также проходит отверждение на три порядка ниже от максимального значения электропроводимости. Степень отверждения, измеряемая методом экстракции в спирто-ацетоне в аппарате Сокслета трех образцов, отвержденных по данному режиму, как и в опыте на примере 3, показала устойчивое значение 99%. Стеклопластик после отверждения также монолитен, без расслоений. Таким образом, способ получения отвержденного композиционного материала по изобретению, включающий двухступенчатый режим отверждения, позволяет независимо от условий загрузки, вида наполнителя, получать визуально однородные по объему полимерные материалы: стекло- или углепластики со стабильной степенью отверждения порядка 99%, а также сократить почти в два раза длительность отверждения при получении композиционного материала, что в свою очередь существенно сократит трудо-энергозатраты. При этом упрощается и технология получения КМ на основе ЭНФБ.

Формула изобретения

Способ отверждения композиционного материала на основе эпоксифенольного связующего марки ЭНФБ, включающий ступенчатое нагревание компонентов материала от комнатной температуры до максимальной температуры отверждения и выдержкой на ней до получения отвержденного материала, отличающийся тем, что вначале компоненты нагревают до Т 1 = 128 - 132 o C с скоростью V 1 = 0,8 - 1,2 o C/мин, выдерживают при Т 1 в течение 1 = 28 - 32 мин, после чего нагревают до максимальной температуры отверждения (175 1) o C со скоростью V 2 = 1,8 - 2,2 o C/мин, причем в ходе нагревания проводят постоянное измерение величин электропроводимости и тангенса угла диэлектрических потерь, а процесс отверждения завершают при достижении постоянных во времени значений указанных величин.

Для повышения качества изделий используют способ ваку-умно-автоклавного формования. Процесс формования осу­ществляется под действием высоких давлений сжатых газов или жидкости на формуемое изделие, вакуумируемое на форме

Рис. 2.13. Схема формования в автоклавах и гидроклавах:

/ - автоклав; 2 - резиновый чехол; 3 - формуемое изделие; 4 - форма; 5 -

плита; 6 - прижимное устройство; 7 - тележка; 8 - винтовой зажим

Ластичным мешком и помещенное в автоклав. Схема вакуум -по-автоклавного формования показана на рис. 2.13.

Автоклавы являются наиболее универсальным оборудова­нием при изготовлении изделий из композитов. Автоклав - герметичный сосуд большого объема, в котором можно созда­вать значительные избыточные давления рабочего тела (возду­ха, инертного газа, азота) в диапазоне от 1 до 3,0 МПа при температурах 150...380 °С. Характеристики автоклавов, приме­няемых в отечественной промышленности, представлены в табл. 2.4.

Таблица 2.4 Технические характеристики автоклавов

Автоклав включает в себя системы подачи рабочего тела в камеру, разогрева до требуемой температуры, регулирования рабочего давления, вакуумную, аварийную для сброса давле­ния, систему автоматизированной записи параметров, а также противопожарную систему (рис. 2.14).

Наличие теплоизоляции корпуса позволяет в процессе ра­боты избежать его разогрева, обеспечивает необходимый запас прочности стенок и нормальную температуру производствен­ных помещений. Температуру в автоклаве повышают после откачки воздуха и заполнения его рабочим телом. Давление в автоклаве снижают только при охлаждении изделия до темпе­ратуры 60...70 °С. Автоклав охлаждается за счет принудитель­ного теплообмена рабочего тела и водяного теплообменника. Температуру отверждаемого изделия измеряют в необходимых точках с помощью хромель-копелевых термопар. Для равно­мерной передачи необходимого давления на формуемый пакет

2.4. Формование с эластичной диафрагмой

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

материала используют вакуумные мешки, герметично закры­вающие формуемое изделие на оправке и соединенные ваку­умной системой автоклава.

Рис. 2.14. Схема автоклава:

/ - теплоизолирующий тепловой корпус; 2 - электронагреватель; 3 - крышка загрузочного люка; 4 - рельсовый путь; 5 - формуемое изделие; 6 - вакуумный мешок; 7 - вакуумная система; 8 - ресивер с азотом; 9 - азотная станция; 10 - вентилятор системы теплообмена; 11 - теплообменник

Процесс вакуумно-автоклавного формования (схема подго­товки формы, порядок укладки слоев пакета заготовки, герме­тизация формы) во многом сходен с вакуумным формованием.

Автоклавный способ формования применяют для изготов­ления конструкций любой формы и габаритов (если позволяют размеры автоклава и не происходит разрушения эластичной диафрагмы под действием внешнего давления).

Вакуумно-пресс-камерное формование

Этот способ основан на передаче давления прессования воздуха через эластичную диафрагму к заготовке, уложенной на жесткую матрицу-форму. Внутренняя поверхность изделия оформляется матрицей, а внешняя - резиновым мешком и цулагой (рис. 2.15). Укладку пакета из ПКМ на форму осу­ществляют вручную с помощью приемов, описанных выше.

Эластичный мешок закрепляют на основании формы, при этом образуется герметично замкнутый объем. Цулагу жестко скрепляют с формой накидными прижимами. Прессование

осуществляется при подаче в мешок сжатого воздуха. Под давлением мешок растягивает­ся в камере и плотно прижи­мается с одной стороны к уло­женной на форме заготовке, а с другой стороны - к поверх­ности цулаги. После чего мат­рицу подвергают нагреву, и изделие отверждается. Режи­мы термообработки и прессо­вания определяются свойства­ми компонентов ПКМ, кон­струкцией и габаритами изде­лия. Обычно давление прессо­вания в камере не превышает 0,5 МПа. Во избежание изме­нения формы готовое изделие охлаждают под давлением, а затем снимают с формы.

Из-за разности давлений внутри эластичного мешка и ок­ружающего воздуха форма испытывает значительные нагрузки. Поэтому формы для пневматического формования делают более прочными и жесткими, чем при вакуумном формовании.

Этим способом можно формовать практически любые во­локнистые и слоистые материалы.

2.5. Особенности конструирования деталей с учетом

технологии контактного формования и формования

с эластичной диафрагмой

Может показаться, что изменить конфигурацию или тол­щину нового изделия достаточно просто. Однако при формо­вании деталей в открытой форме эти изменения необходимо осуществлять с учетом всех возможных последствий.

