RU2748461C2 - Способ и устройство для изготовления композитного изделия - Google Patents

Abstract

Заявленная группа изобретений относится к способу и устройству для изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим методом вакуумной инфузии и используется для получения заготовок деталей - препрегов, и других изделий для различных отраслей промышленности, а также при создании оборудования вакуумной инфузии, в частности генераторов вакуума и дегазаторов вакуумных ловушек. Способ заключается в том, что используют вакуумный эжектор, соединенный с герметичным пакетом на основе армирующего материала и емкостью для связующего. Формируют и герметизируют пакет, вакуумируют пакет газодинамическим способом с применением вакуумного эжектора, для вакуумирования и подачи связующего в пакет используют элементы для отвода и подвода связующего, изменяют давление в пакете газодинамическим способом. Выдерживают пакет, пропитанный связующим до получения композитного изделия. Устройство содержит емкость для подачи связующего, оснастку, для размещения на ней герметичного пакета, на основе армирующего материала, вакуумную ловушку, генератор вакуума, состоящий из вакуумного эжектора и соединенного с ним источника сжатого газа, систему элементов для подвода и отвода связующего. Техническим результатом является: упрощение способа изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии, снижение себестоимости способа изготовления, снижение стоимости устройства для изготовления композитного изделия, повышение удобства способа изготовления, с сохранением высокого качества получаемого композитного изделия. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к способам и устройствам для изготовления композитных изделий методом вакуумной инфузии. Изобретение может быть использовано при изготовлении композитных изделий, в частности деталей из композиционных материалов, заготовок деталей - препрегов, и других изделий для различных отраслей промышленности, а также при создании оборудования для вакуумной инфузии, в частности генераторов вакуума и дегазаторов вакуумных ловушек.

