真空導流工藝成功實施的前期條件
需要考慮的第一件事就是:使用現(xiàn)有的模具,還是加工新的模具?無論選擇哪一種方法,都必須核查一些關(guān)鍵問題,方能確保所用的模具合適。具體事項如下:
? 模具要保證很好的氣密性。
? 模具必須有足夠的剛度,能夠承受真空形成的壓力。
? 在制品固化期間,模具必須能夠承受樹脂固化周期的放熱。
? 模具必須有凸緣法蘭邊,并且應足夠?qū)挘苑胖谜婵展芎兔芊饽z帶。
? 任何次模件都必須和主模接合在一起,以免在部件導流過程中發(fā)生系統(tǒng)的漏氣。
? 模具表面必須具有較高的平整度。眾所周知,帶有孔洞、龜裂或裂縫的模具會影響真空狀態(tài)。所以,在生產(chǎn)之前,須對模具進行壓降試驗來檢驗是否存在這一問題。確認是否適合導流的模具,這一過程都是必需的。
解決了這些問題后,下一步就要考慮模具或部件的整體加工。人們常說,導流工藝中最慢的就是材料鋪放,而最快的就是實際導流。也是基于此原理,越是制作大的部件,或者制作含帶較多的次結(jié)構(gòu)構(gòu)件的大型部件時,真空導流工藝就越顯現(xiàn)出其經(jīng)濟、快捷的優(yōu)勢。此外,如果干鋪鋪層的過程可以縮短,則會更加縮短建造周期。對于手糊工藝而言,制品經(jīng)過初步糊制后,小的部件組份的粘接以及主構(gòu)件和次構(gòu)件比如加強筋、支撐件等的粘結(jié)通常要花費很多的時間。而對于導流部件而言,像梁或桁這樣的加強構(gòu)件以及支撐件等可以合到一個組件中。這樣一來,不僅確保了部件之間連接牢靠,而且還節(jié)省了準備、粘結(jié)、打磨、拋光等時間,并全面降低了材料消耗??傊捎脤Я鞴に嚳梢詼p少構(gòu)件的數(shù)量,這就意味著該工藝能夠處理由基本殼體結(jié)構(gòu)和輔助構(gòu)件組成的較大板材以及更為復雜的結(jié)構(gòu)。
鋪層
第二個需要考慮的事項便是鋪層的選擇。這一點至關(guān)重要,因為這會影響制品重量、承重能力以及建造時間。如果使用現(xiàn)有的鋪層,則需要對比現(xiàn)有工藝特點與導流工藝提供的新數(shù)據(jù)之間的差異。真空導流工藝由于是在高真空度下進行,鋪層會壓縮得比手糊工藝緊密得多,而且纖維含量也更高。不過鋪層的強度雖然提高了,但由于厚度降低了,也更容易彎折和撓曲。盡管增加鋪層可以解決這一問題,卻會因此而減慢加工速度,而且難以降低成本。另一種解決辦法是使用能夠制作較大體積鋪層的材料,如導流氈。
目前國內(nèi)外最主流的趨勢是使用夾芯復合技術(shù),該技術(shù)在提高硬度的同時又不會增加重量。過去,人們曾擔心全部采用芯材的殼體中會出現(xiàn)分層。但是借助導流工藝,芯材與強化表層之間的粘結(jié)性能大幅提高,有效解決了脫層問題。
采用夾芯結(jié)構(gòu)的纖維鋪層通常要比實心鋪層薄。由于硬度提高了,板材尺寸也得以加大,而且需要的支撐物(加固裝置、框架、艙壁等等)也更少了。另外,鋪層的安裝速度也加快了,從而縮短了建造時間并降低了材料的總體使用量。
運用這種方法還比其他任何的導流方法都更快,透過真空袋的連接線路和進料管的數(shù)量也減少了,這些又進一步縮短了整體建造時間并降低了耗材的成本。
材料的選擇
在確定鋪層符合設(shè)計標準后,便需要關(guān)注材料的采購了。切勿忽視這些材料組合后的整體效果,因此,不能低估任何一種產(chǎn)品的重要性。它們彼此之間必須相容才能達到最佳的效果。在向供應商說明所需的材料時,請務必告訴他們您將使用真空導流工藝來制造部件。同樣,還務必親自檢查,以確保供應商推薦的材料適合于真空導流工藝。
雖然大多數(shù)的材料都能在真空導流工藝中使用,但是目前已開發(fā)出了專門用于導流工藝的產(chǎn)品。盡管它們在外觀上可能與普通材料沒有什么差別,但是都經(jīng)過了改進,諸如導流速度、滲透性、放熱性、浸透性等特性都進一步提高了。在初選之后,進行小的抽樣檢測并衡量性能。記錄詳細信息,如導流時間、浸透質(zhì)量、流速、樹脂的消耗情況、耗材的浪費等等。
人員的利用
現(xiàn)在一切都已準備就緒,加工模具也已安排妥當,您已經(jīng)選擇了建造部件所需的材料,您已掌握了正確的復合材料工藝和技術(shù),現(xiàn)在只差人員培訓了。如今,好的員工很難找,也很難留住,導流技術(shù)的一大優(yōu)勢在于,與較為“傳統(tǒng)的”方法相比,它是一種半自動化的過程,除了一些關(guān)鍵管理人員外,只需要一個人數(shù)相對較少、并且技能要求也不高的操作人員隊伍。