1. Перед формованием детали материал необходимо уло­жить в форму строго в соответствии с ее очертанием. При наличии острых углов (угол 90° без закруглений) маты не закрывают всю поверхность формы, и за наружным смоляным слоем около углов образуются пузырьки воздуха. При наличии

2.5. Особенности конструирования деталей

внутренних прямых углов, выполненных без закруглений, ма­териал не будет прилегать к поверхности формы. Если же форма имеет наружные прямые углы, КМ также не сможет их плотно охватить.

Для предотвращения этих явлений рекомендуется закруг­лять внутренние и наружные углы по радиусу 3,00... 10,00 мм. В этом случае КМ будет полнее следовать очертанию формы, т.е. драпируемость будет лучше. Места резких переходов по­верхности являются зонами концентрации высоких напряже­ний, где может происходить расслоение и растрескивание ма­териала. Очевидно, что в конструкциях следует избегать таких мест и предусматривать самоупрочняющиеся переходные участки умеренного изгиба.

2. Для изменения толщины изделия, формуемого в откры­той форме, следует увеличить (или уменьшить) число слоев материала. При необходимости резких изменений слои следует тщательно укладывать точно в соответствии с очертанием формы, что, однако, увеличивает затраты на ручной труд. В местах утолщений происходит концентрация напряжений и, как следствие, расслоение материала. Поэтому надо избегать появления таких высоконапряженных зон. С этой целью реко­мендуется толщину изделия изменять постепенно, укладывая слои материала ступенчато или как кровельную черепицу.

3. Наиболее удобным для формования следует считать круг­лое отверстие; самым неудобным - отверстие с острыми неза­кругленными углами. Для предотвращения роста напряжений рекомендуется увеличивать радиусы закруглений в углах, а толщину изделия в острых углах увеличивать постепенно или предусматривать фланцы вокруг отверстий.

4. Изделия из ПКМ часто получают соединением несколь­ких отдельных деталей. Поэтому в зависимости от прочности (от большей к меньшей) следует различать соединения: нахлес-точные, работающие на сдвиг; стыковые; косые нахлесточные, работающие на раздир (на расслаивание).

Нахлесточные соединения являются самыми легкими и ши­роко используемыми при изготовлении деталей из ПКМ (рис. 2.16, а). Их форма и особенности нагружения (на сдвиг) предполагают применение клеев, что обеспечивает максималь­ную прочность соединения. Разрушение нахлесточного соеди-

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

нения под действием напряжений сдвига происходит тогда, когда при возрастании нагрузки оно начинает работать на раздир.

При увеличении нагрузки происходит поворот места соеди­нения, при этом действующие силы располагаются на одной оси (см. рис. 2.16, а). Этот поворот приводит к изгибанию материала и расслаиванию его на концах нахлеста. Если нагрузки продолжают расти, расслаивающие напряжения могут превысить адгезионную прочность, и соединение быстро разрушится. Од­нако если края нахлеста скошены, жесткость конструкции умень­шается и в результате повышается прочность соединения без увеличения площади его поверхности. Более того, при надлежа­щей подготовке материалов можно получить еще более высокие значения прочности при той же поверхности сдвига, выполнив соединение деталей вскос ("в ус") (см. рис.2.16, б).

Рис. 2.16. Примеры технологических соединений при склеивании

материалов:

а - нахлестанное; б - вскос (в "ус"); в - стыковое: 1 - слой клея;

2, 3 - жесткие материалы; 4 - промежуточный слой

Стыковое соединение со слоем клея и промежуточными слоями используют при склеивании жестких материалов, оно работает только на растяжение (рис. 2.16, в). Прочность его обычно колеблется от низких до средних значений, и ее легко

Соединение, работающее на раздир, представляет собой конструкцию, в которой напряжения концентрируются вдоль линии, по которой один склеиваемый материал отгибается от другого, в результате чего в материалах возникают неуравно­вешенные растягивающие напряжения (см. рис. 2.16, в). В таком соединении под нагрузкой оказывается только тот учас­ток клеевого шва, который находится в точке расслаивания, а остальные участки шва остаются ненагруженными до тех пор, пока до них не дойдет зона расслаивания.

5. Минимальный угол технологического уклона должен со­ставлять 2° (нулевой уклон - только в разъемных формах). Поднутрения не желательны, допускаются только в разъемных и резиновых формах.

6. Минимальную реальную толщину изделий при формова­нии ручной укладкой слоев следует задавать 0,8 мм, при на­пылении - 1,5 мм. Максимальная реальная толщина, в прин­ципе, не ограничивается, но с учетом отверждения должна составлять 8... 10 мм. Стандартная разнотолщинность: при фор­мовании ручной укладкой слоев - от +0,8 до -0,4 мм и при напылении - от +0,64 до -0,64 мм. Максимальное увеличение толщины не ограничивается.

2.6. Формообразование да

1. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Пропитка под давлением

Сущность этого метода формования заключается в том, что связующее подают под давлением к нижнему отверстию формы и постепенно оно заполняет пространство между матрицей и пуансоном, вытесняя воздух из материала, уложенного на мат­рицу (рис. 2.17).

Рис. 2.17. Схема пропитки пакета материала под давлением:

/ - пуансон; 2 - пакет материала; 3 - матрица; 4 ~ бачок со связующим;

5 - установка для подогрева органического теплоносителя; 6 - компрессор

Способность смолы растекаться в замкнутом объеме формы под действием давления используют для изготовления изделий с простой симметричной формой. Этот способ формообразо­вания позволяет получать конструкции с высокой точностью геометрических размеров, постоянной плотностью по объему материала стенки, при этом стенка драктически не будет иметь пустот или местных расслоений. Такие требования необходимо выполнять, например, при изготовлении различных типов об­текателей ЛА. В этой области метод и получил наиболее ши­рокое применение.

Способ изготовления форм для пропитки отличается от способа изготовления форм для контактного формования, он более трудоемкий, поскольку требуется обеспечить с высокой точностью зазор между матрицей и пуансоном, равный толщи­не стенки изделия. Поэтому для изготовления металлических и неметаллических форм, применяют модель из того же мате­риала и с такой же толщиной стенок, как и у изделия. Эту модель обычно формуют на гипсовой оправке, и она является точным объемным макетом поверхности изделия. Одновремен­но модель служит технологической оснасткой для изготовления нижней части формы (матрицы) и верхней части (пуансона).

2.6. Формообразование давлением

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Толщины стенок матрицы и пуансона для конкретного изделия определяют экспериментальным путем.

Подготока поверхностей матрицы и пуансона заключается в нанесении антиадгезивных смазок или разделительных пле­нок так же, как и в случае контактного формования. Сухой армирующий материал выкладывают на матрицу до закрытия ее верхней частью формы и свинчивания.

