Комплекс оборудования для полимеризации композитных материалов

КОМПЛЕКС ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В настоящем материале представлено оборудование для полимеризации предварительно пропитанных композитных материалов (препрегов) и полимеризации методом вакуумной инфузии. В зависимости от исполнения оборудование может включать различные технологические модули:

  1. Для полимеризации препрегов (ПКМ1)
    • электропечь полимеризации;
    • вакуумная система;
    • система автоматического управления технологическим процессом.
  2. Для полимеризации методом вакуумной инфузии (ПКМ2)
    • электропечь полимеризации;
    • вакуумная система;
    • модули вакуумной пропитки;
    • система автоматического управления технологическим процессом.

Операции, которые позволяет выполнять оборудование для полимеризации:

  • подогрев и дегазация связующего в модуле вакуумной пропитки (в исполнении ПКМ2);
  • контролируемая подача связующего в вакуумные мешки с изделием (в исполнении ПКМ2);
  • выполнение нагрева в электропечи в соответствии с технологической картой;
  • форсированное охлаждение электропечи для повышения производительности оборудования;
Описание электропечи

Электропечь для полимеризации композитных материалов (ПКМ) – это камерная низкотемпературная печь с принудительной конвекцией, характеризуемая высокой степенью однородности температурного поля в рабочем пространстве. Максимальная рабочая температура печи может быть от 200°С до 250°С.

Электропечь позволяет выполнять контроль и управление следующих параметров:

  • температура нагрева;
  • скорость роста и снижения температуры;
  • время нагрева, выдержки и охлаждения;
  • температура оснастки (контроль);
  • температура изделия (контроль);
  • температура воздуха в камере печи (контроль);

Конструктивно электропечь представляет собой нагревательную камеру со стенками из нержавеющей стали, снаружи которой размещена теплоизоляция. Внутри камеры располагаются воздушные каналы системы принудительной конвекции. Снаружи печь облицована панелями из углеродистой стали, покрашенными порошковой краской. Толщина теплоизоляции зависит как от максимальной рабочей температуры, так и от конструктивных особенностей печи.

blank Электропечи для ПКМ объем 45м3

 blank

Электропечь для ПКМ объем 12м3
blank

Электропечь для ПКМ объем 15м3

 blank

Электропечи для ПКМ объем 3,5м3

Рабочая поверхность электропечи может быть выполнена как в виде приводного выдвижного пода, перемещаемого по рельсовому пути (печь типа СДО), так и в виде теплоизолированного пола с пандусом на входе (печь типа ЭКС). Двери могут быть выполнены приводными (распашные, или с подъемом вверх), либо ручными и могут располагаться на одном или на обоих торцах печи.

Нагревательные элементы (ТЭНы) располагаются как правило в воздушных каналах после напорного вентилятора. В больших типоразмерах нагреватели могут быть вынесены в отдельные калориферы, располагаемые на крыше электропечи. Для обеспечения высокой степени однородности температуры, в электропечах больших типоразмеров нагреватели образуют несколько электрически независимых тепловых зон. Каждая тепловая зона управляется по показаниям своей управляющей термопары.

blank Наряду с нагревателями главную роль в нагреве и выполнении полимеризации играет система принудительной конвекции. Она предназначена для доставки тепла, выделяемого на нагревателях, до изделий и отвечает за однородность температуры во всем объеме рабочего пространства. В зависимости от типоразмера электропечи и топологии нагреваемых изделий, исполнение системы принудительной конвекции по направлению движения воздуха внутри рабочей камеры может быть различным. В частности, для плоских изделий оптимальным будет выбор горизонтальной конвекции, а для объемных – смешенной.

В составе электропечи имеется система принудительного охлаждения. Она позволяет форсированно охлаждать рабочее пространство, оснастку и изделия до температуры, при которой можно выполнять выгрузку/загрузку изделий и подготовку следующего технологического цикла.

