Температурные коэффициенты линейного расширения (а) ма­териалов, обычно используемых для изготовления оснастки, и самих слоистых пластиков приведены в табл. 14.1. По значению этого коэффициента из металлов ближе всех к композитам стоит сталь. Она обладает и другими ценными свойствами: превосход­ной износостойкостью, способностью работать при повышенных температурах и хорошей теплопроводностью.

Наиболее благоприятными для изготовления форм свойствами характеризуется керамика. Она имеет самый низкий коэффициент теплового расширения, а по теплостойкости почти не отличается от закаленной инструментальной стали. Однако при температурах

14.1. Температурные коэффициенты линейного расширения сплошных слоистых пластиков и материалов, применяемых для изготовления оснастки

А при 24 ... 204 °С, %

Слоистые пластики, армированные волокном:

Арамидным или углеродным 0,016—0,033

Борным 0,081—0,162

TOC o "1-3" h z стеклянным 0,12

Керамика, полученная шликерным литьем и обож - 0,015 женная

Инструментальная сталь 0,20

Железо, получаемое гальванопластикой 0,21

Никель, получаемый гальванопластикой 0,23

Сталистый чугун 0,24

Термообработанный литой гипс 0,25

Теплостойкая эпоксидная смола 0,35

Алюминий 0,42
окружающей среды керамика хрупкая. Она должна быть защи­щена от повреждений, которые ей грозят в процессе обработки. Одним из способов защиты керамики является помещение ее в стальной кожух.

Стальные формы с керамическими вставками и без них наи­более широко применяются в производстве высококачественных композиционных материалов. Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения керамические вставки обеспечивают высо­кую точность укладки в форме компонентов слоистого пластика. Такие формы очень удобны для производства больших партий соотверждаемых конструкций, в которых клеевой шов отвержда - ется одновременно со стеклопластиком. Однако такая оснастка дорогая, а объем производства изделий часто оказывается недоста­точным для амортизации ее стоимости при конкурентоспособных ценах на выпускаемую продукцию. В этих условиях для изго­товления форм желательно использовать менее дорогие мате­риалы.

Алюминиевые формы относятся к наименее дорогой оснастке, изготовляемой из литых и ковких металлов. Несмотря на то, что алюминий имеет лучшую теплопроводность, чем сталь, получен­ные из него формы менее долговечны и, кроме того, обладают слишком большим температурным линейным расширением. При работе с плитами плоской формы или небольшого размера тем­пература отверждения обычно ограничивается 177 °С. Металличе­ская оснастка включает в себя также формы из сталистого чугуна («Миханита»), корковые формы и гальваноформы, усиленные от­литой основой.

Получаемые гальванопластикой никелевые формы, которые ис­пользуются уже более 15 лет, в результате последних усовершен­ствований представляют собой плотную конструкцию без пор, с хорошо отполированной формующей и гладкой задней поверх­ностями. Стоимость таких форм снизилась, и разработаны методы изготовления форм со сложной конфигурацией. Фирма «Груммэн эароспейс» применяет никелевые формы, получаемые гальвано­пластикой, для формования деталей самолетов. Температурный коэффициент линейного расширения никеля того же порядка, что и у стеклопластиков.

Для успешного применения форм из сталистого чугуна тре­буется, чтобы толщина всех стенок была почти одинаковой. При термообработке форм, конфигурация и поперечное сечение ко­торых резко изменяются, литой металл может растрескаться или покоробиться. Теплопроводность сталистого чугуна сравнительно низка. В местах изменения толщины стенок формы температура на ее поверхности может колебаться в широких пределах. В результате затрудняется контроль процесса отверждения фор­муемого композита. Если допускается увеличение массы оснастки, а стадии нагрева и охлаждения поверхности, находящейся под эластичной диафрагмой, адекватны, то литая форма должна быть 86 достаточно массивной, чтобы обеспечить равномерность темпера­туры по всей поверхности.

Легкоплавкие сплавы, фазовые изменения которых происходят выше температур отверждения слоистых пластиков, обычно отли­вают в заранее подготовленные корковые формы или гальвано­формы. Другие типы отлитой основы включают в себя теплопро­водные пластмассы и различные деформирующиеся при нагрева­нии совместимые материалы, в которых можно смонтировать на­гревательные элементы и охлаждающие каналы. К совершенно иному типу оснастки относятся формы из слоистых пластиков, для изготовления которых обычно используются очень теплостой­кие литые или ламинированные эпоксидные смолы.

Модельные формы для изготовления оснастки из слоистых пластиков методом наслаивания листов также могут быть изго­товлены из любого из описанных выше материалов. Для этой цели можно использовать модель изделия в натуральную величину или снятый с нее гипсовый слепок. Качество гипсовых слепков зависит от деформационной совместимости между гипсом и арми­рующими материалами и состояния отвержденной поверх­ности.

При правильном проведении стадий отливки, схватывания и вызревания смеси «Гидрокэл» с водой в массовом соотношении 100 : 50 прочность на раздавливание материала достигает 24,1 ... 26,4 кПа. После схватывания гипс расширяется на 0,5 %, а под­вергнутый термообработке йри 204 °С обратимо расширяется еще на 0,25 %. Формующие поверхности гипсовой формы затверде­вают при пропитке лаками и выдержке при температуре выше пред­полагаемой температуры эксплуатации. Для получения лаков на растворителях обычно применяют новолачные эпоксидные смолы с температурой отверждения 204 °С.

Оснастку из слоистых пластиков можно получать выкладкой слоев, причем волокно должно быть так ориентировано, чтобы оно наилучшим образом соответствовало расширению изделий, кото­рые будут формовать. Обычно для этих целей применяют стеклян­ное или графитированное волокно. Наиболее выгодно армиро­вать ткаными волокнистыми материалами.

Техническое обслуживание форм должен проводить специали­зированный персонал, а их подготовку к формованию с эластич­ной диафрагмой — производственный персонал. Практика эксп­луатации показала, что последний должен быть обеспечен мяг­кими инструментами и растворителями, которые не повреждают формующие поверхности. Для очистки поверхностей форм наи­более широко применяют метилэтилкетон. Если используемые инструменты и растворители не подходят для удаления загрязне­ний и чистки, то формы быстро выходят из строя и требуют до­полнительного осмотра, ремонта или замены. Перед повторным использованием форм их необходимо протереть растворителем и покрыть антиадгезионной смазкой.