Quy trình thi công thuyền composites

QUY TRÌNH THI CÔNG THUYỀN COMPOSITES

I. Chế tạo khuôn.

1: Nguyên tắc chung.

- Khuôn được chế tạo 1 lần, bỏ qua giai đoạn làm dưỡng.

- Vật liệu chế tạo khuôn: Gỗ nhóm 4.

22: Các bước tiến hành.

Bước 1: Từ bản vẽ đường hình, thực hiện công đoạn phóng dạng như đối với việc đóng mới một tàu thông thường.

Bước 2: Tiến hành chế tạo các khoảng sườn. Ở các vị trí gấp khúc của sườn, ta sử dụng mã gia cường như trong trường hợp tàu gỗ. Khung sườn được đặt thẳng trên nền bằng các chân gỗ, sau đó đặt các khung sườn theo đúng vị trí ghi trên nền nhà xưởng.

Bước 3: Tiến hành cân chỉnh khung sườn, sao cho các vị trí đường nước vạch trên thân sườn là hoàn toàn ở cùng độ cao các vị trí cắt dọc giữa. Việc cân chỉnh này được thực hiện giống như khi dựng khung xương tàu vỏ gỗ hoặc vỏ thép.

Bước 4: Dùng gỗ dày 10mm, bào láng một mặt ốp vào phía trong của khung sườn. Khi đó, mặt trong của khuôn có hình dạng giống hình dáng bên ngoài vỏ thuyền. Phủ lên bề mặt trong khuôn bằng formica sẽ làm cho việc tách khuôn dễ dàng hơn.

3:  Xử lý khuôn.

Việc tiến hành xử lý khuôn nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn tách khuôn sau này. Việc xử lý khuôn được tiến hành theo 3 bước:

Bước 1: Cân chỉnh khuôn:

   Khuôn gỗ rất dễ bị biến dạng trong quá trình chế tạo và dịch chuyển, nhất là sau khi ghép lại để thi công vỏ ở lần tiếp theo. Công đoạn cân chỉnh khuôn nhằm khôi phục lại hình dạng ban đầu của khuôn.

Bước 2: Xử lý bề mặt khuôn:

Mục đích: Tạo độ bóng bề mặt khuôn để sản phẩm sau khi tách ra khỏi khuôn có độ bóng cao.

Phương pháp thực hiện: Việc xử lý bề mặt được thực hiện như làm dưỡng tàu, nhưng đơn giản hơn nhiều, vì bản thân lớp formica lót trong bề mặt khuôn có độ bóng rất sao, chỉ cần matít ở các vị trí mối ghép giữa các tấm formica với nhau. Sau đó dùng giấy nhám mịn để làm bóng khu vực trét matít.

Bước 3: Xử lý chống dính:

   Mục đích: Giúp tách sản phẩm ra khỏi khuôn dễ dàng, bảo vệ bề mặt sản phẩm không bị tróc rỗ.

   Phương pháp thực hiện:

- Quét đều lên bề mặt khuôn một lớp dung dịch PVA (Polyvinyl Alcol) nhằm tạo lớp màng ngăn cách, không cho dung môi styren (có mặt trong vật liệu Grelcoat và trong nhựa) xâm nhập vào khu vực có trét matít. Chiều dày lớp PVA từ 0,2÷0,3(mm).

- Sau khi lớp PVA khô hẳn (dùng tay sờ vào bề mặt PVA nếu thấy không dính là được), ta dùng vải sạch thấm Wax (chất chống dính dùng trong chế tạo các sản phẩm GRP) lau liên tục mặt khuôn. Lúc này khuôn đã sẵn sàng cho việc trát vỏ.

4: Trát vỏ.

   Các thao tác thực hiện làm vỏ tàu từ vật liệu GRP với công cụ thô sơ như con lăn hay bằng súng phun đều được gọi tên là dat. Ở đây ta dùng con lăn để dat và dat theo từng lớp. Việc dat vỏ thuyền được thực hiện theo các bước sau:

II. Phun Gelcoat.

   Sau khi bề mặt khuôn đã được chuẩn bị chu đáo, tiến hành phun lớp gelcoat nhờ súng phun gel (giống như phun sơn nhưng áp lực lớn hơn). Lớp gelcoat lá lớp phủ bề mặt nhằm giúp cho vỏ thuyền:

 Có độ bóng bề mặt cao.

