1.Matricea materialelor compoziteAdoptarea matricei se face în funcţie de scopul urmărit şi de posibilitatea de producere a materialului compozit. Rezistenţa materialului compozit la temperatură şi la coroziune este determinată, în primul rând, de natura matricei. În cele mai multe cazuri, matricea reprezintă componenta plastică,deformabilă a materialului compozit, având rezistenţa mecanică mai scăzută decât cealaltă component (armătura).Matrice din materiale polimericeMaterialele polimerice termoplastice pot fi supuse la topiri repetate fără a suferi vreo transformare chimică. Ele pot fi prelucrate la cald prin diferite procedee: extrudare, injecţie, presare.Dintre materialele termoplastice se utilizează în mod frecvent ca matrice: răşinile poliesterice, poliamidele, acronitril-

butadien-stirenul, poliacetalii, policarbonaţii, polietilena, polipropilena, plifenil oxidul, polistirenul şi copolimerii acestuia, polisulfonele, polietilentereftalatul, policlorura de vinil, răşini vinil-esterice, polimetacrilatul de metil etc. Polimerii termoplastici pot fila prelucrări multiple prin încălzire. Deşi materialele termoplaste satisfac multe din cerinţele necesare pentru a fi folosite ca matrice pentru materialele compozite, ele însă prezintă şi o serie dedezavantaje: rezistenţă mecanică redusă la temperaturi ridicate, durată scurtă demenţinere în stare lichidă după preparare, coeficient mare de dilatare termică,rezistenţă redusă la şocuri mecanice.Materialele plastice termoplaste nu pot fi folosite la temperaturi ridicate, temperatura maximă de utilizare fiind de 120 0C pentru răşinile poliesterice şi de 80...200 0C, pentru polimerii de tipul politetrafluoretilenei.

Matricele din materiale termoplaste se recomandă atunci când se doreşteobţinerea din materialul compozit a unor structuri cu forme complexe.Materialele polimerice termorigide sunt cele care prin încălzire suferă o transformare chimică care conduce la o solidificare ireversibilă. După răcire,materialul termorigid nu se mai poate înmuia printr-o încălzire ulterioară. Dintre plastice termorigide se utilizează pentru realizarea matricelor: răşinile epoxidice, răşinile fenolice, răşinile siliconice, răşinile poliestericenesaturate, răşinile melaminice (aminoplaste), răşinile furanice etc.Răşinile epoxidice, datorită unor foarte bune caracteristici mecanice, chimice şi electrice, sunt în general mai scumpe decât cele poliesterice sau fenolice. Răşinile epoxidice întărite sunt materiale foarte dure, duritatea lor fiind de circa şapte ori mai mare decât cea a

răşinilor fenolice. În timpul întăririi, reşinile epoxidice suferă o contracţie relativ redusă (cel mult 25 %), iar structura lor chimică asigură o aderenţă foarte bună cu materialul de armare. Răşinile epoxidice sunt căutate şi pentru alte proprietăţi: rezistenţă mare la acţiunea solvenţilor şi a acizilor, rezistenţă dielectrică ridicată, stabilitate termică bună (până la 260 0C), absorbţie foarte mică de apă.Răşinile fenolice se caracterizează prin rezistenţă mecanică bună, stabilitate dimensională, rezistenţă la coroziune şi la temperaturi ridicare.Răşinile siliconice se remarcă prin stabilitate termică, rezistenţă la umiditate şi la agenţi chimici şi foarte bune proprietăţi electrice. Materialele compozite cu matrice din răşini siliconice armate cu ţesături din fibre de sticlă se recomandă îndeosebi pentru utilizări la temperaturi ridicate (250...550 0C). Proprietăţi ale unor materiale polimerice

utilizate ca matrice suntprezentate în tabelul 2 Proprietăţi ale unor materiale polimerice utilizate ca matrice.

Matrice din materiale metaliceMatricele metalice se obţin pentru obţinerea materialelor compozite care să poată fi utilizate la temperaturi relativ ridicate, în comparaţie cu cele cu matrice din materiale polimerice. Materialele metalice se caracterizează printr-o serie de proprietăţi care le recomandă pentru realizarea matricelor: proprietăţi mecanice bune, conductivitate termică şi conductivitate electrică ridicate, stabilitate dimensională, proprietăţi bune de prelucrare, rezistenţă mare la aprindere, porozitate scăzută. Principalul dezavantaj constă în densitatea lor ridicată. În cazul materialelor compozite cu matrice metalice rezistente la temperaturi ridicate se utilizează numai materiale de armare de natură ceramică

sau metalică.Principalele materiale metalice utilizate ca matrice sunt aliajele pe bază de aluminiu, cupru, magneziu, titan, fier, şi plumb. Pentru materialele destinate construcţiilor care lucrează la temperaturi mai mici de 450 0C se utilizează ca matrice metalice aluminiul şi aliajele lui,deoarece au cost redus, densitate mică, conductivitate termică ridicată şi prelucrare uşoară. Pentru îmbunătăţirea comportării aliajelor de aluminiu la temperaturi ridicate se recomandă utilizarea titanului ca element de aliere.Matricele din titan asigură materialului compozit caracteristici de rezistenţă constante şi ridicate chiar şi la temperaturi înalte (de exemplu, σr

= 360...1050 N/mm2 la temperaturi de 300...450 0C).Matricele din aliaje de magneziu asigură materialului compozit o densitate redusă, dar caracteristici de rezistenţă mai mici decât cele ale matricelor din titan. Din punctul de vedere

al aspectului tehnologic, titanul şi magneziul sunt mai puţin recomandabile în comparaţie cu aluminiul şi aliajele din aluminiu, deoarece, chiar la temperaturi ridicate, au o rezistenţă ridicată la deformarenecesitând să li se aplice, pentru obţinerea pieselor din materiale compozite, regimuri de deformare superplastică.

2. Fibrele de sticlăCele mai utilizate materiale pentru armare sunt fibrele de sticlă. Acestea se obţin prin filare şi au următoarele caracteristici principale:- valori ridicate ale rezistenţelor de rupere la tracţiune, compresiune şi şoc;- foarte bună stabilitate dimensională;- rezistenţă ridicată la coroziune;- nu sunt higroscopice, nu putrezesc şi nu ard;- stabilitate termică bună (la 370C îşi păstrează aproximativ 50 % din valorile caracteristicilor fizico-mecanice pe care le au la temperatura obişnuită);- bune izolatoare electrice şi termice.

