Обортовка формы представляет собой специальную площадку шириной 7-10 см, расположенную по периметру матрицы. Этот элемент оснастки выполняет критически важную функцию в технологии вакуумной инфузии композитов, обеспечивая надежную герметизацию вакуумного мешка и создание необходимого разрежения в рабочей полости. Без правильно подготовленной обортовки невозможно достичь качественной пропитки армирующего материала связующим.
Что такое обортовка формы при вакуумной инфузии
Обортовка формы является неотъемлемым элементом оснастки для производства композитных изделий методом вакуумной инфузии. Это специально подготовленная горизонтальная площадка, которая окружает формообразующую поверхность матрицы по всему периметру. Ширина обортовки обычно составляет от 7 до 10 см, что обеспечивает достаточное пространство для монтажа всех необходимых элементов инфузионной системы.
Основное назначение обортовки заключается в создании опорной поверхности для крепления герметизирующего жгута и вакуумной пленки. Именно на этой площадке размещаются входные и выходные патрубки системы, через которые осуществляется подача связующего и эвакуация воздуха. Качество подготовки обортовки напрямую влияет на герметичность всей системы и, следовательно, на качество готового изделия.
Конструктивные особенности обортовки
Обортовка должна быть абсолютно ровной и гладкой, без выступов, впадин или дефектов поверхности. Любые неровности могут привести к нарушению герметичности при монтаже вакуумного мешка. Поверхность обортовки располагается на одном уровне с верхней кромкой матрицы, образуя единую плоскость. Это позволяет вакуумной пленке равномерно прилегать по всему периметру формы.
В зависимости от конструкции матрицы, обортовка может быть выполнена как отдельный фланец или являться интегральной частью корпуса формы. Важно, чтобы материал обортовки был совместим с используемыми разделительными составами и выдерживал температурные режимы процесса инфузии.
Функциональное назначение обортовки
Герметизация вакуумного мешка
Главная функция обортовки формы заключается в обеспечении надежной герметизации рабочей полости. На поверхность обортовки наклеивается герметизирующий жгут, представляющий собой липкую ленту толщиной от 3 до 4 мм. Этот жгут обеспечивает высокую адгезию к вакуумной пленке, создавая абсолютно герметичное соединение.
Герметичность системы критична для создания и поддержания необходимого уровня разрежения. Вакуумная пленка способна выдерживать разрежение до 1 атм, при котором остаточное давление в системе составляет порядка 10-50 мбар. Даже минимальная негерметичность приводит к подсосу воздуха, что нарушает процесс пропитки армирующего материала и может стать причиной образования пор и пустот в готовом изделии.
Монтаж инфузионных каналов
На обортовке размещаются все элементы подвода и отвода рабочих сред. Каналы подачи связующего обычно располагаются в центральной части или по одной из сторон периметра, в зависимости от стратегии инфузии. Вакуумные каналы для эвакуации воздуха и излишков смолы размещаются на противоположной стороне или по всему периметру при кольцевой схеме.
Расстояние от края армирующего материала до вакуумной магистрали обычно составляет около 20-30 мм. Это позволяет избежать преждевременного попадания смолы в вакуумные каналы и обеспечивает равномерное распределение разрежения по всей площади детали. Правильное расположение каналов на обортовке определяется на основе расчетов и опыта формования конкретных изделий.
Требования к поверхности обортовки
- Ровность поверхности: отклонение от плоскости не должно превышать 0,5 мм на длине 1000 мм. Любые неровности создают риски негерметичности.
- Чистота: поверхность должна быть тщательно очищена от пыли, жировых загрязнений, остатков разделительных составов. Для обезжиривания используют изопропиловый спирт или специальные очистители.
- Отсутствие дефектов: трещины, сколы, поры на поверхности обортовки недопустимы, так как они нарушают герметичность соединения с жгутом.
- Химическая стойкость: материал обортовки должен быть инертен к применяемым смолам и разделительным составам.
- Температурная стабильность: обортовка должна сохранять свою геометрию и герметичность во всем температурном диапазоне процесса формования.
Подготовка обортовки к работе
Перед каждым циклом инфузии поверхность обортовки необходимо тщательно подготовить. Сначала проводится визуальный осмотр на предмет повреждений и загрязнений. Затем поверхность протирается салфетками, смоченными в растворителе, для удаления жировых загрязнений. После очистки растворителем следует обработка спиртом для окончательного обезжиривания.
Зона приклейки герметизирующего жгута может быть предварительно защищена бумажным скотчем во время нанесения разделительных составов на формообразующую поверхность. Это предотвращает попадание воска или других антиадгезионных материалов на обортовку, что могло бы снизить адгезию жгута. Перед монтажом жгута защитная лента удаляется, и поверхность еще раз протирается спиртом.
Размещение герметизирующего жгута
Герметизирующий жгут наклеивается на обортовку по всему периметру формы на расстоянии 50-60 мм от края изделия. Это расстояние обеспечивает достаточное пространство для укладки жертвенной ткани и распределительной сетки, которые выходят за пределы армирующего материала на 20-30 мм. Жгут должен располагаться ровно, без изгибов и перекручиваний.
При наклейке жгута важно обеспечить равномерное прижатие по всей длине. Для этого используется валик, которым прокатывается вся полоса жгута после приклеивания. Особое внимание уделяется углам, где жгут должен образовывать плавные переходы без разрывов. В местах стыков концы жгута накладываются внахлест на 20-30 мм.