Перед пропиткой материал, уложенный между позитивной и негативной формами, следует высушить. Для сушки через форму пропускают поток горячего воздуха, подаваемый от ка­лорифера. В некоторых случаях для малогабаритных изделий осуществляют "промывку" армирующего материала той же смолой, которая входит в состав связующего. Таким образом удаляют пузырьки воздуха из материала и тем самым устраняют опасность образования в изделии незаполненных смолой участ­ков. Однако для крупногабаритных изделий операция "про­мывки" экономически не выгодна.

Давление связующего в процессе пропитки, воздействуя на стенки матрицы и пуансона, расширяет зазор между ними и способствует равномерному заполнению связующим армирую­щего материала. Поэтому в данном случае небольшая нерав­номерность при укладке материала на матрицу не имеет суще­ственного значения. Скорость подъема связующего по форме ограничена условиями качественной пропитки. Если эту ско­рость превысить, то связующее зальет воздушные пузырьки до того, как они отделятся от волокна. Тогда пузырьки можно удалить только путем "промывки" новой порцией чистой смолы; такая промывка настолька длительна, что полностью обесценивает все другие преимущества процесса.

Для качественной пропитки следует регулировать и контро­лировать температуру, вязкость и скорость, с которой подни­мается связующее.

После того, как связующее появляется в выводных отверс­тиях в верхней части формы, подачу связующего прекращают, и с целью ускорения процесса отверждения форму начинают обогревать. В некоторых случаях пропитку материала осущест­вляют в уже разогретой форме, для чего используют соответ­ствующие обогревательные устройства. Иногда в качестве на­гревателя используют медную проволоку, обмотанную вокруг

формы. В ряде случаев отверждение изделий проводят в печах, в которые помещают форму. Параметры отверждения опреде­ляются типом применяемого связующего.

В том случае, когда требуется обеспечить высокую произ­водительность процесса, применяют короткие рубленые волок­на (50...70 мм), предварительно отформованные по форме из­делия. Однако в этом случае невозможно получить высоко­прочный материал.

Пропитка в вакууме

Процесс формования изделий пропиткой в вакууме (техно­логия подготовки формы, укладки материала заготовки) ана­логичен процессу формования пропиткой под давлением. Схема вакуумной пропитки показана на рис. 2.18.

Рис. 2.18. Схема формования:

/ - связующее; 2 - запорное устройство; 3 - пуансон; 4 - смотровое стекло; 5 - вакуумная система; 6 - бачок для излишков связующего; 7 - заготовка; 8 - матрица; 9 - канал для прохождения связующего; 10 - эластичная прокладка

При использовании вакуума элементы формы должны быть достаточно жесткими для предотвращения сдавливания арми­рующего материала и нарушения свободного протекания смолы при возможном сплющивании матрицы или пуансона. Если

материал *по форме расположен неравномерно, то через неко­торые уплотненные участки смола проходить не будет, и эти участки останутся непропитанными. По мере приближения смолы к верхнему выводному отверстию необходимо для обес­печения дальнейшего ее движения увеличивать вакуум.

2.7. Формообразование прессованием в формах

В общем случае метод формования изделий прессованием -это процесс, при котором материал в пресс-форме принимает заданную конфигурацию, определяемую матрицей и пуансо­ном, причем отверждение его происходит в форме.

В настоящее время около 50 % всех изделий из армирован­ных пластмасс получают этим методом. Его применяют в том случае, когда требуются высокая производительность, точность и воспроизводимость деталей. При этом достигается высокое качество изделий при минимальной стоимости. Но даже если объем производства невелик, например при получении деталей аэрокосмических аппаратов и других изделий с высокими экс­плуатационными свойствами, требования к точности и воспро­изводимости деталей заставляют использовать методы формо­вания в пресс-формах.

Для всех случаев формования используют пресс-формы. Форма или комплект формующих деталей обычно состоит из двух основных частей: матрицы и пуансона, причем одна из них входит в другую при смыкании формы с соблюдением заданного зазора между ними, равного толщине формуемой детали.

В зависимости от применяемого армирующего материала, конструкции формы, способа загрузки материала в форму раз­личают три основных метода формообразования изделий из ПКМ: прямое прессование; литьевое прессование; термоком­прессионное прессование. Особенности технологии изготовле­ния деталей этими методами описаны ниже.

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Прямое прессование

Этот метод прессования является одним из наиболее рас­пространенных в производстве изделий прессованием. Метод прямого прессования армированных композиций несуществен­но отличается от формования пластмасс. Главное различие заключается в природе самого материала, из которого прессу­ется деталь. Вместо свободно текущих смол или порошков на формование поступает липкая волокнистая масса, таблетиро-ванные ПКМ, пропитанные маты, ткани или предварительно отформованные заготовки из ПКМ либо премиксы.

Премикс - армированная волокном термореактивная ком­позиция, которая после получения не нуждается в дальнейшем отверждении и может быть отформована при приложении дав­ления, достаточного только для те­чения и уплотнения материала.

Для прессования изделий из ПКМ в большинстве случаев при­меняют гидравлические прессы, так как они обеспечивают постоянное давление на прессуемую деталь в те­чение всего времени прессования и, кроме того, они проще и надежней в эксплуатации, чем механические прессы. Гидравлические прессы приводятся в действие давлением жидкости (воды или масла), пода­ваемой насосом в цилиндр пресса.

Обычно используют гидравли­ческие прессы с одним рабочим цилиндром (с нижним или верх­ним расположением) или с двумя рабочими цилиндрами (вертикаль­ные и угловые).

На рис. 2.19 показана схема устройства гидравлического пресса с нижним расположением рабочего цилиндра.

Верхняя плита и станина прес­са, связанные между собой колон-

2.7. Формообразование прессованием в формах

нами, воспринимают усилие пресса, развиваемое плунжером рабочего цилиндра. Установленная на нижнюю подвижную плиту пресс-форма с загруженным в нее материалом при подъ­еме плунжера прижимается к верхней неподвижной плите, и материал в пресс-форме подвергается прессованию. При пре­кращении подачи воды в рабочий цилиндр и сообщении его со сливной магистралью плунжер пресса и подвижная плита силой своего веса вытесняют жидкость из рабочего цилиндра и опускаются.

Прессы с нижним давлением чаще всего используют для прессования изделий в съемных пресс-формах. Такие прессы иногда имеют промежуточные подвижные плиты, которые на­зывают этажными.