Aceste proprietăţi, corelate cu densitatea redusă, asigură materialelor plastice armate cu astfel de fibre, cel mai bun raport rezistenţă-greutate. De asemenea, preţul redus în comparaţie cu cel al altor fibre (carbon, bor, wolfram, cuarţ), precum şi multitudinea formelor de prezentare (rowing, ţesături etc.), explică de ce 85% din fibrele de sticlă produse pe plan mondial sunt utilizatepentru armarea materialelor plastice. Proprietăţile acestor fibre depind şi de compoziţia chimică a sticlei. În acest sens au fost create şi testate o serie de compoziţii chimice ale sticlei, dar numai o anumită parte dintre acestea au fost comercializate pentru fabricareafibre de sticlă. Cele mai importante tipuri de sticlă folosite la armarea materialelorplastice sunt sticla alcalină (sticla A), sticla nealcalină (sticla E), sticla cu caracteristici mecanice şi de rezistenţă foarte ridicate la temperaturi

înalte (sticla S) şi de asemenea un tip de sticlă cu un conţinut foarte mare de bioxid de siliciu (sticla D. În tabelul 6 sunt prezentate câteva caracteristici ale acestor tipuri de fibre.Tabelul 6.Caracteristici ale fibrelor de sticlăTipulsticleiDensitatea, kg/m3 Modulul de elasticitatelongitudinal (la 22 C), MPaRezistenţa latracţiune, MPaE 2540 73815 3515S 2490 87000 4675D 2160 52000 2500C 2490 70300 2812Fibrele de sticlă cele mai des utilizate sunt cele din sticlă E (borosilicat de calciu şi aluminiu) datorită proprietăţilor lor mecanice, electrice şi chimice foarte bune, precum şi datorită preţurilor foarte scăzute. În ultimul timp s-au depus eforturi pentru obţinerea unor fibre de sticlă cu proprietăţi îmbunătăţite. Astfel, din ce în ce mai mult sunt folosite astăzi două tipuri de fibre de sticlă cu proprietăţi superioare sticlei E. Acestea sunt fibrele de

sticlă S şi S-2. Sticla S este un aluminosilicat de magneziu, având un conţinut de alumină mai mare decât al sticlei E. Datorită acestui fapt sticla S are cele mai bune caracteristici mecanice şi de rezistenţă la temperaturi ridicate. Astfel, în timp ce la 760C sticla E îşi pierde rezistenţa mecanică, sticla S şi-o păstrează în proporţie de 70%. Sticla C sau sticla chimică este folosită datorită stabilităţii sale chimice faţă de mediile corozive.La tragerea fibrelor prin filieră se obţine firul de bază din care se pot realiza o serie de produse, cum sunt (v. fig. 1a, b):- Fibre continue (obţinute prin filare din topitura de sticlă);- Fire (obţinute fie prin răsucirea mai multor fibre, fie prin unirea acestora cu ajutorul unui agent de lipire);- Rowing (un ansamblu format din fire lungi paralele sau de filamente paralele şi nerăsucite, cu diametrul de 8…14 μm, paralele între ele şi nerăsucite, grupate

în toroane de 5…60,sau chiar mai multe, filamente), înfăşurat în bobine. În funcţie de tehnicile de prelucrare se produc mai multe tipuri de rowing: rowing pentru tocare, rowing pentru înfăşurare, rowing pentru ţesere şi rowing pentruimpregnare continuă. Prin măcinarea fibrelor de bază, se obţin fibre scurte care ulterior sunt tratate pentru a li se asigura compatibilitatea cu răşinile poliesterice.- Fire de sticlă tocate (se obţin prin tocarea rowing-ului în echipamente de mărunţire speciale, firele tocate având lungimea de 13... 15 mm);- Fire de sticlă măcinate (se obţin prin mărunţirea rowing-ului în mori cu ciocane, firele mărunţite având lungimea de 0,7... 6 mm);- Pătură (împâslitură) (obţinută prin aglomerarea, mecanică sau cu ajutorul unui liant, a firelor tocate. Se fabrică diferite tipuri de pătură cu valori ale masei specifice (masa

unităţii de suprafaţă) 0,08...2,5 kg/m2);- Ţesătură din fire de sticlă (obţinută prin ţeserea firelor de sticlă, firele de urzeală şi de bătătură trecând succesiv unele deasupra celorlalte). Ţesăturile se caracterizează prin numărul de ochiuri pe unitatea de suprafaţă (ochiuri/cm2), lățimea ochiului (porozitate), grosime, rezistența la îndoire, aspectul suprafeței).Principalele tipuri de ţesături din fibre de sticlă sunt prezentate în figura 1c;- Ţesătură din rowing (se obţine prin ţeserea cu ochiuri pătrate a rowing-ului cu grosime 0,5...2,2 mm. Aceste ţesături se caracterizează prin valori ale masei specifice (masa unităţii de suprafaţă) de 0,4...1,7 kg/m2). Sunt şi ţesături la care urzeala constă din rowing gros, iar în bătătura din fire subţiri, aceasta având mai mult rolul de a menţine orientarea şi paralelismul rowing-ului; - Benzi, şnururi etc.Producerea fibrelor de sticlă

Filamentele de sticlă se obţin fie prin topirea unor bile de sticlă, fie direct din topitură de sticlă prin tragerea printr-o filieră (filiera, confecţionată din aliaj platină-rhodiu, are un număr de 200...500 de orificii cu diametrul de 1...2 mm). Diametrul fibrelor este determinat de numărul şi diametrul orificiilor filierei, cantitatea de topitură de sticlă aflată în cuptor, vâscozitatea topiturii şi viteza detragere. Sticlă se fabrică din silice (SiO2) şi alte adaosuri, în special oxizi, care sunt topite în cuptoare speciale la temperaturi care depăşesc 1250 0C. Schema instalaţia de obţinere a fibrelor de sticlă (fig. 2) se compune din cuptorul 1 în care se topesc, la temperatura de 1250 0C, bilele de sticlă 2.Topitura de sticlă curge, prin gravitaţie, prin filiera 3 plasată la partea inferioară a cuptorului după care este trasă, sub formă de filamente (cu diametrul de 3 ..18 μm), viteza de tragere având valori de 2·10-5

m/s.

Filamentele care părăsesc filiera 3 sunt răcite (în sistemul de răcire 5), după care intră în sistemul de tratare 6 unde sunt tratate cu diverşi agenţi chimici (lubrifianţi, adezivi, agenţi antistatici şi agenţi de cuplare). În continuare, în dispozitivul 7 de asamblare al filamentelor, se realizează strângerea filamentelor într-un mănunchi numit strand sau fibră de bază. Fibra de bază se înfăşoară înbobine cu ajutorul dispozitivului de bobinare 8. Pentru eliminarea umidităţii sau altor solvenţi pe care le conţin fibrele de bază (strand) şi pentru desăvârşirea reacţiilor chimice dintre sticlă şi agenţiichimici (ancolant) cu care filamentele au fost tratate, bobinele sunt supuse uscării. Uscarea bobinelor se realizează cu aer cald la temperatura de 120 0C, într-un uscător tunel.Filamentele sunt adesea acoperite cu un strat de silan sau cu un compus de crom pentru a mări

adeziunea dintre acestea şi matricea polimerică 2Din fibrele astfel obţinute se realizează fire (toroane) care conţin, de obicei, 200... 2000 de filamente sau un „rowing” continuu care, pentru uşurinţa utilizării, se înfăşoară sub formă de bobine. Firele sau rowing-ul se mărunţesc în maşini speciale de tocat sau în mori cu ciocane obţinându-se fibrele tocate utilizate în fabricarea diferitelor tipuri de materiale compozite.Schema instalaţiei pentru fabricarea filamentelor şi fibrelor de sticlă direct in topitură este prezentată în figura 3.Natura sticlei, diametrul şi lungimea fibrelor, cantitatea de material de armare, modul de amplasare a fibrelor în matricea polimerică, tipul de tratament al suprafeţei fibrelor pe de o parte şi calităţile matricei pe de altă parte, influenţează în mod hotărâtor calitatea materialelor compozite obţinute(proprietăţilor chimice, mecanice, electrice