             Có cơ tính cao.

             Bền với môi trường nước biển. Chống được hiện tượng thủy phân.

            Chịu được tia tử ngoại.

Chiều dày lớp gelcoat khoản 1mm, nên việc phun gel phải được thực hiện làm 2 lần, vừa làm cho lớp gelcoat không bị chảy do quá dày, vừa đảm bảo độ đồng đều chiều dày. Thời gian giữa hai lần phun phải đủ cho lớp đầu tiên khô hoàn toàn (khoảng 12h). Sử dụng gelcoat trong quá trình trát lớp tương tự như dùng nhựa Polyeste, trong đó tỷ lệ chất đông rắn khoàng từ 0,8 ÷ 1 % khi phun ở nhiệt độ thường.

 III. Tr át các lớp vải

1. Trát lớp CSM đầu tiên.

- Lớp sợi thủy tinh đầu tiên trát ngay sau lớp gelcoat phải là lớp CSM. Trát lớp CSM đầu tiên được tiến hành sau khi lớp gelcoat đã đông cứng hoàn toàn. Thời gian từ khi kết thúc việc phun gelcoat cho đến khi bắt đầu trát khoảng 12h. Không nên sớm hơn hoặc muộn hơn do:

             Nếu trát nhựa vào lớp gel chưa khô hẳn nhựa mới sẽ tham gia phản ứng với lớp gel, làm cho gelcoat bị nhão ra, dẫn đến hiện tượng nhăn bề mặt, kết quả sản phẩm sau khi hoàn thành có lớp bề mặt biến dạng, lớp gel được tách cục bộ, ảnh hưởng nghiêm trọng lớp vỏ thuyền thúng.

             Nếu lớp gel đã khô trong thời gian quá lâu (Khoảng vài ngày) sẽ bị chai, dẫn đến giảm khả năng liên kết với lớp nhựa tiếp theo.

Trước khi trải lớp CSM, nên trát một lớp nhựa (đã pha đông rắn) lên bề mặt lớp gel, sau đó trải lớp CSM, tiếp tục dùng rulô thấm nhựa cho ngấm đều sợi thủy tinh. Trong quá trình trát, phải đảm bảo tỷ lệ nhựa sợi phù hợp, khi gia công nếu không chú ý dễ xảy ra tình trạng nhựa ngấm vào sợi quá nhiều sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm.

Để đảm bảo sự liên kết bền vững giữa lớp gel và lớp GRP đầu tiên nên chọn tấm CSM loại 300 hay 450 g/m².

2. Trát thứ cấp.

- Các lớp GRP tiếp theo được trát theo phương thức trải CSM hoặc WR trước, sau đó dùng rulô lăn nhựa đã trộn catalyst cho ngấm đều sợi thủy tinh.

- Việc trát lớp được thực hiện theo phương thức: Lớp trước đông cứng mới trải lớp tiếp theo hoặc có thể trải đồng thời nhiều lớp cùng lúc. Không được tiến hành quá nhanh song cũng không nên để cho lớp trước đông cứng quá mức. Việc trát lớp không nên tiến hành muộn hơn 12h sau khi đã hoàn thành lớp trước đó. Công việc trát lớp được lập lại cho đến lớp cuối cùng theo yêu cầu của kết cấu vỏ.

3. Các mối nối vải thủy tinh.

   Để đảm bảo thuyền có độ bền cao như có thể, khi thi công vỏ thuyền cần phải chú ý đến các nguyên tắc sau:

Khi nối các tấm sợi gia cường:

 Tất cả các loại sợi thủy tinh dạng Mat và WR đều được chế tạo và đóng gói dưới dạng cuộn có chiều rộng (còn gọi là khổ) từ 1 ÷ 1,5 m. Như vậy để phủ một diện tích có chiều rộng khá lớn, nhất thiết phải nối nhiều lớp vải lại với nhau. Có hai phương pháp nối chủ yếu: Nối đối đầu và nối chồng.

 Mối nối đối đầu có ưu điểm:

                         Tạo được bề mặt phẳng, không gồ ghề như mối nối đối đầu.

