Регистрация Забыли пароль?
Объекты Жители Библиотека Блоги
Alai
Укуренный Алхимик написал 6 января 2013 в 19:23 [изменен через 23 часа] [ Назад ]

ТКМ. Создание сложных форм.

При создании чего-нибудь своими руками часто возникает необходимость изготовления различных деталей, потому что готовые не подходят или недоступны.

С круглыми и не очень круглыми деталями справится токарный станок, плоское и граненое можно сделать на фрезерном. Но что делать, если нужна уникальная деталь сложной формы? Ее можно было бы изготовить на станке с ЧПУ при наличии нужной заготовки и умения с этим самым станком обращаться, или на 3D принтере, если деталь не сильно нагруженная и платите за нее вы не из своего кармана (стоимость печати - порядка 1,5$ за 1 кубический сантиметр детали).
Впрочем, есть еще широкораспространенный раньше и почти забытый теперь способ выклейки из ткани на оправке или в форме.
ImageСпособ не очень требователен к технологической оснастке, но достаточно неспешен и требует точного соблюдения инструкций.

При этом из исходных материалов получается не заготовка, а практически готовая деталь, состоящая из композитных материалов.


Композитный материа́л - неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т.д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды. Механическое поведение материала определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик. В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется комплекс свойств композиции, не только отражающий исходные характеристики его компонентов, но и включающий свойства, которыми изолированные компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала. Главное преимущество таких материалов в том, что материал и конструкция создается одновременно.

Если не считать различную экзотику вроде фотоотверждаемых полимеров, то различных вариантов связующих остается не так много. В наше время в их качестве применяются преимущественно эпоксидные и полиэфирные смолы.
Image
О структуре и свойствах эпоксидных смол можно писать очень долго, но я ограничусь тем, что для получения из смолы детали ее нужно смешать с отвердителем и выдержать некоторое время.
Эпоксидка стоит достаточно дорого по сравнению с полиэфирными смолам - они самые дешевые из всех смол, применяемых в производстве композиционных материалов с использованием отрицательной формы в виде матрицы.
Главное и практически единственное преимущество полиэфирных смол по сравнению с винилэфирными и эпоксидными – их крайняя дешевизна.


Зато им присущи плохая адгезия, высокий уровень впитывания воды, сильная усадка и высокое содержание вредных веществ. Они могут применяться только со стекловолокном, лучше всего подходят для изготовления конструкций, не критичных к весу, адгезии и прочности на излом. Например, детских горок.

Итак, клеим коробку хитроизогнутой формы. Постараемся обойтись в качестве инструмента ножом, ножницами и плоскогубцами. Так как коробка достаточно узкая и глубокая, клеить будем на оправке. В качестве материала для изготовления оправки я использовал твердый пенопласт с ближайшей стройки.
Изготовление оправки начинается с изготовления шаблонов для резки. Они должны быть из материала, устойчивого к нагреву. Если не собираетесь делать много одинаковых оправок - вполне хватит толстого картона.ImageШаблонов надо два - сверху и снизу заготовки.
Режется пенопласт при помощи нагретой проволоки. Выглядит это как-то так.Image
При резке пенопласта нужно, чтобы направление реза проходило по касательной к краю шаблона и чтобы скорость движения заготовки была примерно постоянной. В общем, потренируйтесь перед изготовлением детали. А еще старайтесь не дышать парами пенопласта. Хабарный ГП-5 вам в этом очень поможет :)
Готовая оправка выглядит примерно так.Image
Для защиты от эпоксидной смолы ее нужно покрыть защитным слоем. Я просто обклеил ее скотчем. Помните, что многие растворители разъедают пенопласт.
Для придания изделию повышенной прочности необходимо использовать наполнитель для смолы. В силу особенностей химических реакций при отверждении поверхностный слой эпоксидки прочнее остальной массы, а наполнитель площадь этого самого поверхностного слоя увеличивает в ... очень сильно, в общем увеличивает.
Наилучший наполнитель - это стеклоткань и стекловолокно. Но стеклоткань обычно надо перед выклейкой прокаливать с использованием открытого огня, поэтому для меня этот путь оказался закрыт и пришлось использовать обычную х/б. Ткань должна быть сухая и чистая. Нарежьте ее ленточками и запаситесь парочкой баянов для правильного бодяжения смолы. Image
А еще не помешают пинцет, резиновые перчатки, пластмассовые полоски для размешивания и глянцевый журнал. Вы же не хотите, чтобы все к столу приклеилось?Image
Инструкция к эпоксидке предписывает лить 1 часть отвердителя на 8-10 частей смолы. Учитывая, что в банке может быть набодяжено хрен знает что - лучше лить 1 часть отвердителя на 5-7 частей смолы, ибо с течением времени отвердитель теряет активность.
Лепим первый слой ткани.Image
Сначала я использовал для укрытия ткани пищевую упаковочную пленку, но она оказалась слишком тонкой. Лучше применять полиэтилен для теплиц. Справа - деталь, выклеенная на пищевой пленке, слева - на тепличной. Почувствуйте разницу.Image
BDSM-style. Проволоку для фиксации я выдернул из оптоволоконного кабеля.Image
8 слоев ткани - это выглядит примерно так.Image
Ради окрашивания материала я использовал свинцовый сурик, так как другой краски оказалось не найти.Image