precum şi a aspectului final al produsului din materialului compozit).Filamentele de sticlă fabricate utilizând schema din figura 1, continue şi nerăsucite, se utilizează ca atare sau sub formă de fire (fig. 4). Acestea se realizează fie prin unirea filamentelor, utilizând o masă formată din agenţi de lipire, ungere şi care elimină electricitatea statică, fie prin răsucirea lor.Fibrele de carbonFibrele de carbon se obţin prin piroliză controlată (1000...17000C), în atmosferă inertă, a unor materiale organice, ca fibre acrilonitrilice, celuloză, mătase artificială etc., conţinutul de carbon fiind foarte ridicat (98,9...99,9 %). Fiind foarte subţiri ele se unesc, în general, în fire cu diametrul d = 0,15...1,0 mm care conţin 720...10000 filamente. Fibrele de grafit au densitate mică (960...1600 kg/m3), rezistenţă mecanică ridicată şi modul de elasticitate ridicate (v. tabelul

1). Ele se utilizează pentru obţinerea materialelor compozite care trebuie să aibă stabilitate termică mare, rezistenţă la temperaturi ridicate şi densitate mică. Materiale de armare foarte flexibile, ţesăturile din fibre de carbon şi de grafit au rezistenţe mecanice foarte ridicate, densitate relativ scăzută şi o deosebită rezistenţă la temperaturi înalte (2300 C). În tabelul 2 sunt prezentate câteva caracteristici ale fibrelor de carbon. Armarea cu fibre de carbon oferă materialului compozit caracteristici de rezistenţă (la întindere şi la încovoiere) mai bune decât la armarea aceluiaşi material cu fibre de sticlă. De exemplu, poliamida 6.6 armată cu 20 % (procente în greutate) fibre de carbon are aceeaşi rezistenţă la încovoiere cu poliamida 6.6armată cu 40 % (procente în greutate) fibre de sticlă. Coeficientul de dilatare termică al liniară al materialului armat este

inferior celui al matricei şi scade cu creşterea procentului de material de armare; el are valori mai mici pentru materialul armat cu fibre de carbon decât pentru celarmat cu fibre de sticlă.Conductivitatea termică a materialelor armate cu fibre de carbon este de circa două ori mai mare decât a aceloraşi materiale armate cu acelaşi procent (în greutate) de fibre de sticlă.Deformarea lentă în timp sau deformaţia determinată de fluaj este, la materialele armate cu fibre de carbon, aproximativ jumătate din cea a aceluiaşi material armat însă cu fibre de sticlă (cu acelaşi procent în greutate).Rezistenţa la oboseală la număr, teoretic, nelimitat de cicluri de solicitare a materialelor armate cu fibre de carbon este mai mare decât în cazul aceloraşi materiale armate cu fibre de sticlă. Cele mai bune rezultate sau obţinut cu polifenilen

sulfid armat cu 30 % (procente în greutate) fibre de carbon.Coeficientul de frecare al materialelor compozite armate cu fibre de carbon este inferior celui la materialelor armate cu fibre de sticlă. Materialele armate cu fibre de sticlă sau de carbon rezistă mai bine la uzură decât materialele nearmate (matricea) ele fiind utilizate, îndeosebi, pentru sarcini marişi viteze mici. Fibrele de carbon sunt mai puţin abrazive decât cele de sticlă, iar coeficientul de frecare al fibrelor de carbon (μ = 0,25) este mai mic decât al fibrelor de sticlă (μ = 0,80). Rezistenţa la şoc materialelor plastice armate cu fibre de sticlă este de aproximativ două ori mai mare decât a celor armate cu fibre de carbon. Prin urmare, piesele din materiale compozite care trebuie să reziste la şoc trebuie armate cu fibre de sticlă. Se pare că, în perspectivă, vor fi preferate pentruarmătură fibrele de carbon/grafit, acestea

putând fi produse mai ieftin decât fibrele de sticlă.La armarea răşinii epoxidice sau a poliamidei cu fibre de bor sau de carbon, materialul compozit obţinut poate fi utilizat până la temperaturi de 200...300 0C. Aceleași fibre utilizate pentru armarea unei matrice de aluminiu dau un material compozit care rezistă până la temperaturi de 650 0C. Materialele compozite obţinute prin utilizarea matricelor metalice sau din material ceramicşi armături din fibre de tungsten, de carbon, de alumină, de titan, de bor etc.rezistă până la temperaturi de 1300 0C.Caracteristici superioare ale materialelor compozite pot fi obţinute prin utilizarea filamentelor de carbon, de oxizi de aluminiu, de carbură de bor, de carbură de siliciu, de carbură de titan etc. pentru armarea unor matrice metalice. S-a constat că la utilizarea filamentelor din diferite materiale într-o

singură matrice, rezistenţa materialului compozit este mai mare decât în cazul armării matricei cu fiecare dintre aceste filamente în parte. Materialele compozite au multiple utilizări, de la piese mici pentru industria electronică, până la rezervoare de mare capacitate, corpuri de ambarcaţiuni nautice, componente importante pentru aeronave, rachete etc. Producerea fibrelor de carbon Fibrele de carbon au un conţinut de cel puţin 90 % carbon. Fibrele cu un conţinut mai mare de 99% carbon sunt fibre de grafit. Ele se utilizează pentru producerea materialelor compozite avansate utilizate în diferite industrii (industria aerospaţială la fabricarea ajutajelor pentru rachete, în industriaaeronautică pentru producerea componentelor motoarelor cu reacţie etc.).Fibrele de carbon au o structură atomică plană cu legături foarte puternice între atomii

de carbon. Pentru obţinerea fibrelor de carbon se folosesc o mare varietate de substanţe cu conţinut mare de carbon:- substanţe solide: cărbune amorf, asfalt de petrol, fibre organice (celuloză, mătase, poliacrilnitril);- substanţe lichide: petrol, uleiuri aromatice, gudroane; - substanţe gazoase: hidrocarburi, acetilenă.Materiile prime solide, transformate (prin filare) în filamente subţiri, sunt convertite în fibre de carbon prin parcurgerea a patru etape: oxidarea,carbonizarea, grafitizarea, tratamentul suprafeţelor fibrelor obţinute.Carbonizarea propriu-zisă se realizează prin tratarea termică în atmosferă inertă sau combustie incompletă a filamentelor utilizate Materialul frecvent utilizat actualmente pentru obţinerea fibrelor de carbon îl reprezintă fibrele de poliacrilonitril (PAN), formate din circa 10000 de filamente. Fibrele de carbon continue obţinute sunt

înfăşurate în bobine. Se obţin fibre continue de carbon cu diametrul de 5…10 μm care apoi sunt înfăşurate în bobine.

