|
|
|
Тонкости технологии композитов: Пропитывая свои мозги тонкостями технологии композитов и фантазируя на темы совершенства изготовления моих железячек, я вижу довольно много возможностей их применения в моих замыслах. Даже появляется уверенность, что я смогу самостоятельно сделать очень многое, используя накопившийся в течении жизни набор знаний. Катамаран такого размера вообще-то великоват для одиночки, но методом вакуумной инфузии - почему нет?, надо только отчетливо представлять - воздух будет высосан до мельчайшего пузырька и заменен смолой... А еще я долго искал пенообразующие эпоксидки и наконец нашел с плотностью 170 - 600 кг/м3. Что это значит? Болванка, имитирующая внутренний объем, покрывается эпоксидным гелькоатом, затем кладется и крепится внутренний несущий пояс армирующей ткани (стекло, кварце, угле, базальто или даже арамидной...), а также всякие закладные детали. Тоже с болванкой, имитирующей наружный объем. Затем болванки соединяются и между ними наливается вспенивающаяся эпоксидка, которая прижимает и пропитывает ткань несущих слоев, вытесняет вверх воздух и медленно застывает. Избыток воздуха и пены должен удалиться через примитивный предохранительный клапан, дабы не разорвать наши болванки... В результате имеем легкие и прочные детали сложных конфигураций с нужными свойствами и вполне регулируемый предварительный напряг в результате давления пены. Этот способ, вероятно, хорош для мелкосерийного производства одинаковых деталей, качественные болваны делать для изготовления одной детали трудоемко и невыгодно... Кроме того, небольшие самодельные листы из твердого эпоксидного пенопласта, которые легко отформовать меж двух стекол - очень хороши для следующего способа, при котором малые, равно как и большие детали типа поплавков или кокпитов могут вырезаться ножом или нагретой проволокой из экструзионного или эпоксидного пенопласта, собираться на штифтах и тщательно отделываться, потом обматываться насухую стеклолентой, затем соединяться в нужной последовательности и с установкой закладных деталей, а наружные и внутренние несущие слои могут пропитываться по технологии вакуумной инфузии (вливания), образуя сотовый сэндвич, т.е. теперь болванка оказалась внутри. Электрический двухступенчатый вакуумный насос Value VG-250 на 140л/мин, до минус 0.997 атм. довольно дорог - 10500р. и весит 10 кг., но его применение весьма оправдано для высокого качества конструкций. Однако в роли вакуумного насоса можно использовать и небольшой самодельный водяной эжектор. Если давление в водопроводе 8 атм. - вакуум гарантируется - 0.96 атм., что означает давление на ламинат страшной силы, около 9,5 тонны на 1 кв. метр, но это некрасиво - 2 или более часов сливать такое количество воды в унитаз... В этих конструкциях легко рассчитать работу и прочность, необходимый и достаточный запас прочности плюс вакуумный предварительный напряг, обжимающий сэндвич и увеличивающий жесткость конструкции, однако хороший вакуумный насос можно применять только с вакуумным регулятором, емкостью-буфером и реле, ибо ахнуть не успеешь, как высосет и воздух из пенопласта, даже экструзионного. Этот способ всем хорош как раз для неуемной фантазии и шаловливых ручек самодельщиков с их единственными и неповторимыми произведениями, вот только с наружной отделкой мешкать не стоит - надо успеть в течении 16 часов, пока химическая связь не потеряна. Впрочем, это относится к первому тонкому слою эпоксидного гелькоата, а объем последующих работ зависит прежде всего от аккуратности и вдумчивости, например - последний слой ламината будет лицевым и его следует исполнить из полиэстерового нетканого материала (который обычно используют для впитывания излишков), дабы спрятать текстуру и стыки конструкционных слоев, тогда гелькоата можно будет налить гораздо меньше. Что мне очень нравится здесь - никакой суеты, все можно тщательно и насухую приготовить, сто раз проверить и перепридумать, потом вжжиик - и все готово (или испорчено..). Самое главное - 100% уверенности в качестве и оптимальности изделия. Аналогов этого способа я пока еще не встретил, видимо опять оказался впереди планеты всей, поэтому назову его "Сэндвич-Скульптура"... Наконец, если применить полые кварцевые нити, а в окончании процесса вакуумной инфузии высосать, насколько это возможно, эпоксидку - получится осушенная, пористая, проницаемая легкая конструкция типа дерева или стержня фломастера. Зачем? Да не знаю я, просто в голову пришло... Как рассчитывать на прочность? Смотри сюды:
