Изготовление матриц из стеклопластика

0
1039

Содержание

Что такое стеклопластик?
Стеклопластиком обычно зовется уже готовое изделие – совокупность материалов, технологий и работ. Чем удобен стеклопластик? Да тем, что можно изготовить любой формы деталь, какую только вообразит фантазия, будь то сабвуфер, повторяющий нижней стенкой очертания багажника, мелкосерийные крылья автомобилей своего дизайна, реплики спойлеров, обвесы, бампера, различные усовершенствования внутренних панелей салона автомобиля и многое другое.

Какие существуют методы производства изделий?
Достаточно часто требуется изготовить всего одно изделие и сэкономить время и материалы, в таком случае делается болван (макет) и прямо по нему клеится стеклопластик с последующим его выведением шпаклёвкой под покраску. Макет должен быть заведомо меньших размеров(на толщину стеклопластик+шпаклёвка.
Другой метод – изготовление изделий по матрице. Применяется для размножения (копирования, тиражирования) какого-либо изделия, а так же если делается в одном экземпляре, но есть вероятность разрушения изделия в процессе эксплуатации (например юбка бампера).

Изготовление болвана
Первым делом необходимо задать будущую форму из любых подручных материалов, наиболее распространенные перечислены ниже.
Для гладких и плавных искривленных плоскостей обычно используют натянутую ткань между жесткими краями.
Для больших и крупногабаритных участков, а также для прямых длинных и тонких используется листовой металл, фанера, ДСП металлические трубы квадратного сечения и любые комбинации с этими материалами.
Для изготовления ребер часто применяется картон, вырезается профиль изделия, расставляются по основанию и либо заполняются пеной промежутки, либо натягивается ткань. Так же картон можно применять и в качестве других конечных граней, вообще при сноровке возможно и весь болван сделать из картона.
Достаточно хороший материал для болванов – пенопласт, он легко режется, шкурится, склеивается друг с другом и достаточно дешев.
Так же удобно использовать обычную монтажную пену в баллонах, она как и пенопласт легко обрабатывается.
И как вариант использование уже существующей детали из стеклопластика, с его разрезкой, добавления других фрагментов из стеклопластика и последующим их соединением в новую деталь с проклейкой заплатками стеклоткани.
После того как форма предварительная сделана, переходят к следующему этапу – выведение «под покраску». Что бы защитить пену или пенопласт от смолы, обычно несколько слоёв газет просто наклеивают на пенопласт клеем ПВА, он не пропускает смолу и является дополнительным укреплением макета, дабы смола не разъела пену. Так же плоские поверхности пенопласта возможно защитить скотчем упаковочным или алюминиевым. Для дальнейшего выведения используется на твердые поверхности сразу шпаклевка, на нетвердые желательно стеклопластик нанести, либо жесткую строительную штукатурку. Далее обрабатывается наждачками до необходимых форм и размеров.
Следующий этап необходим, если болван делается под матрицу. большинство материалов, из которых обычно строятся болваны, даже при хорошей обработке разделителями, будут впитывать в себя смолу, потому необходимо болван покрыть лаком.
Если деталь сразу делается на болване, то желательно позаботиться о том, что бы после выклейки стеклопластика можно было достать болван, пусть даже в разрушенном виде, поскольку оставление его там резко сократит срок службы самой детали из-за погодных условий.

Видео-пример изготовления детали из стеклопластика, с использованием полиэфирных смол и стекломата:

Материалы для полиэфирных смол
Для полиэфирных смол используются следующие материалы:
стекловуаль для первого слоя
для последующих слоев – стекломаты 100, 300, 450 и 600 г/м.кв. обычно 100 и 300 для первого-второго слоя, 450 и 600 для набора толщины
для внутренних углов применяется ровинг рубленый, ровинг в виде нити
для жесткости применяется стеклоткань или стеклорогожа конструкционная, но эти материалы не любят изгибов
для склейки половинок и для некоторых других случаев (заполнение углов, увеличение толщины в частных случаях) применяется аэросил размешанный в смоле либо готовая смесь Филер
для финишного (первого) слоя изделия в матрице применяется гелькоут.
Для эстетики последним слоем матрицы, а так же изделия наносится топкоут, необязательный материал.
Гелькоуты и топкоуты обычно делятся на 2 группы и каждая так же на две – для ручного нанесения(Hand маркировка Н) и для пульверизатора(Spray маркировка S), для матриц (маркировка GM) и просто изделий (для матриц повышенной износостойкостью отличается)
Смолы так же выпускаются различных модификаций, такие как матричные, уменьшенной усадки, для изделий стандартные общего применения; устойчивые к химическим средам, устойчивые к повышенной температуре, устойчивые к атмосферным воздействиям (ультрафиолету).