3. Formarea prin stropireFormarea prin stropire constă în depunerea simultană a răşinii şi amaterialului de armare (fibre de sticlă, carbon, grafit, bor, carbură de siliciu etc.)tocat sau măcinat, pe suprafaţa matriţei (fig. 3).Dispozitivul de stropire 2 este prevăzut cu două ajutaje (duze)

prin care se pulverizează, în proporţii egale, următoarele amestecuri:- un ajutaj pentru răşină, catalizator şi materialul de armare tocat;- un ajutaj pentru răşină, accelerator şi materialul de armare tocat.Amestecarea răşinii (cu cele două compoziţii amintite) cu tocătura de armare se face în interiorul dispozitivului de stropire 2, care este alimentat cu aceste ingrediente din rezervoarele 3, 4 şi 5.În general, fazele formării prin stropire sunt asemănătoare cu cele ale formării manuale (prin contact):- aplicarea decofrantului pe suprafaţa modelului (matriţei) cu ajutorul unei pensule sau prin stropire;- aplicarea gel-coat-ului;- depunerea primului strat de material compozit cu ajutorul dispozitivului de stropire, urmată de o dezaerare şi o mulare a stratului depus folosind o rolă de formă adecvată;

- întărirea stratului depus, în condiţii similare cu cele de la formarea manuală.Avantajele procedeului de obţinere prin stropire a produselor din materiale compozite:- modelele (matriţele) de formare sunt uşor de realizat cu investiţii minime;- procedeul utilizează un echipament portabil;- formarea pieselor de forme complicate se realizează mult mai uşor decât în cazul formării manuale, deoarece dispozitivul de stropire oferă posibilităţi multiple de poziţionare şi manevrare;- tehnologia depinde în mică măsură de calificarea lucrătorului;- productivitate ridicată;- pierderile de material la formare şi rebuturile sunt reduse.La realizarea produselor din materiale compozite prin acest procedeu se utilizează aceleaşi tipuri de răşini ca şi în cazul formării manuale, iar proporţia volumică de material

de armare variază între aceleaşi limite.Dezavantajele procedeului:- piesele obţinute nu au suprafeţele prea bine finisate;- control dificil al procesului tehnologic;obţinerea unor produse cu grosime neuniformă a pereţilor;- poluare ridicată a mediului înconjurător.Formarea sub vid, cu matriţă deschisăLa formarea sub vid, cu matriţă deschisă (fig. 4), materialul de armare şi răşina se aplică pe formă într-o manieră similară cu cea de la formarea manuală.În continuare, cu ajutorul foliei 3 (din cauciuc sau acetat de polivinil) se izolează întreaga suprafaţă pa care s-a efectuat formarea şi spaţiul dintre materialul 2 şi folia 3 se videază. Pe această cale se elimină aerul existent între materialul de armare şi răşină, precum şi excesul de răşină.Prin acest procedeu se formează obiecte din materiale composite folosindu-se răşini termorigide poliesterice şi

epoxidice. Armarea se realizează cu pătură,ţesătură obişniută sau ţesătură din rowing. Matriţele se confecţionează din lemn, ipsos, materiale plastice armate sau din materiale metalice.Tehnologia asigură eliminarea completă a aerului şi prezintă, totodată, toate avantajele metodei de formare manuală (prin contact). Se pot realiza proporţii ridicate de material de armare de 40...60 % (procente de volum), iar în cazul materialelor de tip sanwich se se asigură o bună aderenţă între straturi.Trebuie menţionat că suprafaţa piesei dinspre folia elastică este mai puţin finisată decât cea dinspre matriţă, iar ritmul de producţie este ceva mai decât în cazul formării manuale.Formarea sub presiune, cu matriţă deschisăFormarea sub presiune, cu matriţă deschisă (fig. 5 a) este o variant formării sub vid, cu matriţă deschisă.Se utilizează acelaşi echipament ca şi în

cazul formării sub vid cu singura diferenţă că matriţa este închisă cu ajutorul capacului 6, prevăzut cu racordul 7 prin intermediul căruia se cuplează la sursa de presiune care poate fi aer sau abur sub presiune. Datorită presiunii de 3...5 bari folia 5 umflă comprimând materialului de armare impregnat cu răşină.Pentru a realiza impregnarea cât mai bună a armăturii cu răşină, eliminarea cât mai completă a aerului din material, şi compactizarea cât mai bună a produsului format se procedează la alternarea presiunii cu depresiunea.Desăvârşirea polimerizării răşinii din produsul format se realizează într-un cuptor sau într-o autoclavă.Răşinile folosite pentru obţinerea produselor prin acest procedeu sunt cele poliesterice sau epoxidice, iar ca materialele de armare se utilizează: fibrele de sticlă sub formă de pătură, ţesături din fibre obişnuite sau din rowing, ţesături de tip "prepeg" etc.

Matriţele se confecţionează din materiale plastice armate sau aliaje metalice turnate.Prin acest procedeu se pot obţine, în afara avantajelor specifice formării manuale:- un procent ridicat de material de armare;- materiale cu densitate şi rezistenţă mecanică ridicate.Dezavantajele metodei:- nu se obţine acelaşi grad de finisare al ambelor feţe ale pieselor;- calitatea produselor depinde de calificarea şi conştiinciozitatea lucrătorilor;ritmul producţiei este mai lent decât la formarea manuală;- manoperă ridicată.O variantă a acestui procedeu constă în introducerea matriţei, împreună cu materialul de armătură poziţionat pe acesta şi impregnat cu răşină, într-o autoclavă (fig. 5 b). În această variantă se realizează un procent de armare mai mare însă cheltuielile de investiţie sunt mai mari (matriţe din tablă sau din materiale metalice turnate).

Formarea prin turnare La formarea prin turnare (fig. 6), fibrele de armătură tocate, măcinate sautăiate scurt sunt amestecate cu răşina, catalizatorul şi acceleratorul şi alte eventuale substanţe auxiliare şi sunt turnate în forme deschise. De multe ori întărirea este grăbită şi perfectată prin încălzire timp de 30 de minute.Răşinile sunt cele poliesterice (cu căldură de reacţie mică) şi epoxidice.Materialul de armare cel mai utilizat sunt fibrele de sticlă măcinate. De regulă se poate realiza un procent de armare de 5 %, mai rar de 15 %, procentul putând fi mult mărit dacă se utilizează şi alte materiale de umplutură.Avantaje: procedeul este simplu, puţin costisitor, poate fi uşor automatizate, se caracterizează prin foarte puţine pierderi de material şi de rebuturi, se pot obţine piese de forme diferite şi de mari dimensiuni.

Dezavantaje: necesită multă manoperă.Matriţele pot fi confecţionate din lemn, sticlă, aliaje metalice, materiale plastice armate, răşini siliconice, cauciuc sau chiar ipsos.

