Промышленное производство композиционных материалов с ис­пользованием слоев с вентиляционными отверстиями диафрагм из полимерных пленок разового применения имеет ряд технико - экономических недостатков, к которым относятся:

Чрезмерная стоимость многократно повторяемых ручных опе­раций и неэкономное использование перерабатываемых материа­лов;

Большая вероятность получения бракованных материалов из-за дефектов, вызываемых сморщиванием слоев с вентиляционными отверстиями, утечками или разрывом диафрагм, сделанных из тонких полимерных пленок;

Большая вероятность повреждения поверхности формы в ре­зультате многократных операций по ее очистке и установке;

Дополнительные расходы, снижающие конкурентоспособность слоистых пластиков в сравнении с конструкциями из других материалов.

Слои с вентиляционными отверстиями одноразового исполь­зования представляют собой отдельные полотнища сухой ткани, которые растянуты и подогнаны под конфигурацию полуфабри­ката слоистого пластика. Выполнение этой операции связано не только с расходом материала, но и с большими затратами труда квалифицированного персонала. Восстановление слоев с венти­ляционными отверстиями после отверждения отформованных с диафрагмой изделий обходится дороже, чем их замена.

Периодические издержки на оплату рабочей силы и материа­лов разового использования могут быть сокращены путем комби­нирования специально подготовленных слоев с вентиляционными отверстиями с соответствующим перфорированным слоем и объе­динения их в многократно используемый поверхностный СЛОЙ с отверстиями («чехол»). Операции по раздельной укладке слоев с вентиляционными отверстиями и перфорированных слоев могут быть заменены одной операцией — укладкой «чехла». Полученные таким путем поверхностные слои пригодны для удаления газов как из клеевых соединений во время их отверждения, так и из слоистых пластиков. Внешнее различие между этими двумя обла­стями применения поверхностных слоев с отверстиями состоит в том, что впитывающие слои обычно разделяют уложенные в па­кет листы слоистого пластика (см. рис. 14.2 и 14.4) и редко ис­пользуются при отверждении адгезионных соединений или соот - верждении получаемых в одну стадию слоистых конструкций.

Диафрагмы одноразового использования и укладка в форму полимерных пленок и герметиков также являются причиной до­полнительных затрат. Такие диафрагмы можно использовать только один раз, так как при сборке конструкции и термическом отверждении слоистого пластика они разрушаются. Полимерные пленки даже при осторожном обращении с ними в процессе ра­боты легко рвутся. Кроме того, уплотнения диафрагмы могут оказаться недостаточно надежными, что приводит к утечкам. Необходимое уплотнение достигается сжатием герметика между полимерной пленкой и поверхностью формы. Перед подачей дав­ления для отверждения материала при формовании с эластичной диафрагмой следует выявить и ликвидировать все места утечек. Даже при термическом отверждении не исключена возможность того, что ослабленные полимерные пленки могут лопнуть при по­даче повышенного давления. При этом часто наблюдается, что дорогая деталь из композиционного материала отформовывается неправильно, потому что пакет листов не был достаточно отвер - жден или уплотнен. Использование толстых поверхностных слоев из силоксанового каучука и самоуплотняющихся диафрагм мно­гократного применения и других «чехлов» снижает стоимость изготовления КМ и количество образующихся бракованных из­делий благодаря упрощению технологического цикла и более на­дежному контролю за соблюдением условий отверждения [1].

Рис. 14.2 и 14.3 иллюстрируют применение механически за­крепленных обычных и армированных стекловолокном диафрагм («чехлов») из силоксанового каучука. Диафрагмы уплотняют, зажимая силоксановый каучук между двумя плоскими и доста­точно гладкими металлическими поверхностями. При этом до­полнительная уплотнительная прокладка не требуется.

Другое, более дешевое торцовое уплотнение обеспечивает пере­крытие полости внутри диафрагмы затвором вакуумного типа, который соединен с отдельной вакуумной линией (диафрагму следует располагать над пакетом слоев в форме). Затем подготав­ливают соединительные детали для вакуумного затвора и уплот­няют диафрагму относительно формы за счет отсоса. После этого удаляют воздух из-под диафрагмы или соединяют эту полость с ат­мосферой в зависимости от того, как это предусмотрено условиями формования.