Меры безопасности при работе с полиэфирными смолами
Полиэфирная смола выделяет очень вредные для здоровья летучие вещества, поэтому необходимо защищать органы дыхания как минимум угольным респиратором и обязательная вентиляция помещения, иначе дикая вонь и головные боли обеспечены, возможно и расстройство здоровья.
Так же необходимо защищать руки медицинскими перчатками, что б на кожу не попадала смола.

Вкратце про эпоксидные смолы и материалы под них
Начнем с того, что эпоксидные смолы в настоящее время используются в основном для изготовления декоративного карбона, так как время кристаллизации большое, жесткость больше и соответственно изделие будет более хрупким, кроме того эпоксидная смола стоит дороже полиэфирной. Стекломатериалы для эпоксидки применяются так же специальные, так как стандартные стекломаты пропитаны специальной эмульсией, которую растворяет только полиэфирная смола.

Замешивание смол, гелькоутов
Важно не отходить от рекомендаций производителя по пропорциям смолы и отвердителя, иначе, если отвердителя перельете смола может закипеть, либо кристаллизоваться намного быстрее, чем нанесете. Если меньше нальете, то рискуете испортить все, так как смола не кристаллизуется.
Смолы необходимо замешивать столько, что б можно было ее всю использовать за примерно 20 минут работы.
В идеальном варианте можно иметь весы электронные, в более простом – шприцы, большой на 20мл для смолы и инсулиновый для отвердителя.

Снятие формы (матрицы), разделители
Рабочая температура в помещении должна быть не менее 20 градусов по Цельсию.
Первым этапом необходимо определиться, будет ли матрица из одной части или нескольких. Для этого необходимо прикинуть, сможете ли вы вытащить болван из матрицы, не разрушив его.
Далее делаются поля из тонкого листового картона, либо из пластика, приклеиваются на пластилин либо термоклей по границе матрицы, если матрица будет состоять из нескольких частей то по границе первой части и последующих нечетных. Когда будут готовы эти части матрицы, необходимо будет удалить поля и завосковать оставшиеся части изделия и поля готовых частей матрицы. Так же желательно сделать бугорки из пластилина на полях для матрицы, что бы у самих полей матрицы были контрольные пазы.
Первым делом необходимо, что бы изделие или болван были чистыми. Далее наносится воск в несколько слоев с промежуточной сушкой и Конечной полировкой. После воскования и полировки желательно нанести поливиниловый спирт CRA губкой или мягкой тканью в один слой.

Пример создания матрицы и изделия из стеклопластика:

Формула расчёта материалов для изготовления:
Расчет веса материалов (х-это знак умножения)
Площадь поверхности х количество слоев х удельный вес стеклоткани = вес стеклоткани
Вес стеклоткани х 2 (где 2 отношение к смоле 1:2)= вес смолы
Площадь поверхности х 0,6(удельный вес гелькоата 0,6кг х 1м²)= вес гелькоата
Вес смолы х 0,03(удельный вес закрепителя0,03кг* х 1кг)= вес закрепителя
Вес стеклоткани + Вес смолы + Вес гелькоата + Вес закрепителя = Вес детали (будущей)

Ламинирование ручное
Ламинирование в матрице вакуумное – инжекция и просто пакет
к преимуществам вакуумной технологии можно отнести такие вещи как: меньший расход смолы, нестесненная по времени укладка стекломатериалов, намного проще работать со смолой, более лучшее соотношение смола/стекломатериалы, в результате чего получается более легко и крепкое изделие

Инжекция
технология состоит в том, что вакуум сам распределяет смолу по стекломатериалу, далее вакуум сохраняется до кристаллизации смолы.
предварительно необходимо по периметру матрицы приклеить спираль из пвх, с ее помощью вакуум будет равномерно по всей матрице засасывать смолу.
далее наносится гелькоут. после укладываются стекломатериалы в нужном количестве, далее укладывается на всю поверхность стекломатериала проводящий смолу слой, сверху на него впитывающий слой, далее из специальной пленки делается либо мешок, в который полностью входит матрица, либо пленка приклеивается по периметру матрицы. в пленке предусматриваются два отверстия, одно под сосок для вакуума, устанавливается впритык к вакуумной магистрали, второе под сосок для подачи смолы. возможны варианты с большим количеством резервуаров для подачи смолы, все зависит от конфигурации матрицы.
когда все подготовлено включается насос. при достижении максимального вакуума, открываем магистраль подачи смолы. при заполнении полностью всего стекломатериала подачу смолы прекращают. так же на вакуумной магистрали желательно предусмотреть резервуар под лишнюю смолу.