4. Formarea prin centrifugareObiectele din materiale compozite cu secţiunea transversală circular (conducte, recipiente de capacităţi mici, elemente tubulare etc.) pot fi formate prin centrifugare Matriţa este o pisă cilindrică de forma unui tronson de conductă, la interiorul căreia se poziţionează armătura din pătură sau ţesătură. Matriţa se roteşte cu turaţie ridicată (2000 rot/min) în timp ce răşina, pulverizată uniform,impregnează, sub acţiunea forţei centrifuge, armătura. Matriţa cilindrică se roteşte nu numai în timpul impregnării armăturii cu răşină ci şi în timpul întăririi

acesteia. Întărirea răşinii poate fi grăbită prin încălzire, utilizând fie un curent de aer cald de temperatură convenabilă, fie radiaţii infraroşii.Formarea pieselor cilindrice de diametre mari se realizează prin pulverizarea pe peretele interior al matriţei în mişcare de rotaţie a unui amestec de răşină, catalizator şi armătură din fibre tocate.Matriţele sunt confecţionate din aliaje feroase sau din materiale plastic armate.Formarea prin centrifugare se utilizează aproape numai pentru obţinerea obiectelor din răşini poliesterice (de uz general sau rezistente la agenţi chimici) la care armarea se realizează din pătură sau ţesătură din fibre de sticlă. În ambele cazuri procentul de armare are, în mod uzual, valori de 25...30 %, dar poate atinge şi valori maxime de 40...65 %. În cazul obiectelor de diametru mare,

procentul de armare care se poate realiza are valori de 25...40 %.Procedeul se caracterizează prin următoarele avantaje:- posibilităţi de automatizare (aceasta se justifică în cazul fabricaţiei de serie mare);- simplitate a construcţiei matriţei;- uniformitate ridicată a grosimii produselor formate;- rezultă piese la care atât suprafaţa exterioară cât şi cea interioară sunt bine finisate;- manoperă foarte redusă, circa 50 % din manopera necesară formării manuale;- cheltuieli minime privind măsurile de protecţia muncii;- cost redus al sculelor;pierderi de material prin deşeuri şi rebuturi.Dezavantajele procedeului:- cheltuieli mari de investiţie pentru echipamentul utilizat;- nu se pot obţine decât piese de formă cilindrică;- productivitatea este afectată de faptul că aplicarea şi uscarea decofrntului sunt

operaţiuni care se realizează manual.

Formarea prin înfăşurareTehnologia de formare prin înfăşurare care iniţial a fost creată pentru industriile aerospaţială şi militară se aplică actualmente în toate industriile, cu precădere pentru fabricarea pieselor cu forme de revoluţie: recipiente, rezervoare etc. Răşinile poliesterice au luat locul celor epoxidice, îndeosebi pentru producerea obiectelor necesare utilării industriei chimice.Procedeul constă în înfăşurarea continuă, pe o formă (mandrină), a armăturii formată din filamente, fibre sau benzi din ţesătură. Deoarece înfăşurarea este continuă, utilizarea rezistenţei mecanice a filamentelor şi fibrelor de sticlă se face cu maximum de eficienţă.Prin acest procedeu se pot realiza numai tipurile de obiecte ale căror forme sunt prezentate în figura 8. În varianta de înfăşurare "umedă" firul (filamentul sau

banda) trece, înainte de a se înfăşura pe mandrină, prin dispozitivul 4 pentru impregnarea acestuia cu răşina cu care se lucrează (v. fig. 9).În varianta de înfăşurare "uscată" pe o matriţă specială se înfăşoară un rowing preimpregnat într-o răşină diluată cu nu solvent (acetonă, toluen). Pentru a putea fi extrasă după obţinerea obiectului, matriţa specială se realizează asamblată din mai multe segmente detaşabile. Ea se confecţioneazădin materiale metalice, materiale plastice armate, cauciuc, lemn, ipsos. Alteori, matriţa specială se realizează dintr-un material fuzibil, fiind eliminată prin topire după obţinerea obiectului.Dispozitivul de înfăşurare a armăturii este compus din port-bobinele cu fibre 7; rolele de ghidare 6; dispozitivul 3 pentru reglarea tensiunii din fir;dispozitivul 2 pentru conducerea firului pentru a realiza unghiul de înfăşurare necesar; matriţa

(modelul) 1 pe care se formează, prin înfăşurarea fibrelor de armătură, obiectul ce urmează a fi obţinut.Dispozitivul de conducere a firului 2 permite realizarea a trei tipuri de Înfăşurări unghiul de înfăşurare (unghiul pe care îl fac fibrele cu axa de rotaţie a mandrinei (modelului)) având valoarea de 75...900

(acest tip de înfăşurare preia integral tensiunile inelare produse de solicitarea la presiune interioară a cilindrului şi numai în mică măsură tensiunile longitudinale);- înfăşurarea polară (longitudinală) la care unghiul de înfăşurare al fibrelor are valoarea de 0...150 în raport cu axa de rotație a mandrinei (acest tip de înfăşurare preia integral tensiunile longitudinale produse de solicitarea la presiune interioară a cilindrului şi numai în mică măsură tensiunile inelare); utilizând acest tip de înfăşurare se pot realiza recipiente închise la ambele capete;- înfăşurarea elicoidală la care unghiul de

înfăşurare al fibrelor are valoarea de 15...750 în raport cu axa de rotație a mandrinei (acest tip de înfăşurare preia atât tensiunile inelare cât şi tensiunile longitudinale produse de solicitarea la presiune interioară a cilindrului, într-o măsură mai mare sau mai mică în funcţie de valoare unghiului de înfăşurare).În cazul în care unghiul de înfăşurare are valoare de 54 044'

(unghiul de înfăşurare optim) înfăşurarea are aceeaşi capacitate de prelua tensiunile inelare şi longitudinale produse presiunea interioar.După obţinere obiectul este introdus într-un cuptor de polimerizare posttratare termică.Obiectele, piesele etc. obţinute prin înfăşurare a o greutate mult mai mica decât dacă ar fi fabricate din materiale metalice şi caracteristici mecanice remarcabile. Prin automatizare, procedeul de obţinere a obiectelor prin înfăşurare se pretează a fi utilizat pentru producţia de serie mare,

caracterizânduse printr-un grad mare de reproductibilitate.Caracteristicile obiectelor, pieselor etc. obţinute prin acestă tehnologie depind de o serie de factori:- caracteristicile răşinii şi ale materialelor de armare folosite;- proporţia materialului de armare;- unghiul pe care îl formează direcţia firului (filamentelor) de armătură în raport cu axa matriţei (modelului, mandrinei);- tensionarea fibrelor de armătură;- discontinuităţile (golurile) din masa răşinii şi discontinuităţile fibrelor armăturii.Proporţia de material de armare este foarte ridicată (75...90 % - pentru filamente sau fibre; 50...65 % - pentru benzi din ţesătură).La procedeul prin înfăşurare, la suprafaţa obiectului o mare parte din fibrele armăturii rămân neacoperite, ceea ce diminuează rezistenţa la unele medii corozive şi la umiditate. Această situaţie se remediază prin căptuşirea

obiectelor cu un strat mai rezistent sau prin aplicare pe suprafaţa acestora a unui finisaj care să le mărească rezistenţa la coroziune.