В настоящее время известно множество способов изготовления композитных изделий в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим. Например, известен способ изготовления стеклопластикового кожуха, включающий выкладку слоев стеклоткани в формообразующую оснастку, укладку между слоями не менее одного слоя волокнистого наполнителя, отличающийся тем, что на формообразующую оснастку, состоящую из двух разъемных частей, наносят разделительный слой воском, затем накладывают несколько слоев стеклоткани, каждый из которых пропитывают связующим раствором, полученным из смолы, и прикатывают валиком, затем накладывают несколько слоев эмульсионносвязанного стекломата, чередуя их с ровинговой стеклотканью, с пропиткой каждого слоя указанным связующим раствором, прикатывают слои валиком, сушат при комнатной температуре (см. патент на изобретение RU2317198 от 23.06.2006, МПК B29C 43/20 B61C 9/00). Известный способ отличается низкими затратами на оборудование и оснастку, в целом прост и дешев, но изделия, получаемые с применением известного способа, отличаются низким качеством, в первую очередь из-за наличия пузырьков воздуха в готовом изделии и полностью ручного процесса изготовления изделия, а сам способ отличается крайне высоким уровнем опасности для персонала и окружающей среды в следствии большой площади контакта не отверждённой смолы с воздухом. Указанных недостатков лишен, например, известный способ изготовления элемента из волокнистого композиционного материала, на несущей форме которого расположена плоскостная копна волокон, которая предусмотрена с противоположной от несущей формы стороны по меньшей мере с одним, находящимся на расстоянии от продольной плоскости, профилем жесткости, который запрессован между соответствующими деталями формовочного инструмента, причем с помощью воздухонепроницаемой пленки, окружающей формовочный инструмент и копну волокон или по меньшей мере один профиль жесткости, образуют герметичное относительно несущей формы пространство, которое соединяют по меньшей мере с одним трубопроводом для подачи смолы и по меньшей мере с одним вакуум-трубопроводом, причем посредством создания пониженного давления в вакуум-трубопроводе всасывают смолу, которая пропитывает копну волокон, или профиль жесткости, для образования элемента из волокнистого композиционного материала, причем воздух и смола между деталями формовочного инструмента всасывают по меньшей мере через один профиль жесткости и направляют в один вытяжной канал, который с помощью вытяжного отверстия в формовочном инструменте соединяют по трубопроводу для подачи воздуха или смолы по меньшей мере с одним вакуум-трубопроводом, отличающийся тем, что вакуум-трубопровод имеет в сухом состоянии пропускающий воздух и не пропускающий смолу мембранный фильтр, который установлен для того, чтобы при пропитывании смолой переходить в состояние, главным образом, не пропускающее воздух (см. патент на изобретение RU2584739C2 от 01.03.2012, МПК B29C 70/44). Известный способ лишен указанных недостатков, так как использование пониженного давления в вакуум-трубопроводе для всасывания смолы позволяет устранить дефекты изделия в виде пузырьков воздуха, а использование воздухонепроницаемой пленки, окружающей формовочный инструмент и волокна позволяет существенно сократить площадь контакта не отверждённой смолы с воздухом, но, известный способ имеет существенный недостаток - пропитка волокнистого материала и его отверждение выполняется при одинаковом давлении, что существенно ограничивает диапазон применяемых смол, и возможную геометрию деталей, это связано с тем что многие смолы склонны к закипанию при низких давления, в то время как для получения деталей со сложной геометрией и точными размерами требуются низкие давления.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению, который принят в настоящей заявке за прототип является способ и устройство по патенту RU2480335C1 от 07.02.2012 МПК B29C 70/44. Способ изготовления волокнистых композитов вакуумной инфузией из волокнистой преформы с распределительной тканью, размещенных в многополостном устройстве, отличающийся тем, что преформу с распределительной тканью размещают в рабочей полости, создают разрежение P1 в вакуумном канале, соединяющем рабочую полость с первым источником вакуумирования для обеспечения поступления смолы к волокнистой преформе за счет всасывания смолы под действием разрежения из расходной емкости со смолой с последующей фронтальной инжекцией смолы в преформу и пропиткой преформы смолой, и производят отверждение пропитанной смолой преформы с образованием волокнистого композита, при этом осуществляют непрерывное удаление воздуха и газообразных включений из рабочей полости с противоположных сторон преформы через проницаемые для газообразных включений, но не проницаемые для смолы первую и вторую мембраны, соответственно, в первую и вторую полости, соединенные между собой посредством вакуумных каналов, в которых создают одинаковое разрежение Р2 и Р3, отличное от разрежения P1 в рабочей полости, со вторым источником вакуумирования, причем за счет разности величин разрежений P1, Р2 и Р3 в вакуумных каналах осуществляют транспортирование и последующее удаление газообразных включений и избыточного количества смолы из области рабочей полости, ограниченной преформой и проницаемой для газа, но не проницаемой для смолы второй мембраной и не содержащей распределительной ткани. В известном способе пропитка и выдержка происходят при различных давлениях, за счет использования трех вакуумных насосов, настроенных на различное давление, но известный способ требует существенно более дорогого оборудования, так, в современном оборудовании для переноса смолы за счет перепада давлением, за счет вакуумной инфузии (в установках вакуумной инфузии), самым дорогим элементом является генератор вакуума и входящий в него вакуумный насос. Стоимость используемых в настоящее время механических (пластинчатых, спиральных, мембранных) вакуумных насосов с электроприводом составляет 70 - 90% стоимости установки для вакуумной инфузии, а для осуществления известного способа, как следует из текста описания, требуется три генератора вакуума. Так же можно отметить что в известном способе не предусмотрена защита двух генераторов вакуума насоса от попадания в них смолы, и после пропитки мембранного фильтра смола может попасть в вакуумный насос и вывести его из строя.

Заявляемый способ и устройство для его осуществления направлены на решение вышеуказанных недостатков.

Техническим результатом является: упрощение способа изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии, снижение себестоимости способа изготовления, снижение стоимости устройства для изготовления композитного изделия, повышение удобства способа изготовления, с сохранением высокого качества получаемого композитного изделия.