Штуцера для подсоединения к вакуумной линии могут быть вплавлены внутрь диафрагмы из силоксанового каучука при ее изготовлении. На рис. 14.7, а и б показаны приспособления для быстрого отключения вакуумных линий, которые вплавлены внутрь диафрагм, сделанных из силоксанового каучука, арми­рованного стекловолокном, а на рис. 14.7, в — вид снизу изоб­раженной на рис. 14.7, б диафрагмы, который поясняет, как вспомогательные металлические детали могут быть вплавлены внутрь каучуковых диафрагм. В этом случае используется при­веденный на рисунке перфорированный трубчатый коллектор, через который удаляется воздух из диафрагмы. Аналогично вплав­ляют упрочняющие рамы для больших диафрагм, изготовленные за одно целое нагревательные элементы и термопары для контроля температуры. На рис. 14.8 изображены два варианта наиболее 96

Рис. 14.7. Форма с диафрагмой различных типов:

А форма с резиновым колпачком н диафрагмой; бив"" соответственно вид сверху в снизу диафрагмы нз силоксанового каучука с отлитой в ией вакуумной линией

А — основной тнп; б — модифицированный вариант; I — взаимосвязанные канавки; 2 — компенсационный сальник; 3 — диафрагма из армированного стекловолокном силокса­нового каучука; 4 — оснастка; 5 — вакуумная линия; б — вкладыши из мягкого сило - ксанового каучука

Легко собираемых затворов, где а — затвор для диафрагмы из армированного стекловолокном силоксанового каучука, отлитый из PTV 92-048, и видоизмененный вариант, в котором использо­ван предварительно отлитый вкладыш из силоксанового каучука с низкой твердостью по Шору. Уплотнение с предварительно отлитым вкладышем лучше облегает поверхность формы. Все уплотняемые поверхности должны быть чистыми, не иметь цара­пин и вмятин. На рис. 14.9 показан более надежный затвор в виде металлической рамы с резиновыми уплотнениями.

Многократно используемые «чехлы» с вентиляционными отвер­стиями и диафрагмы из силоксанового каучука выдерживали до 1600 циклов формования. Известны случаи, когда стоимость по­требляемых материалов для систем с вертикальными выпускными отверстиями снижалась более чем на 90 %, а связанные с заменой материала затраты на рабочую силу уменьшались более чем на 80 %.

К материалу для получения литых диафрагм из силоксанового каучука предъявляются следующие требования:

Текучесть, достаточная для получения мембран сложной кон­фигурации;

Способность пропитывать стекловолокно; способность вулканизоваться при комнатной температуре; мягкость, достаточная для точного прилегания к уплотняемой поверхности;

Долговечность, обеспечивающая работоспособность после мно­гократных длительных выдержек при температурах до 179 °С без снижения прочности и упругости; стабильность размеров; возможность ремонта.

В число материалов, рекомендованных разработчиками диаф­рагм многократного использования для фирмы «Груммэн эароус- пейс», входят:

Латекс силоксанового каучука RTV 92-048 фирмы «Дау Кор - нинг»;

Рис. 14.9. Наружная уплотняющая рама:

1 — вакуумная лнння; 2 — вннт; 3 — верхняя рама; 4 — нижняя рама; 5 — диафрагма из армированного стеклово­локном силоксанового каучука; 6 — компенсационный сальник; 7 — оснаст­ка; 8— литые резиновые уплотнении

Дисперсия DC 92-009 RTV фирмы «Дау Корнинг», разбавленная тяжелым бензином в соотношении 1 : 1 для смачивания стекло­волокна;

RTV 630 фирмы «Дженерал электрик»;

Стеклоткань артикула 1000 с нейтральным рН, очищенная от аппретуры нагреванием;

Стеклоткань с трикотажным переплетением фирмы «Ютайтед мэрчент» для изделий, имеющих форму свернутой спирали;

Вулканизованный и невулканизованный каучук и листы из него марок «Мосайтс» и D фирмы «Эаркрафт продактс».

Диафрагму обычно устанавливают над формуемым собранным пакетом листов с выпускными отверстиями и поверхностными слоями с отверстиями. На этот пакет кладут разделительную плен­ку, после чего устанавливают диафрагму из силоксанового кау­чука и вакуумом подтягивают всю сборку как можно плотнее к форме. Вакуум поддерживают все время, пока крепят диаф­рагму. По периметру форму обкладывают полосками парафина для образования зубцов, между которыми будут уложены ва­куумные уплотнения. Затем форму по периметру обматывают также экструдированными полосками мягкой резины.