5. Formarea prin vid, cu matriţă închisăFormarea prin vid, cu matriţă închisă (fig. 11) permite realizarea de piese mari, materialul acestora fiind foarte omogen. Materialul de armare se poziţionează pe poansonul (prevăzut cu încălzire) 2, iar răşina 3, amestecată cu 5 catalizatorul, este aspirată în spaţiul dintre poanson şi matriţa 1 datorită vidului creat de pompa de vid 6. Spaţiul dintre matriţa 1 şi poansonul 2 trebuie să determine grosimea exactă a peretelui piesei. Prin crearea treptată a vidului în spaţiul dintre matriţă şi poanson se realizează atât o bună impregnare cu răşină a materialului de armătură cât şi o bună evacuare a aerului din porii armăturii, toate acestea fără să fie deranjat materialul de armătură poziţionat pe poanson. Uneori, pentru îmbunătăţirea impregnării armăturii cu răşină se procedează la alternarea producerii vidului cu producerea unei presiuni.

Avantajele procedeului:- materialul compozit obţinut este foarte omogen;- reproductibilitate ridicată;- necesită personal de înaltă calificare;- matriţele pot prevăzute sau nu cu încălzire;- volum redus de manoperă.Dezavantaje ale acestui procedeu:- cu productivitate redusă;- necesită matriţe de rigiditate mare;- datorită dificultăţilor de înaintare a răşinii în formă şi de impregnare a armăturii, nu se pot realiza decât piese de revoluţie şi piese cu forme simple.Formarea prin presarea la receFormarea prin presarea la rece elimină dezavantajele întâlnite la formarea manuală sau la procedeul de formare sub vid. Astfel, dependenţa de conştiinciozitatea şi îndemânarea lucrătorului a calităţii produselor obţinute este foarte redusă, existând posibilitatea

automatizării procesului de formare.Spre deosebire de celelalte tehnologii de formare prezentate, în cazul presării la rece, se pot obţine finisate ambele feţe ale pieselor formate. În acelaşi timp, pierderile de material sunt mai reduse datorită faptului că produsele nu au margini care să trebuiască a fi îndepărtate după evacuarea lor din matriţă.În general formarea se poate realiza pe orice tip de presă hidraulică sau pneumatică de presiune redusă (2...5 bari). Formarea sub presiune în matriţă închisă (fig. 12) se realizează într-o matriţă compusă din două părţi, poansonul (P) şi matriţa propriu-zisă (M), care prin închidere formează o cavitate a cărei configuraţie şi dimensiuni corespund produsului finit.În prima fază a procesului de formare (fig. 12 a), în cavitatea matriţei propriu-zise (M) se aşează manual materialul de armare, peste care, în a doua fază (fig. 12 b), se

depune stratul de răşină amestecată cu catalizator şi accelerator. În continuare, în a treia fază (fig. 12 c), prin coborârea poansonului (P) matriţa se închide şi se realizează presarea materialului de armare şi a răşinii.Datorită presării, materialul de armare se îmbibă cu răşină rezultând produsul finit.Deoarece formarea se desfăşoară la temperatura mediului ambiant, se impune ca atât catalizatorul cât şi acceleratorul folosiţi să fie foarte activi. În acest fel se asigură produsului format se asigură produsului format performanţe mecanice îmbunătăţite după o perioadă scurtă de maturare. Finalizarea polimerizării se face într-un cuptor, fiind urmată de maturare.Avantajele metodei de formare prin presarea la rece:- piesele obţinute nu au margini care să trebuiască să fie îndepărtate după evacuarea lor din matriţă;

- materialele compozite au caracteristici mecanice foarte bune;- se obţin piese la care ambele feţe sunt finisate;- procedeul se caracterizează printr-o bună reproductibilitate;- se poate lucra cu mai multe matriţe;- productivitate mai mare decât a procedeelor prezentate până acum;- timpul de blocare a matriţelor şi calitatea produselor obţinute depind în mica măsură de conştiinciozitatea şi îndemânarea lucrătorilor.Formarea prin presare la caldDatorită investiţiei necesare, formarea prin presare la cald se recomandă pentru producţia de serie mare sau mijlocie de piese cu dimensiuni medii.Trebuie menţionat că această tehnologie se poate realiza numai cu matriţă închisă, iar piesele rezultate au ambele feţe finisate, cu marginile tăiate şi 7 ajustate automat în cursul presării (v. fig. 13). Se realizează astfel materiale

compozite cu densităţi mari, cu un procent mare de armare , cu reproductibilitate Materialul de armare se 6 se poziţionează pe semimatriţa inferioară (poansonul) 1, iar peste el , în zona superioară, se aşează răşina 5, amestecată cu catalizator şi pigmenţi. În continuare are loc presarea la cald a celor două componente, prin intermediul semimatriţei superioare 2, pentru o durată de 2...5 minute.Prin acţiunea semimatriţei superioare 2, asupra amestecului 5, acesta este obligat să se muleze pe stratul de armare 6, infiltrându-se uniform în structura armăturii (ţesătură, împâslitură). Presarea produsului are loc la presiunea de 5...30 bari şi temperatura de 100...120 0C.Se pot obţine piese cu grosimi de perete de până la 125 mm.Presiunea şi încălzirea accelerează procesul de întărirea al materialului piesei, piesa obținută neavând nevoie de un tratament termic

ulterior ci numai de o perioadă de maturare. De multe ori, pentru ca maturarea să se facă mai rapid, aceasta se realizează printr-un alt tratament termic la care este supusă pesa evacuată din matriţă.Datorită temperaturii și presiunii de lucru matrița se realizează numai din materiale metalice: oțel turnat sau forjat, aluminiu turnat sau fontă. Suprafaţa matriţei trebuie să fie bine lustruită şi acoperită prin cromare dură, iar încălzirea matriţei se face cu abur, ulei cald sau rezistenţe electrice.Ceea ce este caracteristic pentru formarea sub presiune la cald în matriţă închisă este faptul că în calitate de materiale de armare se pot folosi armăturile preformate, adică pregătite înainte de formare. În categoria materialelor de armare preformate intră premixul şi materialele de armare preimpregnate. Premixul este un amestec precombinat format din: răşină, catalizator,

agent de decofrare, pigmenţi şi material de armare tocat. Ca material plastic termorigid se folosesc răşinile poliesterice, epoxidice, fenolice. Materialul de armare constă din fibre tocate sticlă cu lungimea de 6...12 mm, în proporţie de 15...30 %. În unele cazuri premixul se obţine din rowingpreimpregnat, mărunţit în maşina de tocat fibre.Fabricarea premixului începe cu amestecarea intensă şi rapidă a răşinii cu catalizatorul după care, tot în cursul amestecării intense, se adaugă în malaxor fibrele de sticlă tocate. În timpul malaxării trebuie să se aibă grijă ca temperature amestecului să nu crească mult, să se menajeze fibrele de sticlă şi în amestec să nu se introducă aer.Premixul se livrează sub formă de foi, formarea acestora realizându-se la presiunea de 7...150 bari şi temperatura de 110...170 0C. Pentru depozitare foile de premix se acoperă pe ambele feţe cu celofan (pentru a nu adera

