Многолетний опыт работы позволяет ЗАО «Вольна» успешно реализовывать проекты с учетом разнообразных требований заказчика к конструктивным и техническим характеристикам оборудования. Произведенное оборудование демонстрирует высокий уровень технологической гибкости и адаптации к различным производственным задачам. Ниже приведены примеры инженерных решений ЗАО «Вольна» в производстве оборудования, применяемого при изготовлении изделий из ПКМ.
1. Печь без встроенной вакуумной станции
Один из реализованных проектов – печь с возможностью использования независимой вакуумной системы для формования изделия (рис. 1 и табл. 1). Она подходит для различных вариантов ее использования – вакуумного формования, отверждения связующего, сушки изделия и иных операций, где требуется термообработка. Для использования печи для вакуумного формования были специально изготовлены и интегрированы в ее корпус проходные втулки, через которые можно вводить вакуумные шланги в рабочую камеру, а также датчики температуры, подключенные к системе контроля и управления температурным режимом термообработки. В случае отсутствия необходимости использования втулок их можно герметично закрывать заглушками, предотвращая теплопотери.
Технологические стадии работы печи в автоматическом режиме следующие:
- загрузка объекта термообработки обработки в рабочую камеру;
- равномерный нагрев по всей площади объекта (может быть ступенчатым с промежуточной выдержкой или непрерывным);
- выдержка при заданной температуре;
- контролируемое охлаждение (может проводиться как ступенчато с промежуточной выдержкой, так и непрерывно);
- извлечение оснастки из печи.
Печь имеет составную двухсекционную конструкцию, что облегчает ее транспортировку к месту эксплуатации, установку и проведение пусконаладочных работ. Возможность простой и быстрой сборки по месту монтажа снижает объемы работ с участием специалистов заказчика и исключает необходимость применения специализированной оснастки и инструмента. Существенному ускорению отладки и запуска оборудования на территории заказчика способствует то обстоятельство, что ЗАО «Вольна» проводит предварительные контрольные сборку и испытание печи на собственном производстве.
Одной из ключевых задач является настройка режима работы печи таким образом, чтобы обеспечить требуемую равномерность температурного поля в рабочей камере. Это особенно важно с учетом различных геометрических параметров заготовок и их расположения в печи. Для достижения оптимального распределения температуры было изменено типовое направление воздушных потоков. Привод вентиляторов оборудован частотным преобразователем для регулирования частоты вращения. Воздушные каналы внутри камеры оснащены заслонками для направления воздушных потоков.
Данные решения были предварительно проработаны с помощью моделирования движения воздушных потоков и распределения температур внутри рабочей камеры, что позволило обеспечить стабильное качество термообработки изделий (более подробно см. ПМ № 3, 2024 г., с. 18–20. – Прим. ред.).
2. Печь с интегрированной вакуумной системой
Печи с вакуумным блоком позволяют одновременно контролировать и управлять параметрами процесса вакуумного формования – температурой и вакуумом, что критически важно для получения качественного изделия из полимерных и композиционных материалов. Такие печи предназначены, например, для производства термопластичных консолидированных пластин по технологии вакуумной консолидации.
Технологические стадии работы печи, выполняемые в автоматическом режиме, следующие:
- загрузка подготовленной оснастки с преформами в эластичном мешке в рабочую камеру печи и подключение вакуумных шлангов к вакуумной системе печи;
- создание вакуума в эластичном мешке;
- равномерный нагрев по всему объему камеры;
- выдержка при заданной температуре с поддержанием заданного уровня вакуума;
- контролируемое охлаждение (может быть ступенчатым с промежуточной выдержкой или непрерывным);
- извлечение оснастки с изделием из печи и отключение вакуумных шлангов по завершении процесса.
Вакуумный пост, встроенный в систему управления печи, позволяет создавать поочередно вакуум в двух независимых контурах: в мешках, находящихся в печи и в подготавливаемых для загрузки. Все параметры технологического процесса (время, уровень вакуума, температура) могут быть заданы и отображены на панели системы управления, которая контролирует также рабочую температуру и уровень вакуума для предотвращения выхода за границы допуска. Данные функции обеспечивают высокий уровень надежности и безопасности при эксплуатации оборудования, гарантируя стабильность и точность технологических процессов.