 Tiết kiệm được vật liệu.

 Mối nối đối đầu có nhược điểm:

                       Sự sai phạm trong thi công mối nối đối đầu sẽ làm giảm sức bền cục bộ, do đó phải xem xét tỉ mỉ nhất là đường liên kết giữa các lớp.

Trong thi công thường sử dụng xen kẽ cả hai phương pháp này.  

4. Thi công các khu vực có độ dày khác nhau.

Để đảm bảo độ bền đều, vỏ tàu thường có chiều dày khác nhau tùy theo từng khu vực. Mỗi khu vực trong thân thuyền đòi hỏi được gia công chính xác, phù hợp với chức năng của nó. Khi trát lớp phải tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho mỗi chi tiết.

Thông thường ky chính có chiều dày lớn hơn chiều dày trung bình của thân vỏ. Ngoài ra ở các khu vực tiếp giáp giữa đáy thuyền với mạn cần phải gia cường thêm để tăng độ cứng vững, thông thường chiều dày lớp bổ sung thêm bằng 0,5 chiều dày lớp vỏ chính.

IV. Chế tạo và gắn các chi tiết vào vỏ.

- Kết cấu khung sườn trong vỏ thuyền thúng composites chỉ gồm: sường ngang.

Với loại cốt sợi được chọn là CSM 450, để đạt được chiều dày của sườn ngang là 4mm cần sử dụng 4 lớp. Quá trình trát lớp cho khung sườn tương tự như trát vỏ thuyền, chỉ khác do khoản cách giữa hai khung sườn liên tiếp là 400mm. Để dễ thi công độ chênh lệch giữa các lớp cốt sợi thủy tinh là 200mm.

- Các bước gắn sườn vào vỏ như sau:

Bước 1: Lần lược đặt từng khung sườn vào đúng vị trí của chúng như đã quy định trong hồ sơ thiết kế, muốn thế phải vạch dấu cẩn thận vị trí từng khung sườn trên vỏ tàu bằng phấn hay mực.

Bước 2: Cố định từng khung sườn tạm thời vào vỏ nhờ một lớp GRP cốt mát, trát qua một số vị trí cục bộ trên thân khung sườn.

Bước 3: Dùng nhựa trộn với thủy tinh vụn trám thật kỹ các khe hở giữa khung sườn và vỏ thuyền. Đây là công đoạn hết sức quan trọng, ảnh hưởng lớn đến sức bền thân thuyền thúng. Việc tồn tại những khe hở giữa khung sườn và vỏ thuyền rất dễ dẫn tới hiện tượng tách giữa chúng với nhau khi thuyền hoạt động. Để giảm tối đa khe hở do sai sót khi chế tạo gây ra, khi ghép thường sử dụng những vật nặng để ép sát khung sườn vào vỏ tàu.

Bước 4: Trát vật liệu GRP để gắn khung sườn vào vỏ thuyền. Bề mặt vỏ thuyền sau khi gắn xong khung sườn phải phẳng, tránh sự lồi lõm cục bộ dễ dẫn đến tập trung ứng suất.

V. Tách khuôn.

Tách khuôn là quá trình tách vỏ thuyền composite ra khỏi khuôn gỗ. Tách khuôn được thực hiện sau quá trình trát vỏ thuyền. Sau khi vỏ thuyền đã được trát đảm bảo về độ dày, bóng bề mặt thì vỏ thuyền sẽ được để đông cứng hoàn toàn. Sau khi vỏ thuyền đã đông cứng hoàn toàn thì dùng súng bắn hơi để tách khuôn. Dùng súng bắn vào những lỗ nhỏ ở khuôn (đã được khoan trước) đẩy hơi vào giữa hai lớp vỏ thuyền và khuôn, hơi với áp lực cao sẽ tách hai lớp này ra.

VI. Mài nhẵn.

Dùng máy mài và giấy nhám để làm nhẵn các bề mặt và cạnh thuyền. Mài sao cho đảm bảo được độ bóng bề mặt phải đồng đều

VII. Sơn vỏ.

Sau khi hoàn thành quá trình mài nhẵn thì tiến hành sơn vỏ thuyền. Mặt ngoài thuyền thúng sơn màu xanh nước biển, mặt rong sơn màu vàng.