Документ описывает лабораторную работу по пневмокомпрессионным методам формования изделий из композитов, цель которой - освоение технологий и практических навыков работы с автоклавами и прессами. В ходе работы студенты изучают процессы получения преформ, формования с использованием различных методов и анализируют результаты сравнительных испытаний полученных образцов. Основное внимание уделяется методам вакуумирования, автоклавного и гидроклавного формования, с акцентом на порядок выполнения работы и необходимые параметры для достижения качественного результата.

1. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
•
•
Цель работы:
Ознакомление с технологией изготовления
композитных деталей методами
пневмокомпрессионного формования.
Приобретение практических навыков работы
на оборудовании для производства
композитных изделий с компьютерным
управлением.

2. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
Задание на работу:
Часть I (4 часа)
•
•
•
•
•
•
•
•
Изучение метода получения преформы из препрега выкладкой;
Ознакомление с методами пневмокомпрессионного формования;
Изучение компьютеризованного лабораторного комплекса для
формования на основе автоклава;
Освоение компьютерного управления автоклавом;
Приобретение практических навыков формирования
технологического пакета.
Часть II (4 часа)
Освоение практических приемов трех методов формования:
вакуумированием, в автоклаве, в пресскамере;
Изготовление трех партий образцов для проведения сравнительных
испытаний;
Анализ полученных испытаний по геометрическим и весовым
параметрам.

3. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ
КОМПОЗИТОВ
Получение преформы
выкладкой
Наиболее простым способом по
аппаратурно-техническому
оформлению является
выкладка, которая применяется
для изготовления изделий
различных габаритов и
конфигураций. Процесс
выкладки в большинстве
случаев осуществляется
вручную, особенно при
получении деталей со сложной
поверхностью.
Рис.3.1 Структура технологического пакета при
выкладке:
1 - форма; 2 - ограничитель; 3 - антиадгезионный
слой; 4 - формуемое изделие; 5 разделительная перфорированная пленка; 6 впитывающий слой; 7 - цулага; 8 - дренажный
слой; 9 - вакуумный мешок; 10 - клапан
вакуумной системы; 11 - герметизирующий
жгут

4. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
Схемы формования
Контактное
прикатка
роликом
Пневмо-, гидрокомпрессионное
вакуумированием
натяжением
нити
автоклавное
обмотка
жгутом
гидроклавное
вибрационное
формование
Прессовое
жестким
прессованием
в пресскамерах
упругим
прессованием
пропиткой под
давлением
Рис. 3.2 Классификация схем формования
Термокомпрессионное
температурным
расширением
вкладыша

5. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
Автоклавное формование
отличается тем, что формуемое
изделие помещают в специальное
оборудование - автоклав, где
создается избыточное давление.
Автоклав (рис.3.4) представляет
собой герметичную емкость в виде
прочного, цилиндрической формы
корпуса 7 с открывающейся
крышкой 8.
В автоклаве может создаваться
избыточное давление до 15
атмосфер и температура до 300°С.
Давление создается или с помощью
насосов, или за счет испарения
жидкого азота; температура - с
Рис. 3.4 Формование в автоклаве:
помощью электрических
1 – форма; 2 – препрег; 3 – эластичная
нагревательных элементов или
мембрана; 4 – уплотнители; 5 –
аэродинамическим нагревом
специально спрофилированных
тележка; 6 – рельсы; 7 – корпус
мощных вентиляторов.
автоклава; 8 - крышка

6. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
Гидроклавное формование.
Процесс формования в автоклавах
и гидроклавах на первом этапе
содержит все операции, присущие
формованию вакуумированием. На
втором этапе форму с препрегом и
герметичной оболочкой помещают в
емкость и выдерживают там при
температуре и давлении,
изменяющихся по заданному закону.
В отличие от автоклавов
гидроклавы безопасны в работе, и в
Рис.3.7. Гидроклав:
них можно реализовать давление до 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - форма; 4 - препрег;
30-50 атмосфер. В то же время
5 - герметичная диаграмма; 6 - рабочая
жидкость как рабочее тело создает
жидкость
определенное неудобство в работе,
значительно снижая культуру
производства.

7. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
Формование в пресскамерах.
Суть процесса показана на
схеме (рис.3.8). В негативную форму
1, являющуюся одновременно
прочным корпусом, укладывается
препрег 3 и эластичная оболочка 2.
Из-под оболочки откачивается
воздух, а в полость, образуемую
пространством между оболочкой и
крышкой 4, подается рабочее тело
(разогретый пар, вода, воздух).
В пресскамерах, в силу их
небольшого объема, можно
реализовать давление до 20-30
атмосфер. По энергозатратам на
нагрев и подвод давления пресскамеры значительно эффективнее
авто- и гидроклавов. В то же время
они не являются универсальным
оборудованием, и их применение
оправдано при больших сериях
производства изделия.
Рис. 3.8 Формование в пресскамере:
1 – форма; 2 – эластичная диафрагма; 3 –
препрег; 4 – крышка

8. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
Порядок выполнения работы
Формирование технологического пакета
Вакуумное формование
а. Сформировать три преформы из препрега
углеродной ленты ЭЛУР на связующем УП,
количество слоев - 7. Схема укладки: 0°, 90°,
0°, 90°, 0°, 90°, 0°. Пластины раскроя должны
иметь размер 110х110 мм.
б. Подготовить поверхность формы в виде
плоской полированной плиты, удалив с нее
смазку.
в. Сформировать на 3х плитах технологические
пакеты в следующем составе:
•
разделительная пленка из фторопласта;
•
преформа из семи листов препрега;
•
перфорированная разделительная пленка из
фторопласта;
•
впитывающий слой из стеклоткани Т-10-80;
•
цулага в виде тонкого стального листа;
•
дренажный слой из стеклоткани Т-10-80.
г. Установить сверху технологического пакета
герметичную пленку «Эплон» с вакуумным
штуцером. Пленку герметично крепить по
периметру к плите жгутом «Герлен».
д. Первую деталь формовать методом
вакуумирования, для чего подсоединить
штуцер к магистрали вакуумного насоса и
поместить в печь.
е. Задать режим изменения температуры Т° по
инструкции для смолы УП.
Формование в пресскамере
ж. Установить вторую плиту с технологическим
пакетом в пресскамеру.
з. Подсоединить штуцер к вакуумной магистрали.
и. Закрыть крышку пресскамеры и затянуть
болты.
к. Установить пресскамеру в печь. Задать режим
Т° в соответствии с требованиями к смоле
УП.
л. Задать давление в пресскамере 10 кг/см2.

9. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
Порядок выполнения работы
Формирование в автоклаве
м. Установить третью плиту с технологическим пакетом в автоклав.
н. Подсоединить штуцер к вакуумной магистрали автоклава.
о. Задать на компьютере режимы: вакуумирования, избыточного давления и изменения
температуры по инструкции для связующего УП.
Сопоставление параметров деталей №1, №2 и №3.
п. После формования извлечь детали №1, №2, №3 из технологических пакетов.
р. Обрезать углепластиковые пластины в размер 100х100 мм в гильотине.
с. Взвесить каждую деталь.
т. Провести замер толщины каждой детали микрометром и твердости.
у. Подготовить детали к проведению испытаний на ударостойкость и живучесть (постударное
нагружение), для чего проставить на них геометрические и весовые параметры.

10. Лабораторная работа № 1:
ПНЕВМОКОМПРЕССИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
Порядок выполнения работы
Формирование в автоклаве
м. Установить третью плиту с технологическим пакетом в автоклав.
н. Подсоединить штуцер к вакуумной магистрали автоклава.
о. Задать на компьютере режимы: вакуумирования, избыточного давления и изменения
температуры по инструкции для связующего УП.
Сопоставление параметров деталей №1, №2 и №3.
п. После формования извлечь детали №1, №2, №3 из технологических пакетов.
р. Обрезать углепластиковые пластины в размер 100х100 мм в гильотине.
с. Взвесить каждую деталь.
т. Провести замер толщины каждой детали микрометром и твердости.
у. Подготовить детали к проведению испытаний на ударостойкость и живучесть (постударное
нагружение), для чего проставить на них геометрические и весовые параметры.