Проблематика вопроса быстрого нагрева с минимальным превышением заданной температуры потребовала разработки и интеграции в систему управления адаптивного алгоритма, в соответствии с которым та собирает информацию с температурных датчиков, анализирует ее и осуществляет управление процессом, обеспечивая точное соблюдение температурных режимов во всем диапазоне значений скорости нагрева печи.
3. Тепловой модуль с вакуумной системой и инфузионным модулем
Термоинфузионный автоматизированный комплекс (ТИАК) предназначен для формования изделий из ПКМ методом вакуумной инфузии (табл. 3). В процессе формования осуществляется нагрев преформы в эластичном мешке на оснастке до рабочей температуры и вакуумирование. Поддержание стабильного вакуума, а также точный контроль температуры и времени на протяжении всего процесса формования обеспечивают высокую стабильность и точность каждого этапа. ТИАК включает следующие ключевые компоненты: тепловой модуль с системой нагрева, систему охлаждения, вакуумную систему и инфузионный модуль, а также модуль управления, координирующий работу всех элементов комплекса. ТИАК направлен на значительное совершенствование и автоматизацию процессов обработки материалов с использованием передовой термоинфузионной технологии, обеспечивая высокую точность, эффективность и повторяемость операций.
Основная сложность заключается в поддержании равномерного температурного профиля по всей длине камеры печи. Для решения этой задачи камера разделена на несколько тепловых зон, в которых локально создается и контролируется требуемая температура. Каждая зона оснащена собственной системой рециркуляции, нагрева и охлаждения, которые управляются общей системой управления. Это решение позволяет достичь равномерности распределения температуры во всех зонах независимо от длины камеры.
Важнейшей задачей является обеспечение эффективной совместной работы инфузионного и теплового модулей. Система управления теплового модуля является основной в общей интегрированной системе управления ТИАК, что позволяет управлять всей установкой с одного рабочего места. Таким образом обеспечивается полностью автоматизированный цикл производства изделий из ПКМ с высокой эффективностью и точностью всех операций.
В заключение следует добавить, что для изготовления изделий из ПКМ ЗАО «Вольна» , помимо печей, производит также автоклавы (рис. 3)., о которых более подробно можно ознакомиться в журнале «Полимерные материалы» № 3, 2024 г. (с. 18–20).
Приглашаем 25–28 марта 2025 г. посетить наш стенд 1D04 в павильоне № 1 выставки «Композит-Экспо» (ЦВК «Экспоцентр», Москва), Там же 26 марта состоится выступление специалистов ЗАО «Вольна» на конференции «Практические аспекты применения композитных материалов в различных отраслях промышленности».
Справка о компании
ЗАО «Вольна» – производитель специализированного технологического оборудования, в том числе для формования изделий из ПКМ в условиях термической обработки, вакуума и высокого давления. В компетенцию компании входят проектирование, изготовление, монтажные и пусконаладочные работы, сервисное обслуживание оборудования, экспертная программа обучения персонала и поставка запчастей. В штате компании – более 300 высококвалифицированных специалистов, среди которых 70 человек – состав инженерно-технической службы.
Основная миссия «Вольна» – это создание и внедрение технологических решений, которые позволяют нашим заказчикам решать сложные задачи на индивидуально спроектированном и изготовленном оборудовании. За 30 лет успешной работы существенно расширились производственные возможности. Общая площадь предприятия на пяти производственных площадках составляет более 7000 м2. Всего же компанией успешно реализовано более 500 индивидуальных проектов.
ЗАО «Вольна» (УНП 100387745)
Республика Беларусь, 223053,
д. Валерьяново, ул. Логойская, 19.
- +375 (17) 510 95 00;
- +375 (29) 606-99-85;
- +375 (29) 186-00-63; marketing@volna.by; www.volna.by
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 3 (310) 2025 г., с. 8-10.
