К методам формования композитов с использованием эластичной диафрагмы относятся: вакуумное формование, формование под давлением и автоклавное формование. В этом случае весь технологический процесс протекает по схеме, аналогичной контактному формованию, однако после укладки всех армирующих слоев, пока смола еще не полимеризовалась, на матрицу с корпусом накидывается вакуумный мешок (диафрагма) и герметизируется лентой. Диафрагмы представляют собой тонкие эластичные мембраны из силоксанового каучука. Из герметичной полости, образующейся между формуемой композицией и диафрагмой, откачивают воздух, чтобы давление там было ниже, чем приложенное к внешней стороне диафрагмы. Благодаря образующемуся перепаду давлений с разных сторон диафрагмы происходит прижим полимерного композиционного материала к жесткой форме соответствующей конфигурации, что обеспечивает конструктивное оформление детали. При таком формовании получают изделия, наружная и внутренняя поверхности которых повторяют морфологию поверхностей формующих элементов (самой формы и диафрагмы).
Кроме того, в процессе прижима формуемая композиция уплотняется в результате устранения пустот и удаления избытка смолы. Отверждение композиции осуществляется в прижатом к форме состоянии при комнатной температуре либо при нагревании воздушными сушилками и другими устройствами. При отверждении необходимо избегать образования пузырей в композите, а также тщательно контролировать давление, температуру и массовое соотношение между волокном и смолой. При таком способе формования получается необыкновенно плотный, прочный и ровный ПКМ, который по прочности значительно превышает изделия ручной формовки. Уплотнение материала при вакуумном формовании с эластичной диафрагмой может быть достигнуто с использованием атмосферного давления путем вакуумирования слоев стеклопластика в процессе его отверждения. При формовании под давлением и автоклавном формовании сжатие композитов во время отверждения производится горячими газами. Вентиляционные отверстия, связанные с атмосферой или вакуумом, предназначены для вывода летучих побочных продуктов реакции и захваченного воздуха из отверждающегося композита. В некоторых случаях отверждение композитов при вакуумном формовании с эластичной диафрагмой происходит при комнатной температуре.
Однако для улучшения свойств изделия отверждение, как правило, проводится при нагревании. При этом лучше всего использовать воздушные сушилки, но применяются также сушильные установки с инфракрасными нагревателями, а также конвекционные сушилки пассивного типа. Формование ПКМ с участием эластичной диафрагмы включает стадию отверждения связующего, как правило, при повышенных температурах. В этой связи важным является соотношение температурных коэффициентов объемного расширения формуемого ПКМ и материала формы. По значению этого коэффициента из металлов ближе всех к композитам стоит сталь. Она обладает и другими ценными свойствами: превосходной износостойкостью, способностью работать при повышенных температурах и хорошей теплопроводностью. Наиболее благоприятными для изготовления форм свойствами характеризуется также керамика. Она имеет самый низкий коэффициент теплового расширения, а по теплостойкости почти не отличается от закаленной инструментальной стали. Однако при температурах окружающей среды керамика хрупкая. Она должна быть защищена от повреждений, которые ей грозят в процессе обработки. Стальные формы с керамическими вставками и без них наиболее широко применяются в производстве высококачественных композиционных материалов. Находят применение и формы из алюминия, никеля и сталистого чугуна. В качестве оснастки используют теплопроводные пластмассы и формы из слоистых пластиков, для изготовления которых обычно используются очень теплостойкие литые или ламинированные эпоксидные смолы.
В качестве армирующих волокнистых материалов чаще всего используют стеклянное, арамидное, углеродное и борное волокна. Однако большинство из них нуждается в поверхностной обработке для улучшения их адгезионного взаимодействия со специфическими типами смол - связующих. Рассматриваемый метод обладает многими достоинствами, а его недостаток - низкая производительность, обусловленная многостадийностью процесса. В случае автоклавного формования (схема приведена на рис. 2.4) препрег или многослойный пакет из препрега на основе армирующих волокон выкладывают на форму, вместе с ней помещают в вакуумный мешок и снижают в нем давление. Метод, при котором отверждение проводят, создавая градиент давления по отношению к атмосферному, называют формованием с помощью вакуумного мешка. Так как нередко избыточное внешнее давление создают с помощью автоклава, то этот метод также называют автоклавным формованием.
Вакуумное формование с эластичной диафрагмой: 1- штуцер для присоединения вакуума; 2 – плита формы; 3 – коллектор для удаления воздуха; 4 - уплотнение диафрагмы; 5 – боковое выпускное отверстие; 6 – слой с вентиляционными отверстиями; 7 – диафрагма; 8 – перфорированные слои; 9 – впитывающие слои; 10 – разделительная ткань; 11 – слоистый пластик; 12 – внешний слой; 13 – промежуточная плита; 14 – эластичная перегородка; 15 –выбрасываемый слой