Ракушка

Когда говорят про ракушка в контексте сэндвич-панелей, сразу представляют что-то хрупкое — но это до первого знакомства с препрегами на объектах вроде морских буровых платформ. Хотя нет, начну иначе: главная ошибка новичков в том, что они путают соты ПМИ с пенопластовыми наполнителями. Разница — в реакции на динамические нагрузки.

Почему классическая ракушка не всегда работает

В 2018 году мы тестировали алюминиевые соты для кузова гоночного болида — при вибрациях выше 200 Гц началось расслоение. Пришлось переходить на ракушка из полимерных сот, но и там нашлась загвоздка: температурная стабильность. На стенде при -40°C эпоксидная матрица дала микротрещины.

Кстати, именно тогда обратились к материалам от АО ?Баодин Вайзе Новый Материал Технология? — их ПВХ-пена показала лучшую вязкость разрушения. Не идеал, но для серийных решений сгодилась. Кто работал с их каталогом на visight.ru, тот знает: там есть варианты под разные модули упругости.

Запомнился случай на судоремонтном заводе в Выборге: заказчик требовал использовать именно арамидные соты, но при фрезеровке кромки материал ?пушился?. Пришлось объяснять, что для корпусов катеров лучше брать PET-пену — она не впитывает влагу даже при повреждении обшивки.

Как выбрать тип наполнителя для авиации

В аэрокосмической отрасли до сих пор спорят про массовую эффективность. Например, для интерьера салона подойдёт и дешёвая ракушка из полипропилена, но для крыльевых панелей — только соты с пропиткой фенольными смолами. Хотя и тут есть нюанс: при пожаре фенолы дают меньше токсичных газов.

Однажды видел, как в цеху сборки ветролопатов использовали бальзу — материал стабильный, но требует камерной сушки. Если пропустить этот этап, через полгода геометрия поплывёт. Кстати, у ?Визайт? в описании продуктов есть важное уточнение: их ПМИ-соты калибруют по плотности ячеек — это снижает риски при автоклавной обработке.

Помню, как технолог из Ульяновска жаловался: ?Беру китайские соты, а они при склейке с карбоном дают неравномерную усадку?. Проблема была в том, что он не прогревал препрег перед формованием. Мелочь? Но именно такие мелочи и определяют, отвалится ли обшивка через 1000 лётных часов.

Практические кейсы с композитными сэндвичами

Для железнодорожных вагонов мы как-то применяли сотовый заполнитель с плотностью 48 кг/м3 — вышло жёстко, но шумовибрационные характеристики оказались хуже, чем у панелей с ПВХ-пеной. Пришлось пересчитывать конструкцию под слоистую структуру: карбон-ракушка-стеклопластик.

Интересный опыт получили при работе с электробусами: там важна не только прочность, но и диэлектрические свойства. Алюминиевые соты создавали паразитные токи, пришлось переходить на полимерные аналоги. Кстати, на сайте visight.ru есть таблицы по диэлектрической проницаемости — редко кто такое публикует в открытом доступе.

В 2021 году пробовали комбинировать разные типы наполнителей в одной панели — для дронов сельхозназначения. Центральную зону усиливали сотами, края — пеной. Сработало, но клеевой шов оказался слабым местом. Вывод: гибридные решения требуют отдельной методики склейки.

Ошибки при работе с тонкостенными конструкциями

Самое сложное — рассчитать толщину заполнителя для криволинейных поверхностей. Как-то раз для спойлера гоночного автомобиля взяли ракушка толщиной 8 мм — при вакуумной инфузии resin прошёл насквозь и заполнил ячейки. Получился монолит вместо сэндвича, перевес в 400 грамм.

Ещё частый косяк — неправильная ориентация ячеек. Для изгиба важно располагать ленты перпендикулярно нагрузке, но многие сборщики экономят материал и кладут ?как поместится?. Потом удивляются, почему панель работает как трамплин.

Заметил, что на производстве ?Визайт? для авиационных заказов используют соты с перфорацией — это улучшает адгезию, но снижает прочность на срез. Приходится добавлять больше смолы, что увеличивает массу. Париться с такими компромиссами — обычное дело в нашей работе.

Перспективные разработки и ограничения

Сейчас экспериментируем с биоразлагаемыми сотами на основе полимолочной кислоты — пока сыровато: прочность нестабильная, да и цена кусается. Но для интерьерных решений в электромобилях уже рассматриваем как вариант.

Любопытную штуку видел в лаборатории ?Баодин Вайзе? — они тестируют армированные нановолокном перегородки в сотах. Если доведут до серии, это может перевернуть представление о ремонтопригодности: повреждённую ячейку можно будет локально заменять.

Из объективных ограничений отмечу сложность утилизации. Термопластичные соты типа PET-пены хоть и поддаются переплавке, но требуют разделения с матрицей. На практике это означает, что 70% сэндвичных панелей после выработки ресурса отправляются на полигоны — экологичность тут весьма условная.

Выводы для практиков

Ветроэнергетика продолжает диктовать тренды: там где лопасти длиннее 80 метров, без сотовых заполнителей не обойтись. Но важно помнить, что ракушка — не универсальное решение. Для ненагруженных панелей проще и дешевле использовать монолитный композит.

Из последнего: в проекте по модернизации вагонов метро использовали сэндвич с сотами от ?Визайт? — удалось снизить массу кузова на 15% без потерь по жёсткости. Правда, пришлось дорабатывать технологию крепления подвесного оборудования — стандартные клеи не держали вибрацию.

Главный урок за 10 лет работы: не существует идеального заполнителя. Каждый раз приходится выбирать между жёсткостью, массой, технологичностью и ценой. И да — техдокументация на visight.ru иногда полезнее университетских учебников по композитам.