Свинцовый сурик представляет собой мелкокристаллический тяжелый порошок красно-оранжевого цвета, получаемый термическим окислением глета-полуфабриката, изготовленного из свинца.
Свинцовый сурик в зависимости от назначения выпускают следующих марок: М-1, М-2, М-3 – для лакокрасочных материалов;
М-4 – для аккумуляторов; М-5 – для оптических и художественных стекол, хрусталя и электрокерамики. Содержание примесей серебра, меди, цинка, висмута, мышьяка, олова, сурьмы, магния, кальция и натрия соответствует нормам на исходный свинец.
Свинцовый сурик пожаро- и взрывобезопасен, по степени воздействия на организм относится к веществам 1-го класса опасности.
Свинцовый сурик упаковывают в деревянные бочки, стальные фляги, картонно-навивные или фанерные барабаны с вкладышем из ламинированного мешка или водонепроницаемой бумаги, стальные барабаны, деревянные и полиэтиленовые бочки.


Впрочем, за суриком тоже пришлось порядочно побегать. Ни в одном хозяйственном магазине в розницу его не нашлось, как и серебрянки в сухом виде.


Свинцовый сурик обладает токсическими действиями, может вызывать острые или хронические свинцовые отравления, сопровождающиеся изменениями в нервной системе и крови. Обладает кумулятивным действием, проникая в организм через дыхательные пути и кожные покровы.

