Казанские инженеры упростили герметизацию пресс-форм для композитов

Компрессионная консолидация — это технология, при которой из слоев армирующего материала и полимера (порошка, пленки или полуфабрикатов вроде препрегов) под действием давления, вакуума и температуры получают монолитное изделие. Однако существующие пресс-формы для этого процесса имеют серьезные недостатки.

Недостатки известных решений

Как пояснил аспирант кафедры производства летательных аппаратов КНИТУ-КАИ Руслан Соловьев, основные проблемы — сложность и низкая надежность герметизации. Часто используются подвижные рамы, гибкие диафрагмы, эластомерные уплотнители и отдельные приводы, которые быстро изнашиваются, требуют синхронизации и сложны в обслуживании. Кроме того, многие конструкции предполагают вакуумирование большого объема вокруг пресс-формы, что снижает энергоэффективность и увеличивает время цикла.

В качестве примера ученые приводят патент US 3 971 875 A, где для герметизации используется сильфонная секция. При сжатии пресса сильфон многократно сжимается и разжимается, сохраняя герметичность. Однако эта конструкция сложна в изготовлении, а циклические нагрузки приводят к микротрещинам. Вакуумирование остается затратным, а эластомерные уплотнители деградируют от нагрева.

Медное уплотнение вместо сложных механизмов

Разработка казанских ученых состоит из стального пуансона с кольцевым медным уплотнением на вертикальной стенке, матрицы с кольцевым упором для регулировки толщины изделия и горизонтальной плиты с вакуумным каналом. При нагреве медь пластически деформируется, создавая герметичное скользящее соединение между стенками пуансона и матрицы. Уплотнение выполнено в виде не менее двух кольцевых контуров, что повышает надежность.

Матрица и плита соединяются болтами и являются разъемными — так легче извлекать готовое изделие. Первоначальное сжатие и дегазацию проводят с помощью гидравлического пресса и вакуумной установки. Тепловое расширение обеспечивается нагревом плит пресса.

Новая пресс-форма позволяет упростить конструкцию, уменьшить количество подвижных элементов, отказаться от вакуумирования больших объемов (герметизируется только рабочая полость) и исключить эластомерные уплотнители, склонные к старению. Патент RU 2 863 151 выдан Федеральной службой по интеллектуальной собственности в 2026 году.

Разработка может найти применение в автомобильной, авиационной, аэрокосмической и электротехнической промышленности для производства деталей из композиционных материалов и пластмасс.