Технический результат достигается тем, что используется способ изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии, для осуществления которого используют вакуумный эжектор, соединенный с герметичным пакетом на основе армирующего материала и емкостью для связующего, заключающийся в том, что формируют и герметизируют пакет, затем вакуумируют пакет газодинамическим способом, с применением вакуумного эжектора, при этом осуществляют следующие операции: через элемент для отвода связующего вакуумируют пакет до давления Р1; через элемент для подвода связующего обеспечивают подачу связующего из емкости в пакет за счет разницы давлений P0 на поверхности связующего в емкости и P1; перекрывают элемент для подвода связующего к пакету и изменяют давление в пакете до величины P2 газодинамическим способом; выдерживают пакет, пропитанный связующим до получения композитного изделия.

Использование газодинамического способа вакуумирования пакета, с применением вакуумного эжектора, позволяет существенно удешевить способ, за счет снижения стоимости оборудования, так вакуумный эжектор стоит в 10 - 15 раз меньше механического вакуумного насоса, с аналогичными характеристиками. В то же время вакуумный эжектор не имеет подвижных деталей, не требует обслуживания и смазки, что значительно упрощает способ и повышает удобство изготовления, при этом компактные вакуумные эжекторы способны обеспечить глубину вакуума до 95% и производительность по вакууму до 20 м3/час, что позволяет использовать их в качестве генераторов вакуума для целого ряда установок без снижения качества получаемого композитного изделия.

Использование различных давлений, P1 при пропитке и P2 при выдержке позволяет использовать способ для создания композитных изделий из широкого ряда связующих и армирующих материалов, и устраняет, с одной стороны, риск закипания связующего материала или смятия армирующего материала в процессе пропитки из-за чрезмерно глубокого вакуума, с другой стороны риск недоформовки отдельных элементов и граней изделия из-за недостаточно глубокого вакуума в процессе выдержки.

Вариант способа, в котором вакуумирование пакета до давления P1 и P2 выполняется двумя различными вакуумными эжекторами и вариант устройства в котором генератор вакуума включает в себя два вакуумных эжектора, отличающихся геометрическими размерами, позволяет уменьшить расходы энергии на вакуумирование пакета и, следовательно, снизить себестоимости способа изготовления.

Вариант способа, в котором P1 равно P2, позволяет упростить способ изготовления композитного изделия, и применим при изготовлении изделий простой формы, в которых отсутствует риск недоформовки отдельных элементов и граней изделия, или при изготовлении композитного изделия с использованием ограниченного ряда связующих не склонных к кипению из-за чрезмерно глубокого вакуума.

Вариант способа, в котором P0 равно атмосферному давлению, позволяет упростить способ изготовления композитного изделия и тем самым снизить себестоимость способа изготовления.

Вариант способа, в котором P0 выше атмосферного давления, а для его создания используется сжатый газ, используемый так же для генерации вакуума, позволяет увеличить разницу давлений P0 и P1, и тем самым увеличить скорость пропитки и уменьшить время пропитки, что позволит уменьшить время необходимое для изготовления изделия и тем самым снизить себестоимость способа изготовления, так же, это необходимо, например, для получения качественных изделий, при применении связующих с малым сроком жизни.

Технический результат достигается также тем, что устройство для изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии, включает емкость для подачи связующего, формообразующую оснастку, для размещения на ней герметичного пакета, на основе армирующего материала, вакуумную ловушку, генератор вакуума, состоящий из вакуумного эжектора и соединенного с ним источника сжатого газа, в котором емкость для подачи связующего соединена с формообразующей оснасткой системой элементов для подвода связующего, а вакуумная ловушка соединена с формообразующей оснасткой и с генератором вакуума системой элементов для отвода связующего.