Перед применением его надо тщательно просеять, так как в нем попадаются огарки металлического свинца. Не забывайте про противогаз!ImageПосле того, как зальете его смолой, противгоз можно снять.Image Не сыпьте много - смолу вы все равно не особо сэкономите, а проблемы с геометрией детали получите. Придется долго дорабатывать деталь напильником.Image Мешать надо долго, потому что порошок хорошо задерживает в себе воздух. Для улучшения размешиваемости стакан со смесью можно поставить в горячую воду. Ткань перед поклейкой желательно хорошо прогладить, чтобы не было складок.
Если все сделано правильно, поверхность будет ровной и гладкой.ImageКогда смола уже затвердела настолько, что пленка уже легко от нее отлипает, но при этом еще осталась мягкой - самое время убрать потеки. Image
Дно вклеиваем через покладку из ткани.ImageПосле подрезки выходит примерно следующее:Image
Вот что получается, если пересыпать порошковый наполнитель.ImageТак как края не сильно ровные после обработки напильником - подольем смолы и поставим на пленку.Image
Для экономии времени и смолы я решил чистоту эксперимента немного нарушить, благо в запасах нашелся кусок текстолита. Для этого мне понадобился сверлильный станок, но при желании можно было обойтись и без него.Image
Снова клеим через ткань и обвязываем проволокой.Image
После отвердевания смолы снимаем проволоку и отрезаем лишнюю ткань.Image
Видим много лишнего. Пилим, зачищаем.Image
Выкройка внешнего слоя. Сломайте себе мозг! :)Image
И снова лепим и фиксируем.Image
Снимаем пленку.Image
Тут еще понадобится доработка напильником.
Если то, что перед вами, кажется вареньем, то это еще не значит, что оно им является. Порой это бывает смертельно.ImageНе жалейте скотча на разделительные слои. Иначе может получиться так:Image
Хрошо, что вовремя заметил. Иначе хрен бы потом оторвал.
И наконец-то все.Image
Со снятой крышкой это выглядит так.Image
Выводы.
1. Порошковый краситель лучше не применять. Проще клеить из ткани нужного цвета.
2. Клей ЭДП - хрень. Качество сильно скачет от пачки к пачке. Вообще непонятно, чего там набодяжено.
3. 10 миллиметров текстолита запросто выдерживают вес человека. Но при этом эта коробка весит полкилограмма. Знал бы заранее - делал в половину тоньше.
4. Не жалейте скотча.
5. Все же деталь произвольной формы на коленке сделать можно. Но процесс этот будет небыстрым.
6. Скорость отвердевания эпоксидки сильно зависит от температуры.
А, да. На всё это ушло примерно два с половиной месяца.
Antares
Antares написал 6 января 2013 в 19:36
Это для чего коробка-то?
0
Ссылка | 6 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 6 января 2013 в 19:38
Antares: Угадай :)
0
Ссылка |  ↑ | 5 отв.
drakon2154age
Мирон drakon2154age написал 6 января 2013 в 20:17
Alai: бинокль?
0
Ссылка |  ↑ | 1 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 6 января 2013 в 20:25
drakon2154age: Нет, биноклю такая защитная оболочка не нужна.
RPG
Евгений RPG написал 6 января 2013 в 23:54
Alai: контейнер для переноски чего-либо радиоактивного? Не случайно же свинцовый сурик использован :)
0
Ссылка |  ↑ | 2 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 00:14
RPG: Свинцовый сурик использован, потому что больше ничего подходящего по цвету не было. Кстати, коэффициент ослабления по гамме я еще не мерил.
skyfi
skyfi написало 8 января 2013 в 15:02
RPG: >_<
LLlamaN
Бурундук LLlamaN написало 6 января 2013 в 19:45 [исправлен через 37 секунд]
Пока читал, родилось с десяток интересных идей. Завтра полезу хабарить стеклоткань, благо знаю место, где она лежит рулонами. Большое спасибо за такую подробную инструкцию. А эпоксидка действительно частенько попадается бракованной, и затвердевает намного лучше в тепле и если ее замешивать небольшими порциями кубиков по 10
0
Ссылка | 8 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 6 января 2013 в 19:53 [исправлен через 1 минуту]
LLlamaN: Её мало того что обжигать надо - с ней надо работать в противогазе/респираторе, спецодежде, перчатках и подальше от еды и жилого помещения. Ибо разлет стеклянных волокон - можно получить силикоз.
0
Ссылка |  ↑ | 7 отв.
LLlamaN
Бурундук LLlamaN написало 6 января 2013 в 20:00
Alai: о технике безопасности я знаю, и знаю что бывает, если ее не соблюдать - в детстве видел как парень в плавках пригнул с дерева в кучу стекловаты
0
Ссылка |  ↑ | 2 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 6 января 2013 в 20:03
LLlamaN: Стекловата это мелочи, ибо кожа со временем отшелушивается, а вот легкие наизнанку не вывернешь.
0
Ссылка |  ↑ | 1 отв.
LLlamaN
Бурундук LLlamaN написало 6 января 2013 в 20:36
Alai: вата более летучая чем стеклоткань
K173
K173 написал 6 января 2013 в 22:34
А можно использовать конструкционную стеклоткань, на силановом замасливателе, без отжига, не так уж она и пылит.
0
Ссылка |  ↑ | 3 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 6 января 2013 в 22:46
K173: У меня был х/б фильтр размером метр на метр - я его и порезал.
LLlamaN
Бурундук LLlamaN написало 6 января 2013 в 23:57
K173: все в конечном счете упирается в бюджет, а он порой невелик :(
0
Ссылка |  ↑ | 1 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 00:16
LLlamaN: В конечном счете все упирается в хабар...
Sanchogus
Alexander G Sanchogus написал 6 января 2013 в 19:46
В библиотеку м.б.? :)
+2
Ссылка | 1 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 19:22
Sanchogus: ХЗ...
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 00:59
Да, кстати.
Твердение эпоксидной смолы - процесс практчески однонаправленный.
В теории ее после этого растворить можно, но средства для этого подпадают под ст. 228 УК РФ.
0
Ссылка | 10 отв.
zveryatinka
zveryatinka написал 7 января 2013 в 12:38
Alai: Некоторые изделия, склеенные эпоксидкой можно прогреть в микроволновой печи. Ножи так даже получалось разбирать.
0
Ссылка |  ↑ | 4 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 14:09
zveryatinka: А что после этого будет с печкой?
0
Ссылка |  ↑ | 3 отв.
zveryatinka
zveryatinka написал 7 января 2013 в 14:49
Alai: а ничего. Все с ней хорошо.
0
Ссылка |  ↑ | 2 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 15:08
zveryatinka: А эпоксидка после этого к повторному использованию пригодна?
0
Ссылка |  ↑ | 1 отв.
zveryatinka
zveryatinka написал 7 января 2013 в 17:14
Alai: Нет. Удаляется механическими способами.
K173
K173 написал 7 января 2013 в 16:18
Alai: Пространственные(сетчатые) полимеры невозможно растворить.
В некоторых растворителях эпоксидные смолы могут разве что, немного набухать.
0
Ссылка |  ↑ | 4 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 17:12
K173: Говорят, гамма-бутиролактон эпоксидку берёт.
0
Ссылка |  ↑ | 3 отв.
K173
K173 написал 7 января 2013 в 18:59
Alai: Ну это наверное для растворения эпоксидных олигомеров, а не полимеров.
0
Ссылка |  ↑ | 2 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 19:07
K173: Неотвержденная смола даже бутилацетатом разбавляется.
0
Ссылка |  ↑ | 1 отв.
K173
K173 написал 7 января 2013 в 20:16
Alai: Лактоны могут реагировать с аминными отвердителями эпоксидных смол, т.е. это активные разбавители и полимер значительно не теряет свойств.
ArmiT
ArmiT написал 7 января 2013 в 16:08
Питальник будет?
0
Ссылка | 1 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 16:51
ArmiT: Да.
kIRuS
Капсула Апрофена kIRuS написала 7 января 2013 в 16:54
...хм, а можно мастер-класс по карбону?
0
Ссылка | 1 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 7 января 2013 в 17:43
kIRuS: При наличии свободного времени - любой каприз за ваши деньги и из ваших материалов.

