需要考慮的第一件事就是:使用現有的模具,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,并且應足夠寬,以放置真空管和密封膠帶。
• 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生系統的漏氣。
• 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。所以,在生產之前,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構構件的大型部件時,真空導流工藝就越顯現出其經濟、快捷的優勢。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,制品經過初步糊制后,小的部件組份的粘接以及主構件和次構件比如加強筋、支撐件等的粘結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,而且還節省了準備、粘結、打磨、拋光等時間,并全面降低了材料消耗。總之,采用導流工藝可以減少構件的數量,這就意味著該工藝能夠處理由基本殼體結構和輔助構件組成的較大板材以及更為復雜的結構。
鋪層
第二個需要考慮的事項便是鋪層的選擇。這一點至關重要,因為這會影響制品重量、承重能力以及建造時間。如果使用現有的鋪層,則需要對比現有工藝特點與導流工藝提供的新數據之間的差異。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。
目前國內外最主流的趨勢是使用夾芯復合技術,該技術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分層。但是借助導流工藝,芯材與強化表層之間的粘結性能大幅提高,有效解決了脫層問題。
采用夾芯結構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
在確定鋪層符合設計標準后,便需要關注材料的采購了。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。
雖然大多數的材料都能在真空導流工藝中使用,但是目前已開發出了專門用于導流工藝的產品。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、浸透質量、流速、樹脂的消耗情況、耗材的浪費等等。
人員的利用
現在一切都已準備就緒,加工模具也已安排妥當,您已經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,現在只差人員培訓了。如今,好的員工很難找,也很難留住,導流技術的一大優勢在于,與較為“傳統的”方法相比,它是一種半自動化的過程,除了一些關鍵管理人員外,只需要一個人數相對較少、并且技能要求也不高的操作人員隊伍。
由于導流技術采用的是閉式壓模工藝,因此工作環境更為清潔,這與浸潤手糊涂敷加工環境相比,對工人更具有吸引力。另外,這種環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,進而縮短生產時間。
在開始對人員進行導流培訓之后,您很快便會發現他們是否在導流工藝的某一領域有所專長,或者是否更愿意從事工藝中的某一特定環節。在生產車間里,人員通常會被安排在導流工藝的專門區域,并且他們在完成自己的工藝環節后,便從一個模具轉移到另一個模具。這與建筑業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。當第一批員工完成培訓之后,他們就可以轉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培訓過的員工一起工作,并向他們學習必要的技能。
工廠設置
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效率,并提前預防一些日后可能突發的問題。
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常出現的臟亂現象,我們希望工廠環境保持清潔。為此,生產場地應該進行分區,以最大限度地降低“交叉污染”。
涂膠衣和表層的區域應安排在工廠的一端。這樣可以限制該工藝流程中所產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域或執行導流操作的主要區域。在這里,便可以開始在部件上鋪設纖維織物、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。
導流結束后,可將模具轉移至裝備區域。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,您還要關注設備要求以及設備的各種裝配方法。這將取決于模具的大小以及生產能力。選擇類型適當的真空泵也至關重要,還應配一個緩沖保壓罐體裝置,以便在出現電力故障時備用。規模較大的工廠可以安裝一個大型油回轉泵,并將其接到可通至工廠導流區域的管道系統上。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,葉片式油回轉泵是按全壓運轉條件設計的,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流動,進而造成內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,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,便可以關掉初壓泵,而打開葉片式油回轉泵繼續完成這一過程。規模較大的工廠可以配備小型的葉片式油回轉泵作為備用裝置。萬一主電源出現故障,自行啟動的發電機可以防止出現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