Исполнение установки с генератором вакуума состоящим из вакуумного эжектора, на основе эффекта Вентури, позволяет существенно удешевить и упростить способ, за счет снижения стоимости оборудования, так вакуумный эжектор стоит в 10 - 15 раз меньше механического вакуумного насоса, с аналогичными характеристиками. В то же время вакуумный эжектор не имеет подвижных деталей, не требует обслуживания и смазки, что значительно упрощает способ и повышает удобство изготовления, при этом компактные вакуумные эжекторы способны обеспечить глубину вакуума до 95% и производительность по вакууму до 20 м³/час, что позволяет использовать их в качестве генераторов вакуума для целого ряда установок без снижения качества получаемого композитного изделия.

Исполнение установки с вакуумной ловушкой позволяет защитить генератор вакуума от попадания связующего после пропитки герметичного пакета что повышает удобство способа и снижает его себестоимость, за счет увеличения срока эксплуатации генератора вакуума и снижения частоты его обслуживания и ремонта.

Вариант исполнения устройства, в котором между вакуумной ловушкой и генератором вакуума установлен обратный клапан позволит автоматизировать процесс отключения генератора вакуума, что упростит и повысит удобство способа изготовления композитного изделия.

Вариант исполнения устройства, в котором емкость для подачи связующего, вакуумная ловушка и генератор вакуума выполнены в едином корпусе позволить исключить трубопроводы и запорную арматуру соединяющие вакуумную ловушку и генератор вакуума, что позволит удешевить, упростить и повысить удобство способа изготовления композитного изделия

Вариант исполнения устройства с системой числового программного управления (ЧПУ), позволит автоматизировать процесс изготовления изделия, что упростит и повысит удобство способа изготовления композитного изделия.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где:

Фиг.1 – Устройство для осуществления способа изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии.

Фиг.2 – Вариант устройства, в котором вакуумирование пакета до давления P1 и P2 выполняется двумя различными вакуумными эжекторами.

Фиг.3 – Вариант устройства, в котором между вакуумной ловушкой и генератором вакуума установлен обратный клапан.

Устройство для осуществления способа изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии (фиг.1), состоит из емкости для подачи связующего (1), формообразующей оснастки (2), для размещения на ней герметичного пакета (3), на основе армирующего материала (10), вакуумной ловушки (4), генератора вакуума (5), состоящего из вакуумного эжектора (6) и соединенного с ним источника сжатого газа (7), в котором емкость для подачи связующего соединена со формообразующей оснасткой системой элементов для подвода связующего (8), а вакуумная ловушка соединена со формообразующей оснасткой и с генератором вакуума системой элементов для отвода связующего (9). В наиболее общем виде, формообразующей оснастка (2) представляет собой матрицу или формообразующую поверхность, геометрия которой обеспечивает геометрию детали после изготовления; герметичный пакет (3) включает в себя необходимое количество слоев армирующего материала (10), например, стеклоткани, которые после пропитки связующим становятся непосредственно деталью, в одном пакете могут использоваться различные типы армирующего материла, покрытых слоем распределяющей ткани (11) и слоем проводящей сетки (12) зарытых герметичным слоем (13), например, вакуумной пленкой или силиконовым мешком, которые после пропитки удаляются. Перед размещением пакета (3) на оснастке (2), последнюю как правило обрабатывают специальным разделителем, для облегчения удаления пакета после пропитки; вакуумная ловушка (4) представляет собой емкость-отстойник с герметичными вводами для трубок, в которой скапливаются излишки связующего, вакуумная ловушка может быть оснащена: датчиками давления или вакуумметрами для контроля давления, фильтрами, для удаления паров связующего, прозрачной крышкой и т.п.; генератор вакуума (5) представляет собой вакуумный эжектор (6), состоящий из последовательно соединенных, соосных элементов – сопла (25), камеры расширения (26), диффузора (27) и глушителя (28), вакуумный эжектор соединен трубкой (24) с запорно-регулирующим элементом (23) и подключен к источнику сжатого воздуха (7), например: компрессору, внутризаводской магистрали сжатого воздуха, баллону со сжатым газом и т.п.. Система элементов для подвода связующего (8), в наиболее общем виде, состоит из запорного элемента (14), соединительного элемента (15) соединяющего запорный элемент с элементом для распределения связующего (16) (литниковой системой) размешенным в пакете (3) и соединительного элемента (17) соединяющего емкость со смолой (1) с запорным элементом (14). Система элементов для отвода связующего (9), в наиболее общем виде, состоит из запорного элемента (18), соединительного элемента (19) соединяющего запорный элемент с элементом для распределения связующего (20) (литниковой системой) размешенным в пакете (3), соединительного элемента (21) соединяющего вакуумную ловушку (4) с запорным элементом (18) и соединительного элемента (22) соединяющего вакуумную ловушку с генератором вакуума (5). В различных вариантах, в зависимости от используемого связующего, армирующего материала и геометрии детали отдельные элементы систем могут отсутствовать или дублироваться, так, например, для деталей сложной геометрии устройство может быть оснащено несколькими системами для подвода или отвода связующего.