Для нагревания съемных пресс-форм на нижней подвижной плите и верхней неподвижной плите пресса закрепляют обо­гревательные плиты, изолированные с опорной поверхности теплоизоляционными прокладками. Промежуточные подвиж­ные плиты этажных прессов также имеют обогрев.

Прессы с верхним расположением рабочего цилиндра, т.е. прессы с верхним давлением (рис. 2.20), применяют главным образом для прямого прессования деталей из ПКМ в стацио­нарных пресс-формах. Отличие этих прессов от прессов с нижним рабочим давлением состоит в том, что они имеют вспомогательные цилиндры обратного хода (ретурные цилинд­ры) и цилиндр выталкивателя, закрепленные на нижней непо­движной плите. Ретурные цилиндры служат для подъема по­движных рабочих частей пресса - верхней подвижной плиты и плунжера. Цилиндр выталкивателя обеспечивает извлечение отпрессованных деталей из пресс-формы. Прессы с верхним расположением рабочего цилиндра, как правило, бывают толь­ко одноэтажные.

Основным элементом технологического оснащения процес­са прессования является пресс-форма, сложность и стоимость которой определяют качество и себестоимость изделий.

Пресс-формы в соответствии с методом прессования под­разделяют на пресс-формы для обычного прессования (ком­прессионные) и литьевые для литьевого прессования; согласно характеру эксплуатации - на съемные, полусъемные и стаци­онарные в зависимости от числа оформляющих гнезд (числа

одновременно прессуемых деталей) - на одногнездовые и многогнездовые.

В соответствии с принципом устройства оформляющего гнезда пресс-формы для прямого прессования подразделяют на открытые, полузакрытые и закрытые пресс-формы.

Рис. 2.20. Схема устройства гидрав­лического пресса с верхним располо­жением рабочего цилиндра: 1 - станина (нижняя подвижная плита или рабочий стол); 2 - колон­на; 3 - верхняя неподвижная плита (головка); 4 - рабочий цилиндр; 5-плунжер; 6 - верхняя подвижная плита; 7- упоры; 8 - пазы в верхней подвижной и нижней неподвижной плитах для закрепления пресс-формы; 9 - выталкиватель; 10 - ци­линдры обратного хода (ретурные цилиндры); // -опорные рамы; 12- цилиндр выталкивателя

Пресс-формы открытого типа (рис. 2.21). Такие пресс-формы не имеют загрузочной камеры, уплотнение прессуемого в них материала достигается за счет трения, которое возникает при вытекании материала из оформляющего гнезда через зазор между пуансоном и матрицей. Поэтому для прессования в открытой пресс-форме необходим значительный избыток ма­териала (до 10...15 %).

2.7. Формообразование прессованием в формах

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

изменяется по мере уменьше­ния зазора между пуансоном и матрицей и зависит от свойств материала, то применение от­крытых пресс-форм для прес­сования изделий из термореак­тивных пластических масс воз­можно только в случае прессо­вания несложных изделий с не­большой высотой вертикаль­ных стенок. Детали, отпрессованные в открытых пресс-формах, имеют низкую точность по высоте.

Пресс-формы полузакрытого типа, или пресс-формы с пере­теканием (рис. 2.22). В них, как и в пресс-формах открытого типа, необходимое уплотнение достигается за счет трения, возникающего при вытекании материала из оформляющего гнезда. Однако зазор, через который вытекает материал, рег­ламентирован и остается практически постоянным в течение всего процесса формования. Такие пресс-формы обеспечивают большую степень уплотнения прессуемого материала, чем пресс-формы открытого типа, что позволяет оформлять в них сложные детали. В полузакрытых пресс-формах матрицы имеют

надпрессовочное пространство - загрузочную камеру, являю­щуюся продолжением оформляющего гнезда.

Загрузочная камера служит для того, чтобы поместить в нее навеску пресс-материала. Для прессования в полузакрытых пресс-формах необходим меньший избыток материала, чем при прессовании в открытых пресс-формах.

Полузакрытые пресс-формы применяют главным образом для прессования изделий из пластических масс.

Рис. 2.23. Схема пресс-формы закрытого типа; 1 - пуансон; 2 - матрица

Закрытые (поршневые) пресс-формы (рис. 2.23). Характерно, что во время прессования материал прак­тически не вытекает из оформляющего гнезда. Очертания пуансона таких пресс-форм в плане точно соответству­ют очертаниям изделия. Это услож­няет изготовление пресс-форм и обу­словливает их сравнительно низкую эксплуатационную стойкость. Одна­ко в таких пресс-формах достигается большее уплотнение ма­териала при постоянном давлении на него со стороны пуансона в течение всего времени прессования. При прессовании в закрытых пресс-формах необходимо точно выбрать навеску прессуемого материала. Для промышленного производства в основном применяют металлические пресс-формы, изготов­ленные из износостойкой закаленной стали типа 4X13, У8А, ХВГ, 12ХНЗА, У10А и других.

Качество поверхности пресс-форм для изготовления арми­рованных композиций необязательно должно быть высоким. Наличие наполнителей накладывает определенные ограниче­ния на шероховатость и глянец прессованного изделия неза­висимо от качества полированной поверхности формы. Тем не менее для защиты формы от коррозии, лучшего отделения готовых изделий, удаления следов инструментов от механичес­кой обработки ее поверхность желательно хромировать (тол­щина покрытия 10...25 мкм).

Для проведения опытных запрессовок или для прессования нескольких изделий возможно использование деревянных, пластмассовых или гипсовых форм. При небольших давлениях прессования формы можно изготавливать из цветных сплавов

2.7. Формообразование прессованием в формах

методом литья, но они имеют короткий срок службы, хотя и более дешевы, чем стальные.

Стадия извлечения изделий из формы является самой кри­тической в процессе формования. Для облегчения этой опера­ции, во-первых, необходимо на этапе разработки конструкции учитывать технологию ее изготовления, а во-вторых, применять антиадгезионные смазки или разделительные материалы, кото­рые препятствуют прилипанию изделия к поверхности формы.

Материалы, употребляемые в качестве антиадгезивов, можно подразделить на два типа:

пленочные материалы или растворы, образующие защитную пленку;

жидкие или твердые вещества, размягчающиеся при темпе­ратуре прессования и не образующие непрерывной пленки.

К первой группе относятся растворы поливинилового спир­та в воде, растворы альгината натрия, целлофан, лавсан, фто­ропласт и другие материалы. Во всех случаях пленка оказывает влияние на образование дефектов поверхности отформованно­го изделия.

