Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Формообразующая оснастка представляет собой специализированное технологическое оборудование, предназначенное для создания изделий из полимерных композиционных материалов путем придания им заданной геометрической формы. Основными элементами являются матрицы и пуансоны, рабочие поверхности которых точно воспроизводят контуры проектируемого изделия.
При производстве композитных деталей армирующий материал, пропитанный связующим, выкладывается на оснастку, после чего проводится полимеризация при заданных параметрах давления и температуры. Выбор типа оснастки определяется геометрией детали, требованиями к точности размеров и планируемым объемом производства.
Негативные формы обеспечивают получение изделий с гладкой и точной внешней поверхностью. Материал формуется внутри матрицы, что позволяет достичь высокого качества внешних аэродинамических поверхностей. Такие формы применяются при изготовлении обшивок, панелей и деталей с высокими эстетическими требованиями к наружной поверхности.
Позитивные формы используются в случаях, когда критична точность внутренней поверхности детали. Материал формуется на наружной поверхности оправки или пуансона. Данный подход широко применяется в технологии намотки для производства цилиндрических изделий, таких как трубы и баллоны высокого давления.
Закрытые пресс-формы состоят из двух половин, между которыми располагается армирующий материал. Применяются в технологиях трансферного формования (RTM) и прессования, обеспечивая высокое качество обеих поверхностей изделия и возможность создания деталей сложной геометрии с внутренними полостями.
При выборе типа оснастки учитывается не только геометрия детали, но и метод формования, температурный режим процесса, требуемое количество съемов и допустимые отклонения размеров согласно конструкторской документации.
Материал оснастки оказывает влияние не только на ресурс формы, но и на точность изготавливаемых деталей. Как правило, чем выше твердость, прочность и размеростабильность материала матрицы под действием температур и усадки, тем точнее возможно изготовить оснастку.
Формы из стеклопластика и углепластика получили широкое распространение благодаря невосприимчивости к воздействию влаги, абразивной устойчивости и хорошей ремонтопригодности. Стеклопластиковая оснастка с гелькоутовым покрытием обеспечивает гладкую поверхность и рассчитана на применение от нескольких десятков до нескольких сотен циклов формования в зависимости от конструкции и условий эксплуатации.
В областях, где критична стабильность размеров, применяют технологическую оснастку из волокнистых композитных материалов, термомеханические характеристики которых близки к характеристикам формуемых изделий. Углепластиковые матрицы обеспечивают высокую точность процесса и стабильность характеристик конечной конструкции, что особенно важно при производстве авиационных деталей.
Алюминиевые сплавы применяются для изготовления матриц, требующих высокой теплопроводности и размерной стабильности. Металлические формы выдерживают значительные механические нагрузки и рассчитаны на большое количество циклов формования. Такая оснастка используется в технологиях RTM и автоклавного формования при повышенных температурах отверждения.
Стальные формы применяются в случаях, когда требуется максимальная прочность и износостойкость, например, при прессовании или формовании под высоким давлением. Однако высокая масса и стоимость изготовления ограничивают их применение крупносерийным производством.
МДФ и специальные модельные плиты с низкими значениями коэффициента линейного температурного расширения используются для изготовления мастер-моделей и оснастки под единичное или мелкосерийное производство. Такие материалы хорошо обрабатываются на фрезеровальном оборудовании с ЧПУ и обеспечивают требуемое качество поверхности после шлифовки и полировки.
При проектировании крупногабаритной оснастки необходимо учитывать коэффициенты термического расширения материалов матриц и производимых изделий. Это особенно важно при формовании деталей из углепластика, где требуется высокая точность размеров.
Качество подготовки поверхности матрицы напрямую влияет на возможность извлечения изделия из формы и на качество получаемой детали. Процесс подготовки включает несколько обязательных этапов, каждый из которых требует соблюдения технологической дисциплины.
Поверхность формы должна быть тщательно очищена от загрязнений, остатков предыдущих разделительных составов и частиц пыли. С использовавшейся ранее формы необходимо удалить ранее нанесенные разделительные покрытия при помощи специальных очистителей для матриц.
При необходимости проводится шлифовка и полировка поверхности для достижения полного удаления ранее нанесенных составов и получения необходимого уровня глянца. После шлифовки и полировки на поверхности формы всегда присутствуют невидимые глазу неровности, шероховатости и микропоры, которые должны быть заполнены разделительным составом.