Вариант устройства, в котором вакуумирование пакета до давления P1 и P2 выполняется двумя различными вакуумными эжекторами (Фиг.2) отличается тем, что генератор вакуума содержит два эжектора (6) и (29) которые идентичны своей конструкцией и способом подключения к источнику сжатого газа (7) и системе элементов для отвода связующего (9), но отличаются геометрическими размерами, первый эжектор (6) оптимизирован для создания давления P1, а второй эжектор (29) - для создания давления P2, эжекторы отличаются в первую очередь диаметрами сопел (25) и диффузоров (27), отношением этих диаметров и прочими конструктивными размерами. Использование двух эжекторов требует внесения изменений в систему элементов для отвода смолы (9), так, в наиболее общем виде система дополнительно содержит в себе запорный элемент (31) предназначенный для отключения первого эжектора (6) и соединительный элемент (32) соединяющий эжектор (6) с запорным элементом (31), и запорный элемент (33) предназначенный для отключения второго эжектора (29) и соединительный элемент (34) соединяющий эжектор (29) с запорным элементом (33).

Вариант устройства, в котором между вакуумной ловушкой и генератором вакуума установлен обратный клапан (Фиг.3) отличается тем, что система элементов для отвода связующего (9) дополнительно содержит обратный клапан (35), соединенный соединительным элементом (36) с генератором вакуума (5).

Заявляемый способ реализуется следующим образом (фиг.1):