Хотя углепластик от текстолита не особо в плане технологии отличается.
Sharp
Пётр Осетров Sharp написал 8 января 2013 в 02:06
Очень даже неплохо! Появилось несколько идей на основе этой статьи...
0
Ссылка | 1 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 8 января 2013 в 02:15
Sharp: Жду рассказа об их реализации :)
Merlans
Merlans написал 8 января 2013 в 13:12

Хочу сказать только одно.

Image
0
Ссылка | 2 отв.
Sanchogus
Alexander G Sanchogus написал 8 января 2013 в 13:22
Merlans: А по мне так очень интересно и познавательно.
У некоторых уже возникло желание сделать что-либо на практике.

Я только "за" за такие сообщения.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 8 января 2013 в 17:32 [исправлен через 31 секунду]
Merlans: Троллейбус из буханки хлеба свою задачу не выполняет. А склеенная из стеклоткани яхта - вполне.
Refiger
Ксенон Нелегальный Refiger написал 8 января 2013 в 18:15
Я кстати когда маленький был,ходил в судомодельный кружок. Мы там корпуса корабликов по этой технологии делали,пригодилось в дальнейшей жизни :)
И да, эпоксидку лучше Дзжержинсую покупать,она более менее нормальная
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 30 января 2013 в 17:57

Кстати

Угадайте, что общего у этой коробки и ракеты "Тополь-М"?
Только жители сайта могут оставлять комментарии.