Вторую группу составляют смазывающие пленки, более удобные для нанесения на оснастку: воск, парафин, кремний-органические смазки (типа К-21), нефтяные остатки и т.п.

При выборе антиадгезивов необходимо учитывать темпера­туру формования и воздействие их на связующее формуемого изделия.

Основными параметрами процессов прессования являются температура, давление, время.

Полуфабрикат в процессе формования необходимо нагре­вать до определенной температуры, чтобы придать ему требуе­мую пластичность, т.е. способность к формообразованию. Для термореактивных ПКМ нагревание необходимо также и для отверждения. Однако возможность повышения температуры формования всегда ограничена температурой деструкции и раз­ложением связующих. Нагрев и охлаждение крупногабаритных изделий осуществляется нагревателями, расположенными в пресс-формах. В других случаях нагревательные устройства могут быть расположены как в самих пресс-формах, так и вне - в верхней и нижней плитах пресса. Время отверждения изделий

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

должно быть всегда больше времени, необходимого для запол­нения материалом данной пресс-формы.

В процессе формования давление необходимо для уплотне­ния разогретого пластичного материала и придания ему кон­фигурации изделия. Давление на материал должно оказываться в течение всего времени, пока отформованное изделие не по­теряет пластичность и не станет твердым в результате нагрева (для термореактивных композиций) или в результате охлажде­ния (для композиций на основе термопластов).

Время процесса определяется скоростью разогрева материа­ла до пластического состояния и, главным образом, скоростью отверждения или скоростью охлаждения.

Указанные три основные параметра процесса формова­ния - температура, давление, время - взаимосвязаны. Изме­нение одного параметра влечет за собой изменение других. Например, повышение температуры формования термопластов улучшает их пластичность и, сле­довательно, уменьшает необходи­мое давление и длительность формования.

Основные параметры процесса определяют в каждом конкретном случае в зависимости от компо­нентов ПКМ, схемы армирования композита, геометрии и формы из­делия и отрабатывают опытным путем.

Прямое прессование (рис. 2.24) заключается в том, что тот или иной прессовочный материал по­мещают в матрицу, нагретую до температуры формования, на ко­торый действует давление Р верхней половины пресс-формы - пуансона, нагретой до такой же температуры. Под воз­действием температуры материал приобретает необходимую плас­тичность и под давлением рас­пределяется по оформляющей

2.7. Формообразование прессованием в формах

полости, заполняя ее. Полное закрытие формы (замыкание) происходит в момент окончательного оформления детали. Замыкание пресс-формы осуществляется с малой скоростью, чтобы воздушные включения были вытеснены из полости. Отформованное изделие выдерживают в пресс-форме под давлением в течение некоторого времени, необходимого для охлаждения термопластичного композита или нагрева термо­реактивного материала, после чего пресс-форму открывают, и изделие извлекают с помощью выталкивателя с усилием р в.

При неправильном выборе режимов прессования или нека­чественных материалах в изделиях могут появиться следующие дефекты: пузырьки воздуха вокруг выступающих участков на поверхности детали; места, содержащие недостаточное количест­во связующего из-за избытка армирующего наполнителя; рас­трескивание связующего и места, содержащие его избыток; ма­товая поверхность и пятна на изделии.

Каждый дефект имеет свои причины возникновения; реко­мендации по их устранению обычно отражают в таком доку­менте, как технологический регламент.

Рассмотрим особенности прямого прессования.

а. При оформлении детали можно запрессовать в нее раз­
нообразную арматуру (винты, гайки, стержни и т.п.), которая
будет прочно удерживаться в детали.

б. Прогревание материала происходит постепенно от сте­
нок нагретой пресс-формы вглубь, и, следовательно, в про­
цессе формования изделия различные слои материала могут
иметь разную температуру.

в. Разность температуры по толщине изделия приводит к
образованию внутренних напряжений и дефектов в результате
неравномерного протекания процесса отверждения или вулка­
низации.

г. Имеется опасность повреждения тонких и малопроч­
ных оформляющих элементов пресс-формы или впрессо­
вываемой в деталь арматуры, так как материал под давле­
нием начинает заполнять оформляющую полость еще до
того момента, когда он весь прогреется и приобретет до­
статочную пластичность. Для устранения этой опасности в
большинстве случаев программируют режим давления и
применяют несколько предварительных подпрессовок.

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Кроме того, с помощью подпрессовки удаляют летучие и пары Влаги за короткий промежуток времени начальной стадии от-перждения материала.

д. На отформованных изделиях всегда образуются заусенцы (грат) в плоскости разъема пресс-формы.

Методом прямого прессования можно изготавливать изде­лия из любых материалов, как термопластичных, так и термо­реактивных. Практически этот метод применяют главным об­разом для изготовления деталей из термореактивных КМ. Ис­пользование его для формования деталей из термопластов не­целесообразно, так как в этом случае необходимо попеременно нагревать и охлаждать пресс-форму в течение каждого цикла формования, а это в значительной степени увеличивает дли­тельность процесса.

Примерные режимы прямого прессования деталей, на ко­торые ориентируются при отработке процесса формования, приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5 Примерные режимы прямого прессования

Различные методы пропитки армирующего материала и ре­жимы прессования позволяют получить содержание наполни­теля в композите от 20 до 50 %.

Литьевое прессование

Литьевое прессование заключается в том, что прессуемый материал загружают в загрузочную камеру предварительно зам­кнутой пресс-формы (рис. 2.25). Нагреваясь от стенок загру­зочной камеры и приобретая при этом необходимую пластич­ность, материал под давлением литьевого пуансона поступает через литниковый канал в оформляющую полость пресс-формы

2.7. Формообразование прессованием в формах

и заполняет ее. После выдержки, необходимой для затвердева­ния, пресс-форму раскрывают и извлекают готовое изделие вместе с литниковым остатком.