На формообразующей оснастку (2) наносят слой разделяющего вещества и выкладывают необходимое количество слоев армирующего материала (10), закрывают армирующий материал слоем распределяющей ткани (11) и проводящей сеткой (12), размещают поверх проводящей сетки элементы для распределения связующего (16) и (20) и подключают их соединительными элементами (15) и (19) к запорным элементам (14) и (18) после закрывают армирующий материал и размещенные поверх него вспомогательные элементы герметичным слоем (13), при использовании в качестве герметичного слоя силиконового мешка элементы для распределения связующего (16) и (20) и соединительные элементы (15) и (19) могут быть выполнен в силиконовом мешке, таким образом получают герметичный пакет (3) на основе армирующего материала (10) размещенный на формообразующей оснастке (2). После запорный элемент (18) с помощью соединительного элемента (21) соединяют с вакуумной ловушкой (4), которую с помощью соединительного элемента (22) соединяют с генератором вакуума (5), таким образом получая систему элементов для отвода связующего (9), соединенную с формообразующей оснасткой (2), вакуумной ловушкой (4) и генератором вакуума (5). После включают генератор вакуума (5), открыв запорно-регулирующий элемент (23), подают сжатый газ в эжектор (6), вакуумируют вакуумную ловушку (4) и часть системы элементов для отвода связующего (9) от генератора вакуума (5) до запорного элемента (18) до давления P1, регулируя глубину вакуума посредствам регулирования расхода и давления сжатого газа через эжектор (6) с помощью запорно-регулирующего элемента (23), контролируют давление P1 как правило с помощью датчика или вакуумметра установленного в вакуумной ловушке (4). После открывают запорный элемент (18) и ваккумируют герметичный пакет (3) и часть системы элементов для подвода смолы, от запорного элемента (14) до герметичного пакета (3), при этом, контролируют герметичность пакета и правильность укладки армирующего материала (10), а также герметичность всего устройства. После того как правильность укладки армирующей ткани и герметичность устройства подтверждена, готовят связующее, как правило в виде смеси двух химически активных компонентов, вступающих в химическую реакцию друг с другом и твердеющих со временем, например, в качестве связующего может выступать полиэфирная или эпоксидная смола, возможны варианты связующего приготовленного из более чем двух компонентов, или из одного компонента, с различными способами отверждения, подготовленное связующее, размещают в емкости (1) и помещают в него соединительный элемент (17), после открывают запорный элемент (14). Связующее, из-за разницы давлений P0, действующего на поверхность связующего, и P1 в устройстве, начинает движение по системе элементов для подвода связующего (8) и попадает в герметичный пакет (3), где за счет элемента для распределения связующего (16), распределяющей ткани (11) и проводящей сетки (12) равномерно распределяется по фронту и пропитывает армирующий материал (10), при этом с помощью генератора вакуума (5) в устройстве поддерживается давление P1, а пары связующего и воздух постоянно удаляются из герметичного пакета. После завершения пропитки запорный элемент (14) перекрывается, с помощью запорно-регулирующего элемента (23) расход сжатого газа через вакуумный эжектор (6) увеличивают и давление устройстве понижают до P2, пропитанный пакет выдерживают под давлением P2 до отверждения связующего. Вакуумная ловушка (4) защищает генератор вакуума (5) от попадания в него связующего как во время пропитки, так и во время выдержки. Давление P1 во время пропитки, как правило поддерживают на уровне от – 0.6 до – 0.8 атм для предотвращения закипания связующего на фронте пропитки, в армирующем материале, закипание связующего ухудшает качество детали, способствует изменению его химического состава, неравномерному отверждению и образованию полостей, заполненных газом или не заполненных связующим. Давление P2, во время выдержки как правило поддерживают на уровне от – 0.8 до – 0.95 атм. для обеспечения более плотного прилегания герметичного слоя за счет чего достигается более высокая точность изготовления детали и увеличение объемного содержания армирующего материала, кипение связующего при этом происходит в соединительном элементе (19) или далее в системе отвода связующего (9) и не опасно для детали.

Вакуумные эжекторы существенно дешевле механических вакуумных насосов, используемых, в устройствах для изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии, в настоящее время, разница в стоимости, при одинаковых характеристиках, составляет 10 – 15 раз, в зависимости от производителя, при этом вакуумные эжекторы проще в эксплуатации и обслуживании, так как не содержат подвижных механизмов и не требуют смазки. Применение газодинамического способа вакуумирования и генераторов вакуума на основе вакуумных эжекторов не ухудшает качество изделий и не требует особых изменений в технологическом процессе. Вакуумные эжекторы позволяют создавать разрежение до – 0.95 атм и регулировать его в диапазоне от – 0.1 до – 0.95 атм за счет изменения расхода и давления сжатого газа, подаваемого в эжектор, таким образом вакуумные эжекторы удобны при их использовании в составе устройств для изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии.

Но вакуумные эжекторы имеют достаточно узкий диапазон оптимальных режимов работы, при которых их кпд максимален, в связи с этим в ряде случаев, например, при изготовлении больших деталей, целесообразно использовать вариант способа, в котором вакуумирование пакета до давления P1 и P2 выполняется двумя различными вакуумными эжекторами (Фиг.2), такой вариант устройства требует меньшего количества сжатого газа и более экономичен в эксплуатации. Реализация варианта способа отличается тем что вакуумирование до давления P1, и пропитка герметичного пакета выполняется эжектором (6) при открытом запорном элементе (31), после завершения пропитки запорный элемент (31) закрывается, а подача сжатого газа на эжектор (6) прекращается, после начинается подача сжатого газа на эжектор (29), и открывается запорный элемент (33), а давление в устройстве изменяется до P2.