între ele) şi se păstrează la o temperatură mai mică de 25 0C. În aceste condiţii, premixul din răşini poliesterice se poate păstra timp de 3...4 săptămâni.Atunci când se foloseşte premix, formarea prin presare la cald are loc la presiunea de 7...10 bari şi la temperatura de 100...150 0C. Timpul de presare (polimerizare) variază în funcţie de compoziţia răşinii, grosimea peretelui piesei formate, temperatura de formare şi are valori de 0,5...5 minute. Materialele de armare preimpregnate se realizează din fibre, rowing,împâslituri sau ţesături din fibre de sticlă. Acestea se impregnează, de obicei, cu răşini poliesterice sau epoxidice care sunt stabilizate într-o fază intermediară de întărire.Ţesăturile preimpregnate conferă materialelor obţinute prin formare caracteristici mecanice precis determinate

numai după anumite direcţii. Dacă se urmăreşte să se obţină aceleaşi caracteristici mecanice după toate direcţiile, atunci fie se utilizează diferite straturi de ţesătură preimpregnată orientate în diferite direcţii, fie se realizează materialul preimpregnat din împâslitură (pătură). Fibrele sau rowing-ul preimpregnate se folosesc atunci când se urmăreşte să se realizeze anumite valori ale caracteristicilor mecanice în anumite direcţii.Armăturile preimpregnate se pot păstra timp de 1...6 luni la temperature de 150C.Preformarea pieselor în cazul presării la cald se poate realiza prin mai multe procedee:- preformarea pieselor prin stropire directă;- preformarea pieselor prin stropire în cameră închisă;- preformarea pieselor în suspensie de apă.Procentul de material armare realizat prin oricare dintre aceste procedee este de 35...50 %.

6. Formarea prin laminare continuăPentru formarea prin laminare continuă (fig. 20), materialul de armare (ţesătură sau împâslitură (pătura) din fibre de sticlă) este mai întâi impregnate prin cufundare într-o baie de răşină. După impregnare, materialul de armare 1 este introdus între două foi de celofan şi trecut apoi printre cilindrii de laminare 4, care asigură grosimea şi planeitatea produsului. În continuare, materialulimpregnat şi calibrat trece prin cuptorul 5 unde are loc polimerizarea răşinii, iar în final este înfăşurat pe rola 7. Astfel de laminate se fabrică din răşini acrilice şi poliesterice rezistente la

foc, intemperii şi apă. În cazul materialelor amintite (ţesătură sau împâslitură (pătura) din fibre de sticlă), se realizează de obicei o proporţie de 25...35 % material de armare. În mod excepţional, la ţesături se poate realiza un procent de armare de 45 %.Deşi este mai puţin economică pentru o producţie mai mică, şi deşi nu se pot realiza foi mai subţiri de 2 mm, trebuie evidenţiate şi unele avantaje remarcabile. Astfel, foile pot fi produse într-o gamă largă de dimensiuni, cu diferite texturi ale suprafeţei şi de grosime uniformă; se pot produce atât plăci plane cât şi plăci ondulate. Procedeul poate fi cu uşurinţă automatizat, şi prin urmare nu necesită de o manoperă costisitoare.Formarea prin extrudareExtrudarea reprezintă procedeul prin care pot fi obţinute ţevi cu diferite forme ale secţiunii transversale (rotunde, pătrate, dreptunghiulare, hexagonale) sau

profiluri (L, T, U, X etc.).Aceste produse pot fi obţinute atât din materiale compozite cu matricea organică termorigidă, cât şi cu matricea termoplastică, armate cu tocătură din fibre de sticlă cu lungimea mai mică de 3 mm şi diametrul de 0,9...110 μm. Răşina şi materialul de armare sunt în prealabil amestecate şi apoi suntintroduse prin pâlnia de alimentare 8 în cilindrul 5 al maşinii de extrudare (fig.21 Sub acţiunea melcului 6, materialul compozit este împins prin capul de extrudere 13, care poate fi înlocuit în funcţie de forma care trebuie imprimată produsului. Pentru încălzirea amestecului instalaţia este prevăzută cu manşetele de încălzire 10, care, în funcţie de natura matricei, pot încălzi amestecul până la temperature de înmuiere a materialului plastic. Reglarea temperaturii pe lungimea cilindrului5 se realizează cu ajutorul manşoanelor

de răcire 9, alimentate cu aer furnizat deventilatoarele prevăzute în acest scop.Placa de uniformizare (sita) 12 are rolul de a asigura uniformizarea curgerii materialului prin capul de extrudare, în scopul obţinerii unui produs cu structura uniformă. Deoarece fibrele de armare au o duritat mare, având o acţiune abrazivă deosebit de accentuată, la construcţia elementelor active alemaşinii de extrudare (cilindru, melc, sită, cap de extrudare etc.) trebuie avută în vedere folosirea unor materiale cu duritate ridicată (oţeluri supuse unor tratamente termice adecvate, ceramică, nitrură de bor, safir, diamant etc.).După ce produsul iese din capul de extrudare trece printr-un cuptor în carese asigură temperatura necesară definitivării procesului de polimerizare, în funcţie de tipul materialului matricei organice. Calitatea produselor formate prin extrudare

depinde de felul fibrelor de armare şi de materialul matricei, de temperatura de încălzire a amestecului de formare, de presiunea şi viteza de extrudare, de viteza de întărire a produsului finit.Formarea prin extrudare este folosită pe scară largă datorită următoarelor caracteristici ale produselor obţinute: precizie dimensională, corectitudinea formei, geometrice, calitatea superioară a suprafeţei, rezistenţa mecanică deosebită.

Formarea prin extrudare este recomandată pentru producţia de serie mare.

7. Formarea prin injecţieCa şi în cazul formării prin extrudare, prin injecţie pot fi realizate piese armate cu fibre de sticlă tocate sau măcinate, în alcătuirea cărora pot intra atât răşini termorigide, cât şi răşini termoplastice. În timp ce la fibre tocate se realizează un procent de armare de 40...50 %, la cele măcinate el este de numai 10...20 %. Matriţele folosite se fabrică din oţel. Se obţin piese finite, care nu mai necesită prelucrări ulterioare, având suprafeţele foarte bine finisate.Amestecul format din răşină (polistiren, poliamide, poliesteri, policarbonaţi etc.) şi materialul de armare (de obicei fibre de sticlă tocate sau măcinate) se

omogenizează într-o incintă încălzită, după care este injectat într-o matriţă răcită sub punctul de întărire al materialului plastic. Procesul de injecţie poate fi realizat pe maşini de injecţie cu piston sau pe maşini de injecţie cu melc. Maşinile de injecţie din prima generaţie (anii 1930...1930), a fost echipate cu agregate de injecţie cu piston (fig. 22). În principiu, acestea se caracterizează prin faptul că materialul 2, care trebuie injectat, este mai întâi dozat şi apoi introdus în cilindrul 7, de unde este presat în matriţa 4 cu ajutorul pistonului 6.În figura 23 este prezentat un agregat de injecţie cu piston, care este prevăzut cu camera de amestec 13, în care se combină în proporţii corespunzătoare toate componentele necesare obţinerii materialului compozit, chiar înainte ca acesta să fie injectat în matriţă. resupunând că partea din faţă a cilindrului 2 al maşinii de extrudare este umplută cu topitură