Рис. 2.25. Схема пресс-формы для литьевого прессования на прессах с одним рабочим цилиндром:

1 - коническая обойма матрицы; 2 - клиновая матрица; 3 - загру­зочная камера; 4- литьевой пуансон; 5 - отформованное изделие; 6- выталкиватель; 7 - литниковый канал

Особенности литьевого прессования состоят в следующем:

а) можно изготавливать детали с малопрочной или сквозной
арматурой и детали с глубокими отверстиями малого диаметра,
так как материал поступает в оформляющую полость пресс-
формы уже в пластичном состоянии и не в состоянии оказать
на оформляющие элементы пресс-формы и впрессовываемую
арматуру значительных сил деформации;

б) процесс формования материала протекает быстрее, чем
при обычном прессовании;

в) в деталях, полученных литьевым прессованием, не воз­
никают большие внутренние напряжения вследствие меньшего
перепада температур по толщине стенок детали;

г) на деталях, изготовленных литьевым прессованием, прак­
тически не остается фата, так как оформляющая полость
пресс-формы, образуемая пуансоном и матрицей, плотно за­
мыкается еще до заполнения ее материалом. Точность соблю­
дения размеров деталей при этом методе высокая, а механи-

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

ческая доработка деталей сводится только к отрезке литников и зачистке мест сраза;

д) при литьевом прессовании расходуется больше материа­
ла, чем при прямом прессовании, так как материал заполняет
литниковые каналы и в зафузочной камере запрессовывается
его остаток;

е) пресс-формы для литьевого прессования сложнее и до­
роже пресс-форм для прямого прессования.

Методом литьевого прессования можно изготавливать из­делия из резиновых смесей и порошкообразных пластических масс. Пластмассы с волокнистыми наполнителями теряют до 50 % своей прочности. Слоистые пластики перерабатывать ли­тьевым методом нельзя, так как материал не в состоянии пройти из загрузочной камеры пресс-формы в ее оформляю­щую полость через узкие литниковые каналы.

Пресс-формы для литьевого прессования отличаются от пресс-форм прямого прессования тем, что они имеют зафу-зочную камеру для прессуемого материала, отделенную от оформляющего гнезда и связанную с ним литниковыми кана­лами. Оформляющее гнездо литьевой пресс-формы перед прес­сованием закрывают, а материал в него поступает уже в плас­тичном состоянии из зафузочной камеры по литникам.

Существует два принципиально различных конструктивных варианта литьевых пресс-форм - литьевые пресс-формы для прессования на специальных прессах с двумя рабочими цилинд­рами (рис. 2.26) и литьевые пресс-формы для прессования на обычных прессах с одним рабочим цилиндром (см. рис. 2.25).

Для прессования детали в пресс-форме материал зафужают в загрузочную камеру, затем верхнюю половину пресс-формы опускают на нижнюю и удерживают под давлением плунжера верхнего рабочего цилиндра пресса, чтобы пресс-форма не раскрылась при заполнении материалом. Под действием дав­ления нижнего рабочего плунжера пресса поднимается литье­вой пуансон и выдавливает материал из загрузочной камеры по литникам в оформляющую полость. После окончания прес­сования пресс-форму открывают и изделия выталкивают до­полнительным ходом литьевого пуансона.

Метод позволяет развивать давления прессования до 35... 150 МПа для деталей из термопластов и термореактоплас-

2.7. Формообразование прессованием в формах

Термокомпрессионное прессование С увеличением размеров или усложнением конфигурации и конструкции изделий из термопластичных композиционных материалов резко возрастают трудности по обеспечению тре­буемого качества, так как возможности традиционных методов формования и соответствующей технологической оснастки ог­раничены. Жесткие пресс-формы с увеличением габаритных размеров изделия становятся не рентабельными, повышаются их стоимость и трудоемкость изготовления, кроме того, зачас­тую отсутствуют прессы со столами необходимых размеров. Процесс формования с помощью эластичных мембран при температурах свыше 180 °С затруднен за счет их недостаточной надежности, ограниченного числа циклов формования (как правило, 1-3 цикла) и, как следствие, увеличения брака. По

Усилие замыкания

Рис. 2.26. Схема пресс-формы для литьевого прессования на прессах с двумя рабочими ци­линдрами:

/ - литьевой пуансон; 2 - загру­зочная камера; 3 - плоскость разъема; 4 - изделие; 5 - литни­ковые каналы; 6, 7 - верхняя и нижняя части матрицы

тов соответственно и получать более сложные и точные по кон­фигурации детали. Этому способ­ствует и более высокая, по срав­нению с прямым прессованием, температура нагрева, снижающая вязкость материала и ускоряющая время формования.

Режим течения размягченного материала через литниковый канал матрицы не только прибли­жает этот процесс к литью, но и способствует более однородному прогреву материала и снижению тем самым уровня остаточных внутренних напряжений в стенках детали. К недостаткам метода можно отнести небольшие разме­ры формуемых деталей, сложность изготовления матриц и меньший коэффициент использования ма­териала, чем при прямом прессо­вании.

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

этим причинам большой интерес представляет термокомпрес­сионный метод формования изделий из ТКМ.

Технологическая оснастка для осуществления этого метода (рис. 2.27) состоит из ограничительной части, изготавливаемой, например, из металлов и эластичного формующего элемента (ЭФЭ),

характеризуемого КЛТР в диапазоне (250...500) 10~ 6 °С -1 . Собра­нный пакет формуется в ограничительной части оснастки за счет температурного расширения ЭФЭ при нагревании. Вслед­ствие значительного различия КЛТР материалов ограничитель­ной части оснастки (10...25) 10 °С -1 и ЭФЭ возникает дав­ление формования, под действием которого пакет из ТКМ уплотняется. Если ЭФЭ вставлен в ограничительную часть оснастки с некоторым начальным зазором 5, то нагревание оснастки до определенной температуры сопровождается нарас­танием давления р, которое можно рассчитать, используя фор­мулу

Р = k p ∆T.

Здесь k - коэффициент термокомпрессии материала ЭФЭ, характеризующий прирост давления внутри замкнутого объема, в котором находится ЭФЭ, при его нагреве на 1 °С, МПа/°С:

k p =αE/(1-2μ)

где а, Е , ц - КЛТР, модуль упругости и коэффициент Пуас­сона материала ЭФЭ; ∆ T - разность между текущей темпера­турой Т и температурой T δ , при которой исчезает зазор между

ЭФЭ и ограничительной частью оснастки.

Если считать ограничительную часть оснастки абсолютно жесткой, то для резин к - 0,5...0,7 МПа/°С. Поэтому при нагреве до температуры 300 °С и выше можно создать практи­чески любое давление формования, необходимое для изготов­ления изделий из ТКМ.

Метод термокомпрессионного прессования можно осуще­ствить с использованием двух основных типов технологической оснастки: с постоянным (рис. 2.27, а) и переменным (рис. 2.27, б) объемами формования.