На внутренней боковой стенке электропечи располагаются порты для подключения контрольных термопар, штуцеры для подключения вакуумных шлангов магистралей контроля и вакуумирования, а также проходки для ввода рукавов подачи связующего (в исполнении ПКМ2).

По требованиям заказчика в состав электропечи могут входить дополнительные элементы, такие как смотровые окна, эвакуационные двери, подсветка рабочей камеры, направляющие элементы для оснастки заказчика и прочие.

Технические характеристики электропечи
Размеры рабочей камеры По требованию заказчика. При габаритных размерах, превышающих транспортные, печи выпускаются в частично, или полностью разборном виде.
Максимальная рабочая температура – 200°С в базовом исполнении

– 220°С

– 250°С
Напряжение питающей сети 380В / 50Гц / 3 ф.
Мощность В зависимости от размеров рабочей камеры
Однородность температуры в рабочем пространстве ±3°С в базовом исполнении

По требованию заказчика может быть до ±1,5°С
Стабильность температуры в стационарном режиме Не хуже ±2°С
Количество тепловых зон Зависит от размеров рабочей камеры и требований по однородности температуры
Тип датчиков температуры Термопара тип К
Количество контрольных термопар По требованию заказчика
Тип нагревателей ТЭН-ы
Тип теплопередачи Принудительная конвекция
Направление принудительной конвекции – Горизонтальная

– вертикальная

– смешенная односторонняя

– смешенная двухсторонняя
Система принудительного охлаждения Наличие
Материал рабочей камеры Нерж. сталь
Исполнение внешнего кожуха Панели из углеродистой стали, покрашенные порошковой краской
Исполнение рабочей поверхности печи – Теплоизолированный пол с пандусом (тип печи ЭКС)

– пол без изоляции (тип печи ЭКС)

– ручной выдвижной под по рельсам (тип печи СДО)

– механизированный выдвижной под по рельсам (тип печи СДО)
Исполнение дверей – Одно-двустворчатые ручные ворота

– одно-двустворчатые механизированные ворота

– гильотинные механизированные ворота
Дополнительно – Освещение внутри рабочей камеры

– эвакуационная дверь

– направляющие элементы для оснастки заказчика

– Окна в дверях
Степень защиты по ГОСТ 14254 IP20
Климатическое исполнение

по ГОСТ 15150

 УХЛ 4
Вакуумная система

blankВакуумная система, входящая в состав оборудования для полимеризации, состоит из основного и резервного (опционально) вакуумного насоса, ресивера, магистралей вакуумирования и измерения, запорной арматуры и фильтрующих элементов. Основной задачей вакуумной системы является создание разряжения в вакуумных мешках, под действием которого связующее в жидком виде, либо поступающее из модуля вакуумной пропитки (в исполнении ПКМ2), либо находящееся в составе препрега, пропитывает армирующие волокна для дальнейшей полимеризации.

Вакуумная система позволяет выполнять контроль и управление следующих параметров:

  • глубина вакуума в мешках;
  • контроль целостности мешков;
  • состояние вакуумных клапанов отдельных магистралей;
  • состояние основного и резервного (опционально) вакуумного насоса (контроль);

blankВ вакуумной системе разряжение создает пластинчато-роторный вакуумный насос. Максимальный уровень вакуума – 1 мбар. Для стабильности поддержания разряжения в системе после насоса установлен ресивер. после ресивера вакуумная магистраль направляется к коллектору, располагающемуся на боковой стенке печи. От коллектора в печь вводятся отдельные вакуумные магистрали. Количество магистралей вакуумирования зависит от требований заказчика. На каждой отдельной магистрали установлены вакуумные электромагнитные клапаны. В магистралях устанавливаются фильтры, защищающие измерительное оборудование и вакуумный насос от попадания связующего вещества. Заканчивается вакуумная система вакуумными шлангами с быстроразъемными соединениями, которые предназначены для подключения изделий внутри печи к системе.