Инструменты для ручного ламинирования
для ручного ламинирования используются кисти флейцевые, валики металлические, металл.угловые, игольчатые

Инструменты и материалы для вакуумной инжекции
-насос вакуумный
-спираль пвх
-пропускающий слой
-впитывающий слой
-соски, трубочки
-пленка вакуумная
-герлен

Видео про стеклопластик на моем канале: You-Tube канал

Изделия из стеклопластика

Для нас не редкость когда клиент, обратившись в нашу компанию с определенной задачей, получает неординарное, на его взгляд, решение, которое позволит ему сэкономить и улучшить качество необходимого ему продукта.

В зависимости от сочетания различных пропорций и материалов возможно получение изделий из стеклопластика разных по своим свойствам, таких как физикомеханические, термостойкость, устойчивость к агрессивным средам (кислоты, щелочи и т.п.), водопоглощение, устойчивость к ультрафиолету, другим атмосферным явлениям и другие.

Также существует множество технологий производства продукции из стеклопластика, основные из них, получившие широкую популярность у производителей, это контактное (ручное) формование, намотка, RTM, SMC и BMC технология.

Каждая из данных технологий имеет разновидности, подвиды и специалисты нашего предприятия выбирают наиболее подходящую технологию для производства необходимого продукта в зависимости от поставленной перед ними задачей и возможностями предприятия при этом стараясь найти золотую середину в пропорциях «цена – качество».

Технологии изготовления изделий из стеклопластика

Существует несколько основных способов изготовления изделий из стеклопластика:

Контактное формование

Способ изготовления изделий методом контактного (ручного) формования является самым распространенным благодаря низкой стоимости подготовки производства (единственный способ не требующий дорогостоящего оборудования) .

Данный способ, в основном применяется для производства штучной и мало серийной продукции.

Процесс изготовления изделий из стеклопластика методом контактного формования происходит в несколько этапов:

Нанесение на матрицу (форму) разделительного слоя для избежания прилипания изделия к матрице.

Нанесение лицевого (наружного) слоя. Может осуществляться как напылением так и в ручную, кистью. Данный слой имеет высокую стойкость к ультрафиолету, агрессивным, химическим средам и имеет широкую палитру цветов.

Формовка стеклопластика (осуществляется при помощи валиков или кистей).

Напыление

Для производства изделий методом напыления требуется специальное оборудование (машина для напыления стекловолокна).

Данный способ изготовления изделий из стеклопластика хорошо применим в серийном, мало серийном производстве изделий и при изготовлении крупно габаритных изделий.

В отличии от метода контактного (ручного) формования, метод напыления не требует подготовки заготовок и смесей, а нанесение материалов на форму происходит при помощи специального оборудования подающего готовую смесь в необходимых пропорциях (пропорции смеси могут регулироваться).

Благодаря выше сказанному, метод напыления значительно эффективней и менее трудоемкий в сравнении с методом контактного (ручного) формования.

SMC и BMC (припреги)

Припрег — это термореактивный ( перерабатывается под воздействием температуры 100 — 1 7 0 º С) материал, созданный на основе полиэфирных и венилэфирных смол, состоящий из смолы, наполнителей, низкопрофильных добавок и армирующих волокон .

Для производства продукции из припрегов потребуется гидравлическое, прессовое оборудование (некоторая линейка материалов BMC позволяет использование литьевого оборудования аналогичного ТПА (ТермоПластАвтоматам) и позволяет изготавливать продукцию инжекционным способом) , печь для подогрева заготовки и металлические формы снабженные системой подогрева (жидкостной или электрической) позволяющей равномерно разогревать форм у до необходимой температуры.

Процесс производства продукции:

Предварительно подготовленная заготовка подогревается в печи. После подогрева укладывается в разогретую форму и с помощью прессового оборудования (под определенным давлением) происходит смыкание формы и формирование изделия. После полного смыкания, форма некоторое время остается в замкнутом состоянии до полного отвердевания материала под воздействием температуры.

Намотка

Процесс изготовления изделий методом намотки основан на формировании изделия неприрывной нитью стекловолокна, которая в процессе укладки пропитывается связующим.

Изготовление изделий из стеклопластика методом намотки, в основном применяется в массовом (серийном) производстве изделий имеющих округлые, цилиндрические, прямоугольные формы не имеющие сложной структуры.

Для производства изделий методом намотки требуется намоточное оборудование, оправки формирующие структуру изделий и позволяющие легкое снятие изделия.

Производство изделий методом намотки происходит следующим образом: на установленную в станок, вращающуюся оправку, под определенным углом, непрерывно наматывается нить(ти) из стеклоткани. Нить(ти) предварительно пропитываются связующим.