2.7. Формообразование прессованием в формах

Рис. 2.27. Оснастка для термокомпрессионного формования с постоян­ным (а) и переменным (б) объемом:

/ - металлический пуансон; 2 - металлическая матрица; 3 - эластичный формующий элемент; 4 - уплотняемый пакет; 5 - опорные планки; 6 - фиксирующие элементы; 7 - датчик давления; 8 - направляющие колонки-фиксаторы; 9 - упругие тарированные элементы

В первом случае объем оформляющей полости в течение всего цикла формования остается постоянным. Регулируя зазор между ЭФЭ и пакетом ТКМ, можно в широких пределах изменять температуру начала воздействия и конечного уров­ня давления формования.

В оснастке с переменным объемом один из элементов ог­раничительной части выполнен подвижным, но подкреплен упругими тарированными элементами. При повышении давле­ния, заданного упругими тарированными элементами, проис­ходит некоторое перемещение пуансона по колонкам, при этом давление формования сохраняется на заданном уровне.

В оснастке с ЭФЭ можно одновременно формовать и собирать изделия интегральной конструкции, например па­нели различной конфигурации с внутренним силовым набо­ром. Вследствие эластичности материала ЭФЭ и высоких значений КЛТР извлечение ЭФЭ из различных поднутрений осуществляется без особых затруднений. Одновременно обес­печивается качественное уплотнение всех поверхностей, включая поверхности с малым радиусом перехода.

2. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Повышение температуры переработки конструкционных ТКМ сужает круг выбора материалов ЭФЭ. Особенность экс­плуатации заключается в том, что ЭФЭ находятся в условиях всестороннего сжатия в замкнутом объеме при повышенных температурах. Таким образом, материалы ЭФЭ для переработки ТКМ должны обладать следующими свойствами:

высокой эластичностью, необходимой для передачи давле­ния равномерно по всем направлениям;

стабильностью свойств при длительном нахождении в ус­ловиях замкнутого объема при температурах эксплутации;

значениями КЛТР не ниже 250 Ю -6 °С -1 , постоянными в процессе эксплуатации.

Установлено, что из серийно выпускаемых отечественной промышленностью эластомеров только резины на основе си-локсановых каучуков обладают свойствами, удовлетворяющи­ми предъявляемым требованиям. Составы на их основе обес­печивают различные значения КЛТР, обладают хорошей теп­лопроводностью, высокой стабильностью размеров при много­кратном использовании. При температурах до 200 °С матери­алом ЭФЭ может быть резина на основе силиконового каучука СКТВ-1.

При использовании термокомпрессионного метода прессо­вания можно получать равнотолщинные изделия с качественно отформованными стенками. При этом трудоемкость изготов­ления технологической оснастки снижается, а уровень физи­ко-механических характеристик повышается за счет более рав­номерного распределения давления формования.

Путем различных комбинаций связующих и наполнителей получают ПКМ с необходимыми физико-механическими и физическими характеристи­ками для эксплуатации в различных условиях. Процессы производстваПКМ и изделий из них часто совмещены. Это позволяет существенно сни­зить общую стоимость изделий и, несмотря на сравнительно большую тру­доемкость, сделать их экономически конкурентоспособными с обычными промышленными товарами.

Намотка. На стальную оправку (дорн), повторяющую форму изделия и являю­щуюся основной рабочей частью намоточного агрегата, наматывается с натяжением армирующий волокнистый наполнитель (волокно, нити, жгуты, ровницы, ленты, ткани) мокрым (наполнитель пропитывается в процессе намотки) или сухим (используются препреги) способом. Наматывается также непрочитанный наполнитель, после чего заготовку пропитывают связующим в замкнутой форме под давлением. По кинематическому при­знаку различают токарную, шлифовальную и обмоточную схемы намотки, по типу укладки армировки в намотанном изделии - окружную, спиральную, поперечную, продольную, планарную и различные их сочетания. Намотанная заготовка формуется с помощью компрессионного прессования, вакуумного пресс-камерного или вакуумно-автоклавного метода.

Параметры процесса (натяжение, шаг намотки, угол намотки, скорость намотки) определяются типом ПКМ, конфигурацией и габаритными размерами изделия.

Оборудование: специальные намоточные агрегаты на основе модерни­зированных токарных и шлифовальных станков.

Применяется для изготовления изделий, имеющих форму тел враще­ния: цилиндров, конусов, сфер, труб, оболочек различных форм.

Прессование заключается в пластической деформации материала при одновременном воздействии на него тепла и давления и в последующей фиксации формы изделия. Проводится, как правило, в прессформах.Прессформы устанавливаются на прессах, назначение которых - создание не­обходимого давления прессования. Помещенный в пресс-форму холодный или предварительно подогретый материал разогревается до температуры прессования и, подвергаясь под давлением прессования деформации од­номерного течения, заполняет полость пресс-формы и одновременно уп­лотняется. Фиксация формы изделия происходит в результате отверждения реактопластов или охлаждения термопластов, либо охлаждения под дав­лением до температуры ниже температуры стеклования полимера (для тер­мопластов).

Параметры процесса: начальная температура ПКМ и пресс-формы, удельное давление и скорость его приложения, время выдержки в пресс-форме, температура извлечения изделия из пресс-формы, давление прессо­вания 0,01-250 МПа. При переработке реактопластов решающее влияние на режим оказывает скорость отверждения, а при прессовании термоплас­тов - скорость охлаждения сформованного изделия.

Оборудование: прессы.

Применяется для получения изделий сложной формы, разнообразных размеров и толщин из ПКМ с порошкообразными, волокнистыми, листовыми волокнистыми наполнителями на основе термопластичных и реактивных связующих.

Метод прессования имеет разновидности: прямое прессование (горячее

или компрессионное), литьевое прессование (трансферное), профиль, прессование (штранг-прессование).

Прямое прессование. Пресс-материал в виде порошка, таблеток лиь^ заготовок из листовых или волокнистых полуфабрикатов загружают в открытую полость пресс-формы или между обогреваемыми плитами пресса и подвергают воздействию тепла и давления.

Параметры процесса определяются типом ПКМ, конфигурацией и га­баритными размерами изделия.

Оборудование: прессы.

Применяется для переработки термореактивных и термопластичных ПКМ, изготовления толстых листов, блоков, толстостенных изделий сложной формы и переменного сечения; заготовок простой формы, под­вергающихся дальнейшей механической обработке; изделий из ПКМ, со­держащих большое количество абразивных частиц.

Литьевое прессование. Предварительно размягченный (пластицирован-ный) материал впрыскивается перемещающимся в осевом направлении поршнем из загрузочной камеры через литниковые каналы в предварительно замкнутую пресс-форму.