Типы герметизирующих жгутов
| Тип жгута | Температурный диапазон | Применение |
|---|---|---|
| Низкотемпературный | До 120°C | Комнатная инфузия, эпоксидные системы холодного отверждения |
| Среднетемпературный | До 150-180°C | Стандартная вакуумная инфузия с термоотверждением |
| Высокотемпературный | До 205-230°C | Автоклавное формование препрегов, высокотемпературные циклы отверждения |
Расположение подводов смолы и вакуума на обортовке
Стратегия размещения входных и выходных патрубков на обортовке зависит от размеров и геометрии изготавливаемого изделия. Для простых плоских деталей обычно применяется линейная схема, при которой подвод смолы осуществляется с одной стороны, а вакуумные каналы располагаются на противоположной стороне. Это обеспечивает направленное движение фронта смолы через всю деталь.
При кольцевой схеме вакуумный канал проходит по всему периметру обортовки, а точки подачи смолы располагаются внутри этого кольца. Такая конфигурация предотвращает попадание воздуха в центральную зону детали, так как вакуумирование происходит равномерно со всех сторон. Кольцевая схема особенно эффективна для крупногабаритных изделий сложной формы.
Элементы монтажа на обортовке
Для подвода смолы на обортовке размещаются спиральные или экструдированные трубки, которые приклеиваются к жертвенной ткани на расстоянии 20 мм от герметизирующего жгута. Эти трубки обеспечивают равномерное распределение связующего по ширине детали. Через соединительные тройники к ним подключаются внешние шланги подачи смолы из резервуара.
Вакуумные магистрали также выполняются из спиральной трубки и размещаются по периметру на расстоянии 25 мм от края армирующего материала. Места соединения трубок с тройниками тщательно герметизируются дополнительными отрезками жгута, чтобы исключить подсос воздуха. Все выводы через вакуумную пленку выполняются с использованием специальных силиконовых коннекторов, которые также герметизируются липкой лентой.
Проверка герметичности системы
После монтажа вакуумного мешка и всех элементов инфузионной системы обязательно проводится тест на герметичность. Вакуумный насос подключается к системе, и создается разрежение до остаточного давления 10-50 мбар. Затем все подводящие линии перекрываются зажимами, и насос отключается. Производится наблюдение за показаниями вакуумметра в течение 10-15 минут.
Скорость падения вакуума не более 1 мбар в минуту считается допустимой и свидетельствует о хорошей герметичности системы. Если давление растет быстрее, необходимо найти и устранить утечки. Наиболее вероятные места негерметичности - это стыки герметизирующего жгута на углах обортовки, места выводов трубок через вакуумную пленку, и участки, где пленка недостаточно плотно прижата к жгуту.
Устранение утечек
Для поиска утечек можно использовать мыльный раствор, который наносится на подозрительные участки. Появление пузырей указывает на место подсоса воздуха. Небольшие утечки в местах соединения пленки с жгутом можно устранить дополнительной проклейкой липкой лентой. При обнаружении крупных дефектов вакуумный мешок необходимо переделать.
Важно: Никогда не начинайте процесс инфузии при негерметичной системе. Даже небольшая утечка приведет к образованию пор в ламинате и снижению механических свойств готового изделия. Время, потраченное на тщательную проверку и устранение утечек, окупается высоким качеством конечного продукта.
Особенности обортовки для различных типов матриц
Обортовка на композитных матрицах
Матрицы из стеклопластика или углепластика требуют особого внимания к подготовке обортовки. Композитная поверхность может иметь микропористость, которая снижает адгезию герметизирующего жгута. Для улучшения сцепления обортовку рекомендуется обработать специальным герметизирующим составом или нанести тонкий слой эпоксидной смолы с последующей шлифовкой.
Композитные матрицы также чувствительны к температурным воздействиям. При планировании процессов с нагревом необходимо учитывать коэффициент термического расширения материала обортовки и обеспечивать достаточную прочность конструкции для сохранения герметичности при изменении температуры.
Обортовка на металлических матрицах
Металлические матрицы из алюминия или стали имеют гладкую поверхность, что облегчает герметизацию. Однако металл обладает высокой теплопроводностью, что может потребовать использования специальных высокотемпературных жгутов при термических циклах отверждения. Стальные матрицы тяжелее и требуют более мощных систем крепления и транспортировки.
Частые вопросы
Преимущества правильно выполненной обортовки
Качественная обортовка обеспечивает стабильность и повторяемость процесса вакуумной инфузии. При наличии правильно спроектированной и подготовленной обортовки значительно сокращается время монтажа вакуумного мешка, снижается количество брака из-за негерметичности системы. Оператор может быстро и уверенно выполнить все операции по герметизации, что особенно важно при серийном производстве.
Надежная герметизация на обортовке позволяет достичь и поддерживать высокий уровень вакуума в течение всего времени инфузии и отверждения. Это обеспечивает равномерную пропитку армирующего материала, минимизирует образование пор и пустот, повышает соотношение волокно-смола в готовом ламинате. Все эти факторы прямо влияют на механические характеристики композитного изделия.
Обортовка формы является критически важным элементом оснастки для вакуумной инфузии композитов. Площадка шириной 7-10 см по периметру матрицы обеспечивает надежную герметизацию вакуумного мешка и создание необходимого разрежения. Правильная подготовка поверхности обортовки, грамотное размещение герметизирующего жгута и инфузионных каналов определяют качество и повторяемость процесса производства композитных изделий. Соблюдение технических требований к обортовке позволяет достичь высоких механических характеристик готовой продукции и минимизировать брак на производстве.