Система управления

Система управления оборудованием для полимеризации состоит из шкафов питания и управления с электрооборудованием, датчиков температуры, вакуума, концевых выключателей, исполнительных устройств и логического контроллера с программным обеспечением. В системе управления имеются две подсистемы, объединенные в одну посредством протоколов связи:

  • система управления печью и вакуумом;
  • система управления модулей вакуумной пропитки.

blankВ шкафах питания располагаются электроаппараты для обеспечения подачи напряжения на нагреватели, двигатели вентиляторов и другие исполнительные устройства. В шкафу(ах) управления размещаются слаботочные аппараты исполнительных устройств, защиты, коммутационная аппаратура, модули обработки сигналов, логические контроллеры. На лицевой стороне шкафа управления располагается панель оператора, органы управления и сигнализации.

Основное управление технологическим процессом выполняется на панели оператора. Программный комплекс управления технологическим процессом позволяет устанавливать параметры процесса, вести контроль выполнения, обеспечивает визуализацию, анализ и архивирование поступающих данных.

Система управления позволяет:

  • выполнять контроль доступа с ограничением прав пользователей;
  • создавать, редактировать и сохранять технологические карты с указанием всех необходимых параметров;
  • выполнять настройку ПИД-коэффициентов управления температурой;
  • гибко настраивать карту сигнализаций, аварий и блокировок;
  • вести технологический процесс в автоматическом и ручном режимах;
  • в режиме реального времени отслеживать значения параметров процесса и состояние всех узлов оборудования;
  • вести протоколирование, архивирование данных процесса и состояния устройств;
  • сохранять данные конкретных технологических циклов с возможностью выгрузки;
  • транслировать данные в систему управления верхнего уровня (опционально).
Модуль вакуумной пропитки

 

blank

Модуль вакуумной пропитки состоит из следующих основных узлов:

  • емкость для подготовки связующего с вспомогательным оборудованием;
  • обогреваемая линия подачи связующего с заменяемыми силиконовыми трубками;
  • измерительное оборудование;
  • вакуумная система;
  • система управления.

В зависимости от требуемых характеристик и по желанию заказчика модуль вакуумной пропитки может быть выполнен стационарным, или на платформе с поворотными колесами. Каждый модуль вакуумной пропитки вмещает до 100 кг связующего.

Модуль вакуумной пропитки позволяет выполнять следующие операции:

  • нагрев и термостатирование связующего на требуемом уровне температуры;
  • дегазация связующего
  • подача связующего инфузией по обогреваемым линиям в вакуумные мешки.

При выполнении технологического процесса модуль вакуумной пропитки позволяет контролировать и управлять следующими параметрами:

  • температура связующего в емкости;
  • температура связующего в обогреваемой линии подачи;
  • давление связующего в емкости;
  • масса связующего, введенная в вакуумный мешок (опционально);
  • скорость подачи связующего;

Система управления вакуумной пропитки обеспечивает полный контроль за технологическим процессом инфузии, позволяет протоколировать все измеряемые величины. Управление технологическим процессом возможно как в автоматическом режиме, по ранее сформированной технологической карте, так и в ручном режиме для удобства подбора параметров и отладки оборудования.

Дополнительно

В зависимости от конкретного технологического процесса на предприятии, в состав оборудования могут быть включены дополнительные узлы – система подачи сжатого воздуха, оснастка, вытяжные зонты и прочее.

В случае необходимости конструктивные элементы печи, вакуумной системы, системы управления и инжекционного модуля могут быть изменены под технологические требования заказчика.

КОНТАКТЫ

Если Вас заинтересовала описанная продукция или у Вас появились вопросы, просим обращаться за консультацией по указанной ниже контактной информации. Наши технические специалисты помогут Вам подобрать комплект оборудования именно под ваши задачи.

ООО «НПФ ТермИКС»

Промышленные электропечи и сушильные шкафы

Техническая поддержка