Параметры процесса: удельное давление впрыска 150-200 МПа, дав­ление в пресс-форме 50-65 МПа.

Оборудование: специальные трансферные гидравлические прессы с двумя (верхним и нижним) рабочими плунжерами или универсальные прессы с одним верхним плунжером.

Применяется главным образом для переработки ПКМ на основе быстроотверждающихся реактопластов и высоковязких термопластов.

Профильное прессование. Пресс-материал продавливается через про­фильную фильеру с открытыми входными и выходными отверстиями или специальную головку. В процессе продавливания происходит формование и получение данного профиля, а в случае термореактивных материалов - их отверждение. Процесс с периодически повторяющимся циклом, обеспе­чивающий непрерывное производство профилей благодаря тому, что за один цикл выдавливается не вся порция ПКМ и оставшийся подогретый ПКМ сваривается с вновь поступившей порцией. Метод занимает проме­жуточное положение между прессованием и экструзией.

Параметры процесса: давление прессования 250-400 МПа для ре­актопластов и 40-50 МПа для термопластов.

Оборудование: специальные горизонтальные прессы, поршень которых медленно совершает рабочий ход и быстро возвращается в исходное по­ложение, пресс-форма со сменной матрицей.

Применяется (наряду с экструзией) для получения труб, стержней и других профильных изделий большой длины.

Автоклавный метод. Заготовка ПКМ, герметично упакованная в ре­зиновый чехол, помещается в автоклав. Давление прессования создается паром, горячей водой, глицерином или сжатым воздухом, нагнетаемым в автоклав. Обогрев осуществляется паром, горячей водой, жидкостью или обогревателями, расположенными в форме.

Параметры процесса: давление формования 0,5-7 МПа; температур­ный режим определяется типом ПКМ. Заготовка формуется при всесторон­нем равномерном давлении. Оборудование: автоклав.

Применяется для изготовления больших серий крупных и сложных, изделий с высокими физико-механическими показателями

Пневматическое формование.Этот метод имеет две разновидности: негативное формование, когда сжатый воздух выполняет роль пуансона, и позитивное формование, когда сжатый воздух выполняет роль матрицы. В предварительно нагретую форму быстро переносится разогретая заготовка, которая герметично за­жимается по периметру формы. Затем производится формование под действием сжатого воздуха, нагнетаемого в пневмокамеру, после чего изделие охлаждается и извлекается из формы.

Параметры: давление сжатого воздуха до 2,0 МПа, температура зави­сит от свойств формуемого материала.

Оборудование: гидропресс, матрица (или пуансон), системы обогрева и подачи сжатого воздуха.

Применяется для изготовления пустотелых изделий, используемых в приборостроении, химической, станкостроительной и других отраслях промышленности

Контактное формованиеСлои препрега или волокнистого наполнителя послойно выкладывают­ся (наматываются) на форму с одновременной пропиткой его связующим (чаще всего холодного отверждения) и уплотнением прикаточным роли­ком или кистью, которой наносится связующее. Затем они отверждаются без давления или опрессовываются контрматрицей под давлением 0,01- 0,2 МПа. Снятые с формы изделия подвергаются механической обработке. Метод обеспечивает чистоту и точные размеры изделия, которое непосред­ственно контактирует с формой в процессе прессования.

Параметры процесса (температура, давление, их изменение во времени, продолжительность формования и выдержки) зависят от свойств свя­зующего и наполнителя, конфигурации и размеров формуемого изделия.

Оборудование: метод прост, не требует специального оборудования - используется одна (негативная или позитивная) форма.

Применяется для изготовления крупногабаритных изделий при мел­косерийном производстве: корпусов лодок, небольших катеров, кузовов автобусов, фургонов и др.

Технологии

Автоклавное формование препрега

Автоклавное формование применяется для получения максимальных значений прочности и жёсткости. Волокнистый материал (препрег и др.) предварительно пропитывается при нагреве и под давлением или без растворителя с применением предускоренной смолы. Катализатор не активен при температуре окружающей среды, поэтому срок жизни материала после размораживания может составлять несколько недель или месяцев. Однако при длительном хранении материал должен быть заморожен. Препрег выкладывается на поверхность оснастки вручную или с помощью специального оборудования. Затем заготовку изделия на оснастке помещают в герметичный вакуумный мешок, размещают в автоклаве, подключают к вакуумной линии и датчику уровня вакуума. Препрег нагревается в автоклаве до 120-180°С, что способствует размягчению и окончательному отверждению смолы. В автоклаве может создаваться дополнительное давление до 5 атмосфер.

Применяемые материалы:

• Смолы: обычно эпоксидные, полиэфирные, фенольные или высокотемпературные (например, полиимидные, цианат эфирные, бисмалиимиды).
• Волокна: любые. Используются либо напрямую с бобины, либо в виде ткани.
• Срединный материал: используется специальный тип вспененных материалов из-за повышенной температуры и давления, применяемых в данном процессе.

Основные преимущества:

• Точно контролируется уровень смолы / катализатора и содержание смолы в волокне. Можно легко получить высокое содержание волокна при малом количестве воздушных пустот.
• Стоимость волокна минимизируется при использовании однонаправленных лент, так как нет необходимости переделывать волокна в ткань перед применением.
• Смола может быть оптимизирована по механическим тепловым свойствам. Можно использовать смолы с высокой вязкостью.
• Длительное рабочее время (до нескольких месяцев при комнатной температуре) позволяет получить оптимизированную сложную выкладку.
• Автоматизация и экономия трудозатрат.
• Любые детали, изготовленные в автоклаве, имеют более высокое качество поверхности, меньшую пористость и механические свойства, более равноценные по всему объёму изделия.

Основные недостатки:

• Стоимость материалов для предварительно пропитанных волокон выше, для данных применений обычно требуются дорогостоящие улучшенные смолы.
• Высокая стоимость и низкая производительность автоклава. Процесс нагрева и охлаждения медленный. Рабочее пространство автоклава ограничено, поэтому за одно формование обычно изготавливают небольшое количество изделий, что значительно увеличивает себестоимость изделия.
• Оснастка должна выдерживать рабочую температуру, а срединные материалы - рабочую температуру и давление.
• Для более толстых ламинатов слои препрега необходимо выкладывать аккуратно, чтобы не создавать воздух между ними.

Сферы применения:

Авиационные конструкционные компоненты (секции закрылок и хвоста), гоночные машины F1.