(fig. 24 a), acesta este injectată în matriţa 1 chiar de melcul 3, care acţionat de pistonul 8 din cilindrul hidraulic 9, plasat coaxial cu melcul. Injecţia se poate efectua fie cu melcul în mişcare de rotaţie, fie cu melcul oprit.Din cauza faptului că în matriţă materialul se răceşte, volumul lui se micşorează. Pentru ca produsul să rezulte fără sufluri, el trebuie menţinut la o presiune egală cu presiunea de compactizare, care se realizează prin reglarea presiunii din cilindrul hidraulic 9 (fig. 24 b).În timpul compactizării mai pătrunde în matriţă o cantitate de topitură, compensând contracţia volumică. Tot în timpul compactizării, melcul aflat în mişcare de rotaţie, plastifiază materialul şi îl transportă spre capătul cilindrului, datorită presiunii exercitate de pistonul 8 al cilindrului hidraulic 9.Extragerea produsului se face prin deschiderea matriţei 1. În acelaşi timp, cu ajutorul pistonului 8,

melcul este adus în poziţia iniţială, pentru a începe un nou ciclu de lucru (fig. 24 c).Formarea prin tragere (pultrusion)Pentru fabricarea materialelor compozite din materiale plastice armate cu fibre continue, conform specificaţiilor proiectului, fibrele trebuie să fie uniform distribuite în cadrul matricei şi, de asemenea, toate fibrele să fie orientate în aceeaşi direcţie.Formarea prin tragere este un procedeu tehnologic folosit pentru fabricarea de componente cu lungimi mari şi o formă transversală constantă. De exemplu, profiluri (T, L, I, U, X etc.), ţevii şi bare (rotunde, pătrate, dreptunghiulare etc.). Conform acestei metode, prezentată schematic în figura 25 fibrele continue de rowing sunt mai întâi impregnate cu o răşină termorigidă în baia de impregnare 2. Fibrele impregnate sunt apoi trase prin matriţa de oţel 4 în care are loc procesul de preformare, adică se

modelează mănunchiul de fibre impregnate conform profilului dorit şi se stabileşte, de asemenea, raportul răşină/fibră. În continuare, fibrele trec printr-o matriţă care imprimă materialului forma şi dimensiunile finale. Această matriţă este încălzită în scopul iniţierii procesului de întărire a răşinii.Dispozitivul de tragere 7 antrenează materialul prin matriţe şi determină, de asemenea, viteza de producţie. Obţinerea ţevilor şi a profilurilor tubulare este posibilă prin amplasarea unor dornuri centrale în cele două matriţe. Principalele materiale de armare sunt fibrele de sticlă, de carbon şi de aramidă care, de obicei, participă într-o proporţie de 40...70 %. Cele folosite pentru matricea materialului compozit sunt răşinile poliesterice, epoxidice şi vinilesterice.Formarea prin tragere este un proces continuu, care poate fi uşor automatizat. Viteza de producţie este relativ ridicată, ceea ce conduce la un preţ

foarte competitiv al produselor. În plus, procedeul face posibilă o mare varietate de forme şi, practic, nu există nici o limitare în ceea ce priveşte lungimea produselor care pot fi fabricate.Fabricarea prepreg-uluiPrepreg-ul este un produs realizat din răşină polimerică armată cu fibre continue, care se caracterizează prin faptul că răşina este numai parţial întărită. Materialul este livrat sub formă de bandă rulată în bobine, din care apoi se poate obţine produsul dorit prin modelare şi întărire completă, fără să mai fie nevoie să se adauge răşină. Procesul de fabricare a prepeg-ului din materiale polimerice termorigide (fig.26) începe prin realizarea unui strat de fibre continue. Fibrele sunt apoi aşezate şi presate între două benzi de hârtie; hârtia de transport 7 şi hârtia suport6 pentru răşină 1. Presarea şi tragerea materialului (operaţia de calandrare) se face

prin acţiunea cilindrilor 8, încălziţi la interior.Banda de hârtie suport este acoperită cu un strat de soluţie de răşină încălzită, cu vâscozitate relativ redusă, astfel încât să permită impregnarea profundă a fibrelor. Cu ajutorul racletei 3 răşina din rezervorul 2 se distribuie într-un film cu grosime şi lăţime uniformă pe hârtia suport. Produsul final (prepreg-ul) constă dintr-o bandă foarte subţire, formată din fibre continue şi aliniate, încorporate într-o răşină parţial întărită. El este pregătit pentru ambalare prin înfăşurare pe un tub de carton.Aşa cum se arată în figura 26, în faza finală a procesului, banda de hârtie suport este îndepărtată şi strânsă pe bobina 12, iar prepreg-ul este înfăşurat împreună cu hârtia suport pe bobina 10. De obicei, prepreg-urile au grosimi de 0,08...0,25 mm, lăţimi de 25....1525 mm, iar conţinutul volumic de răşină de 35...45 %.La temperatura camerei matricea din

răşină suferă reacţii chimice prin care se întăreşte. Prin urmare, prepreg-ul trebuie stocat la temperatura de 0 0C sau chiar mai mică. De asemenea, trebuie avut în vedere ca timpul de menţinere la temperatura camerei trebuie redus la minimum. În cazul în care sunt păstrate în mod corect, prepreg-urile din materiale polimerice au o durată de viaţă de cel puţin şase luni (de obicei mai mult). La realizarea prepreg-urilor sunt folosite atât răşini termoplastice câr şirăşini termorigide, iar materialele de armare comune sunt fibrele de sticlă, fibrele de carbon şi fibrele de aramidă. Fabricarea unei piese utilizând prepreg începe cu aşezarea acestuia pe suprafaţa pregătită, după îndepărtarea hârtiei de transport. În mod normal, se aşează un anumit număr de straturi, pentru a asigura grosimea dorită. Se obţine astfel un compozit stratificat care, de obicei, alcătuit din straturi cu orientări diferite ale fibrelor. Cel

mai adesea orientarea fibrelorestealternativă, pentru a obţine un material stratificat încrucişat sau unghiular. Uscarea finală se realizează prin presare şi încălzire simultane. Fabricarea stratificatului poate fi în întregime manuală. În acest caz, operatorul execută atât operaţia de tăiere a benzii la lungimea dorită, cât şi aşezarea ei pe suprafaţa pregătită, în poziţia corespunzătoare orientării fibrelor.O variantă a fabricării manuale constă în tăierea pe o maşină a prepreg-ului, cu ajutorul unui şablon, iar apoi aşezarea manuală. Costurile de producţie pot fi reduse, dacă se trece la tăierea şi poziţionareaautomată a straturilor de prepeg. Metodele automate sunt esenţiale pentru rentabilizarea proceselor de fabricaţie a materialelor composite.