Эксперимент со стеклопластиком.
Цель: получить опыт изготовления стеклопластиковых деталей в домашних условиях, измерить характеристики полученного стеклопластика для использования в расчетах конструкций в CosmosWorks.
( Read more... ) Путь: изготовить стеклопластиковую балку прямоугольного сечения, нагрузить на изгиб, по измеренному отклонению реальной детали подобрать для модели в CosmosWorks модуль Юнга.
Технология: по идее все просто – взять кусок пенопласта, обмотать стеклотканью пропитанной эпоксидкой, засунуть в полиэтиленовый пакет и откачать оттуда воздух пылесосом. Пробуем ...
Изготовление: Материалы: плотный строительный пенопласт (лист 20х50х1200), стеклоткань что то типа Э-3-100 (плотность 110г/м2, без пропитки, полотняное плетение 16/16), эпоксидный клей ЭДП, полиэтиленовая пленка для мешка 80мкм.
Сперва отрезал полосу пенопласта 21х48х1200мм, обычным электролобзиком, ровно и быстро. Под полученный размер стал паять вакуумный мешок. Получилось раза с 4-го, обычным паяльником через бумагу при температуре жала 190-200 градусов. Проблема в неравномерном прижиме жала паяльника: нажмешь сильно – получится дырка, ослабишь нажим – не проварится. В основном был 2-й вариант. Пробовал клеить термоклеем, но он просто проплавлял пленку. После испытаний получившегося мешка стал собственно клеить. Стеклоткань пропитывал малярной кистью на куске полиэтилена, тут же и оборачивал в нее пенопласт. Сложностей нет, хотя на будущее зреет мысль о подогреваемой поверхности для лучшего распределения смолы.
Следующая проблема – запихивание полученной заготовки в вакуумный мешок – она липнет к стенкам мешка, пришлось помучаться, спасибо жене – помогла :-) Далее выяснилось что мешок где то слегка стал пропускать воздух. Т.е. при включенном пылесосе все съеживается а после выключения начинает набираться воздух. Но поскольку визуально на форме и состоянии балки это никак не отражалось, да и исправить это было уже нельзя, вся конструкция была оставлена полимеризоваться.
Непосредственно измерения: Предварительно, перед изготовлением балки был измерен прогиб пенопластовой основы на длине 1100мм под грузом в 50гр, получилось 94мм.
Для определения толщины стеклопластика был отпилен конец балки, толщина стенки модели в SolidWorks была принята равной 0.6мм
Прогиб изготовленного образца на длине 1045мм под грузом 50гр. составил 2мм, под грузом 708гр - 26мм, модуль Юнга получился 10ГПа, что в 6-7 раз меньше чем у алюминиевых сплавов.
На сегодня осталось несколько вопросов:
1. можно ли существенно улучшить характеристики получаемого стеклопластика по такой технологии?
2. каким технологиям какой средний модуль Юнга соответствует?
3. что еще доступно в домашних+ :-) условиях?
P.S. Через пару дней балка была испытана на прочность. Положенная между 2-х табуреток с расстоянием 500мм она выдержала мой вес (74кг), а на 550мм уже сломалась (сложилась верхняя грань, собственно на которую приходилась нагрузка, нижняя, работавшая на растяжение осталась целой). Оценить прочность на сжатие можно в 70МПа.