Существует два метода намотки: периодическая и непрерывная.

Каждый из методов разделяется на два способа намотки: перекрестный и прямой.

Оба метода имеют положительные и отрицательные моменты:

П ериодическая намотка, в сравнении с непрерывной, требует меньше вложений в оборудование и занимает меньшую площадь, но при этом имеет низкую производительность и ограничения по длине изделий.

Непрерывная намотка, в сравнении с периодической, требует больших затрат на оборудование и занимает большую площадь производства, но имеет высокую производительность.

Серийное и мелкосерийное производство, связанное с отливкой изделий, начинается с изготовления болвана и матрицы. Это один из самых ответственных этапов, так как от качества изделия будет зависеть качество каждого следующего конечного продукта. Матрицы из стеклопластика подходят для отливки изделий ручным способом, а также холодного прессования.

Болваны для стеклопластиковых матриц полностью повторяют форму будущего изделия. Заказать болванки из МДФ, дерева, пластика — вы можете у нас.

Матрицы из стеклопластика: этапы изготовления

Самым первым этапом становится создание болван-матрицы или болван-формы (об этом мы расскажем ниже). По готовому болвану изготавливается матрица. Для формы используют стеклопластик или углепластик и специальные матричные гелькоуты.

После финишной обработки болвана, в том числе нанесения восков при необходимости, начинается процесс изготовления матрицы. Гелькоут можно наносить двумя способами:

  • Ручным – кистью;
  • Методом напыления – с использованием чашечного пульверизатора;

Матричный гелькоут наносится в несколько этапов, слоями разной толщины, обязательно выдерживается до состояния готовность «на отлип». После обработки ровингом или склеивающей пастой, начинается укладка матричного стеклопластикового ламината.

Важно стекломаты укладывать без неровностей и пузырей воздуха. Для этого при необходимости используют предварительный раскрой матов. Каждый слой покрывается специальными полиэфирными смолами.

Еще один важный этап – нанесение армирующего слоя, который обеспечит необходимую прочность и жесткость матрицы, сделает ее устойчивой на изгиб и разрыв, исключит возможность деформации в результате использования. Отлитая матрица обязательно шлифуется и полируется, чтобы убрать даже микроскопические шероховатости и неровности, а затем наносится разделитель – условно постоянный слой, который поможет относительно легко вынимать из матрицы готовые детали.

Для удобства и долгого срока службы матрицы из стеклопластика, в зависимости от формы и способа заливки, оснащают ушками, выемками, ручками, ножками, что обеспечивает аккуратную эксплуатацию и долговечное использование.

Болван матрица:

Чтобы изготовить любую матрицу — необходим болван для нее. Это прототип будущего изделия, в точности повторяющий его форму. При этом качество болвана должно быть очень высокое. Погрешности в размерах, форме, а также неровности и шероховатости поверхности — недопустимы.

Болван-матрица изготавливается либо из того же материала, что и конечное изделие, но чаще всего создается из любого чернового материала. Например, для изготовления матричных болванов нередко используют:

После финишной обработки болваны для матрицы обязательно шпатлюются, красятся и покрываются специальными лаками. Это необходимо для создания идеально гладкой непористой поверхности, что обеспечит глянцевую поверхность изделия и исключит возникновение эффекта «закипания».

Для создания сложных болванов используются фрезерные станки с ЧПУ (числовым программным управлением), которые позволяют создавать точные копии с минимальной погрешностью по размерам, при этом работают с различными материалами.

Где заказать?

Наша компания вот уже почти 15 лет работает на рынке резки и фрезеровки, мы располагаем современной технической базой, высокотехнологичными фрезерными ЧПУ-станками и опытным персоналом. Принимаем заказы на изготовление мастер-моделей для литья и болванов для матриц. Работаем преимущественно с деревом, МДФ, пенополистиролом и пластиком.

  • создание 3д модели будущего изделия,
  • вырезание на станке болван матрицы (или его деталей при необходимости сборки модели),
  • доведение готового изделия до финишного результата (шлифовка, лакировка, покрытие специальными материалами – при необходимости и пожеланиях заказчика).

Сотрудничаем как с частными лицами, так и с корпоративными клиентами. К нам нередко обращаются для изготовления болванов для создания матриц, которые в дальнейшем будут использоваться при производстве катеров, запчастей автомобилей и другой техники.

Уточнить условия работы, сроки выполнения заказа, цены — можно связавшись с нами по телефону: +7 812 336-36-76.

Наше производство расположено в Санкт-Петербурге, но с работаем с клиентами из разных регионов, отправляя заказы посредством транспортных компаний.