Для проверки качества очистки используется метод клейкой ленты на нескольких участках формы. Лента должна хорошо приклеиваться к чистой поверхности. Чем лучше отполирована поверхность после обработки разделительным составом, чем меньше на ней неровностей, тем легче извлечь изделие из формы без залипания и тем выше качество продукта на выходе.
Оптимальная температура воздуха в рабочем помещении при подготовке поверхности составляет 20 градусов Цельсия. Полировка проводится до появления равномерного глянца с помощью безворсовой ткани из микрофибры, которая хорошо впитывает жидкость.
Разделительные составы создают физический или химический барьер, препятствующий адгезии между изделием и поверхностью формы. Использование качественных разделителей обеспечивает легкость извлечения детали из формы без повреждений как самой продукции, так и оснастки, а также гарантирует возможность повторного использования матриц.
Классические разделители на восковой основе содержат синтетический или карнаубский воск в сочетании со специальными связующими и усиливающими агентами. Пастообразные составы на базе синтетических и натуральных восков (карнаубский, пчелиный) наносятся на поверхность матриц круговыми движениями тонкими слоями.
После нанесения необходимо подождать, пока воск подсохнет и побелеет, став мутным и матовым. Очень важно уловить этот момент, иначе слой сильно затвердеет и не располируется, либо недостаточно застывший слой удалится с поверхности. Полируется поверхность до появления глянца с помощью безворсовой ткани из микрофибры.
Разделительный состав наносится тонкими слоями от 4 до 7 раз с интервалом 30-45 минут. После нанесения, сушки и располировывания последнего слоя необходимо выдержать 30 минут до полного высыхания нанесенного покрытия. Восковые составы позволяют производить продукцию сериями до 10 съемов, после чего покрытие обновляется.
Для процессов с температурой формования до 180 градусов Цельсия применяются специализированные высокотемпературные составы на основе смеси синтетических и натуральных восков с функциональными добавками. Такие разделители предназначены для создания антиадгезионного слоя при производстве деталей из стеклопластиков и углепластиков на основе эпоксидных, полиэфирных и винилэфирных связующих.
Составы на основе растворителей или воды после нанесения отверждаются под воздействием температуры и атмосферного воздуха, образуя стойкую полимерную пленку. Поливиниловый спирт представляет собой один из наиболее действенных разделителей, имеет вид вязкой жидкости, создает стойкую к парам стирола видимую полимерную пленку и растворим водой даже после отверждения.
Нанесение осуществляется кистью, поролоновой губкой или распылением. Производится в прозрачном, зеленом и синем цветах, не оставляет следов пигментации на матрицах и изделии, что необходимо для лучшей визуализации и контроля покрытия поверхности.
Если на поверхность матрицы нанесен свежий слой гелькоута, необходимо подождать несколько суток, пока не испарится весь стирол. В противном случае разделительный слой не справится со своим заданием, и изделие прилипнет к форме.
Точность изготовления оснастки определяется требованиями к конечному изделию и может варьироваться в широких пределах в зависимости от области применения композитных деталей. Для форм больших габаритов обеспечивается точность в пределах плюс-минус 0,3 миллиметра, для небольших матриц возможна точность в несколько сотых долей миллиметра.
Композитная оснастка обычно рассчитана на применение от сотни до нескольких сотен циклов формования в зависимости от конструкции, качества изготовления и условий эксплуатации. При правильном обслуживании и использовании качественных разделителей ресурс можно оптимизировать.
Затрудненный съем изделия с формы является признаком необходимости нанесения дополнительных слоев разделительного состава. Рекомендуется наносить по одному дополнительному слою после каждого съема. Возможно проведение 2-3 съемов без нанесения нового слоя после первых 3-5 циклов работы с новой формой.
Крупногабаритные мастер-модели и оснастка, а также заготовки для мастер-моделей имеют большую массу. В их конструкции необходимо предусматривать узлы для подъема и кантования. При проектировании учитываются возможные деформации под собственной массой в процессе эксплуатации, транспортировки и производства, например, при механической обработке на станках с ЧПУ.
Одним из вариантов уменьшения деформаций является интегрирование в оснастку силовых структур в виде металлических рам либо композитного каркаса или введение ребер жесткости. Если предполагается, что оснастка в процессе производства деталей подвергается нагреванию, необходимо принять во внимание температурное расширение вводимых в конструкцию усиливающих элементов.
Проверить качество барьерного слоя можно методом клейкой ленты. Необходимо отрезать полоску бумажного скотча, приклеить к поверхности и потянуть. С качественного покрытия клейкая лента легко отходит.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.