В ряде случаев, когда допустим некоторый диапазон давлений как во время пропитки, так и во время выдержки пакета, целесообразно установить в системе элементов для отвода связующего обратный клапан (фиг.3), который позволит периодически отключать генератор вакуума. Так как пропитка и испарение связующего происходят достаточно медленно, обратный клапан позволит отключать генератор вакуума при достижении Pmin и включать при достижении Pmax, такой вариант устройства требует меньшего количества сжатого газа и более экономичен в эксплуатации. Наиболее целесообразен такой вариант при оснащении устройства системой ЧПУ и автоматизации процесса включения генератора вакуума.

В качестве армирующего материала могут применяться: различные тканные и нетканые материалы на основе углеродных волокон, арамидных волокон, капроновых нитей, стекловолокна, полиамидных волокон, нейлоновых волокон, металлических волокон, или их комбинации.

В качестве связующего могут применяться: акриловые смолы, карбамидоформальдегидные смолы, фенолоформальдегидные смолы, меламиноформальдегидные смолы, фенольные смолы, винилэфирные смолы, эпоксивинилэфирные смолы, другие термореактивные смолы.

С помощью заявленного способа могут изготавливаться, как готовые изделия, так и заготовки - препреги, для дальнейшей обработкой другими способами.

Таким образом, применение предлагаемого способа изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии, обеспечивает упрощение и снижение себестоимости способа изготовления, повышение удобства способа изготовления, с сохранением высокого качества получаемого композитного изделия.

Предлагаемый способ и устройство проверены экспериментально, и использовались при изготовлении деталей из стеклоткани с пропиткой полиэфирными смолами.

Claims (10)

1. Способ изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим методом вакуумной инфузии, для осуществления которого используют вакуумный эжектор, соединенный с герметичным пакетом на основе армирующего материала и емкостью для связующего, заключающийся в том, что формируют и герметизируют пакет, затем вакуумируют пакет газодинамическим способом, с применением вакуумного эжектора, при этом осуществляют следующие операции: через элемент для отвода связующего вакуумируют пакет до давления Р1; через элемент для подвода связующего обеспечивают подачу связующего из емкости в пакет за счет разницы давлений P0 на поверхности связующего в емкости и P1; перекрывают элемент для подвода связующего к пакету и изменяют давление в пакете до величины P2 газодинамическим способом; выдерживают пакет, пропитанный связующим до получения композитного изделия.

2. Способ по п.1, в котором P1 равно P2.

3. Способ по п.1, в котором используется дополнительный вакуумный эжектор, обеспечивающий вакуумирование пакета до давления P1 и P2.

4. Способ по п.1, в котором P0 равно атмосферному давлению.

5. Способ по п.1, в котором P0 выше атмосферного давления, а для его создания используется сжатый газ, используемый также для генерации вакуума.

6. Устройство для изготовления композитного изделия в виде неразъемного соединения армирующего материала со связующим, методом вакуумной инфузии, включающее емкость для подачи связующего, формообразующую оснастку, для размещения на ней герметичного пакета, на основе армирующего материала, вакуумную ловушку, генератор вакуума, состоящий из вакуумного эжектора и соединенного с ним источника сжатого газа, в котором емкость для подачи связующего соединена с формообразующей оснасткой системой элементов для подвода связующего, а вакуумная ловушка соединена с формообразующей оснасткой и с генератором вакуума системой элементов для отвода связующего.

7. Устройство по п.6, в котором между вакуумной ловушкой и генератором вакуума установлен обратный клапан.

8. Устройство по п.6, в котором генератор вакуума включает в себя два вакуумных эжектора, отличающихся геометрическими размерами.

9. Устройство по п.6, в котором емкость для подачи связующего, вакуумная ловушка и генератор вакуума выполнены в едином корпусе.

10. Устройство по п.6, оснащенное системой числового программного управления (ЧПУ).

Images