由于導流技術(shù)采用的是閉式壓模工藝,因此工作環(huán)境更為清潔,這與浸潤手糊涂敷加工環(huán)境相比,對工人更具有吸引力。另外,這種環(huán)境也有利于工人的健康,因為他們不會再置身于刺激性氣體和有害粉塵中。由于材料可以成套購買,因此員工能夠更加迅速、更加輕松地進行安裝材料,進而縮短生產(chǎn)時間。
在開始對人員進行導流培訓之后,您很快便會發(fā)現(xiàn)他們是否在導流工藝的某一領(lǐng)域有所專長,或者是否更愿意從事工藝中的某一特定環(huán)節(jié)。在生產(chǎn)車間里,人員通常會被安排在導流工藝的專門區(qū)域,并且他們在完成自己的工藝環(huán)節(jié)后,便從一個模具轉(zhuǎn)移到另一個模具。這與建筑業(yè)的運作方法非常相似。一般來說,女員工適合于疊放和裝填鋪層以及芯材,因為她們更能夠勝任這類工作。由于材料通常都是成套包裝的,因此也易于取放。當?shù)谝慌鷨T工完成培訓之后,他們就可以轉(zhuǎn)移到需要導流的其他制品制造,而新的員工再進來接受培訓,或者是與第一批已經(jīng)培訓過的員工一起工作,并向他們學習必要的技能。
工廠設(shè)置
工廠是導流配置需要考慮的最后一系列事項之一。一般來說,原有的工廠已在生產(chǎn)復合材料部件,雖然通常人們就都會認為這樣的工廠適合引進導流工藝,但是做一些明智的變動還是有助于提高生產(chǎn)效率,并提前預防一些日后可能突發(fā)的問題。
我們所用的工藝能夠顯著減少各類排放物,并且能夠避免手糊工藝經(jīng)常出現(xiàn)的臟亂現(xiàn)象,我們希望工廠環(huán)境保持清潔。為此,生產(chǎn)場地應該進行分區(qū),以最大限度地降低“交叉污染”。
涂膠衣和表層的區(qū)域應安排在工廠的一端。這樣可以限制該工藝流程中所產(chǎn)生的煙霧以及不粘附噴涂物。模具可以移至干燥的物料存放區(qū)域或執(zhí)行導流操作的主要區(qū)域。在這里,便可以開始在部件上鋪設(shè)纖維織物、芯材以及真空管和進料管。此后,便可以安裝真空袋了。這一過程應盡可能安排在工廠最安靜的區(qū)域進行。真空袋裝好后通常需要檢測是否存在微小的泄漏,因為泄漏的聲音很難聽到,所以需要聲學檢漏儀進行檢測。如果周圍背景噪音太大,操作起來將會非常困難。
導流結(jié)束后,可將模具轉(zhuǎn)移至裝備區(qū)域。在這里可以拆除、處理耗材并開始組裝其他部件。有時部件可以脫模,然后轉(zhuǎn)移到一個支撐架上,于是模具便可以立即投入下一個周期的使用。此外,您還要關(guān)注設(shè)備要求以及設(shè)備的各種裝配方法。這將取決于模具的大小以及生產(chǎn)能力。選擇類型適當?shù)恼婵毡靡仓陵P(guān)重要,還應配一個緩沖保壓罐體裝置,以便在出現(xiàn)電力故障時備用。規(guī)模較大的工廠可以安裝一個大型油回轉(zhuǎn)泵,并將其接到可通至工廠導流區(qū)域的管道系統(tǒng)上。這樣便可以連通多條真空管路。在裝置較小或模具無法移動時,您可以使用裝在手推車上的小型真空泵。
需要注意的是,葉片式油回轉(zhuǎn)泵是按全壓運轉(zhuǎn)條件設(shè)計的,如果在不足全壓一半的情況下運行5~10分鐘,則可能受損。在這種情況下,泵里的油將無法循環(huán)流動,進而造成內(nèi)部運動部件磨損甚至損壞。由于排空大型部件中的空氣通常需要一定的時間,所以開始時可以使用初壓泵作為啟動系統(tǒng),直到真空袋收緊。初壓泵的選擇標準是:泵所能達到的極限壓力值不高,但是排空速度比較快。通常在到達所需壓力的一半左右時,便可以關(guān)掉初壓泵,而打開葉片式油回轉(zhuǎn)泵繼續(xù)完成這一過程。規(guī)模較大的工廠可以配備小型的葉片式油回轉(zhuǎn)泵作為備用裝置。萬一主電源出現(xiàn)故障,自行啟動的發(fā)電機可以防止出現(xiàn)停電帶來的災難性的后果,這也是工廠的一項必要投資。此外,好的真空泵制造商應能夠就工廠布局提出相應的建議。切勿忘記測試所有的硬性連接管路,以確保達到最好的真空狀態(tài)。