Например, я хочу поднять гирю 24кг на стеклопластиковой полоске. Как узнать, какой ширины и сколько слоев стеклоленты следует применить, чтобы полоска выдержала медленный подъем и лопнула при встряхивании? Итак, логично для начала взять ленту шириной 10мм, продеть ее в ручку гири и оба конца плоско накрутить на трубку, только так мы нагрузим ее правильно. В этом случае работают обе полоски - 20мм. Что еще надо знать? Вес ленты 143г/100м, 26 нитей основы, 22 нити утка/10мм, разрыв основы не менее 40кг. Стекло весит 2.4 г/см3. Тогда вес -143г/(100м х 0.01м) = 143г/кв.м. и на основу приходится 143 : (26+22) х 26 = 77.5 грамм. Толщина будет 77.5 : 100 :100 : 2.4г/см3 = 0.003229см. Отсюда площадь сечения двух лент - 0.006458см2. Из таблицы берем самое плохое стекло 3100 МРа и переводим - 31611.2кг/см2 х 0.006458см2 = 204.1кг! Вот такую надо гирю на эту ленточку, хотя в сухом виде она выдержит всего 40кг... Несколько неожиданно, правильно? Такова метода расчета на пальцах по результатам чьих-то испытаний. Надо поискать еще данные, подобные этой таблице... Отдельно хочу отметить роль полных и полых стекломикросфер в наружных и внутренних покрытиях - полые для шпаклевки огрехов и добавки в пенообразующую эпоксидку, а полные для добавки в гелькоаты с целью повышения износостойкости, красивого отражения теплового, видимого и УФО излучения в сторону источника, что весьма удлиняет моторесурс и срок жизни конструкций. Еще встречаются керамические микросферы, но их применение я пока еще не продумывал. Вскоре придется покупать компрессор и хороший пульверизатор, затем 20-футовый контейнер под мастерскую и - страшно подумать, я уже уверен, что смогу сам сделать поплавки катамарана... Самое главное - этим можно заниматься на кухне или на балконе, в никаких условиях, по настроению - было бы желание, аккуратность и настойчивость. Разумеется, если есть руки и голова... Как психолог с вышкой и большим личным опытом, объясняю - это рекреационная ниша, в которой можно спокойно пережить с юмором любые житейские передряги, с успехом заменяет всех родственников, жену, гаражи и рюмку. Опять же - мозги затачиваются.. Жаль, не всякому дано, а кому дано - далеко не всякий пользуется... Вот так я и развлекаюсь, пока морские документы не готовы... И - не выдержав информационного давления, я купил все-таки вакуумный насос, шланги, вакуумметр, баллон из-под фреона, еще надо бы регулятор вакуума Fairchild-17 и контактный вакуумметр ДВ-2010Ф или МТ-3С, который бы управлял вакуумным насосом... Кроме того, для сбора излишков смолы, высасываемых из ламината, подходят обычные стеклянные банки, вот только надо сделать несколько крышек со штуцерами и иметь наготове небольшие детали, куда можно эту смолу использовать, еще кучу всяких краников, трубочек и прочего необходимого барахла. Мысль проста - скоро будут собраны все запчасти к двигателю, некоторое время уйдет на уточнение проекта и надо уже тренировать профессиональные навыки работы в вакуумной инфузии, например, на гитаре, которая уже 3 года ждет, когда же я ее доделаю, затем на элементах двигателя, потом лопасти винта для дельтаплана, поплавки дельтаплана, кокпит дельтаплана (он же потом вертолета..), лопасти, редуктор и стойку вертолета, поплавки катамарана и так до бесконечности, я ж не знаю, когда угомонюсь...
На примере весьма большого изделия - поплавка катамарана, я хочу уточнить логику действий при работе с вакуумной инфузией: - продуманная, со всеми закладными деталями модель режется в AutoCAD на ломтики, нумеруется, затем ломтики вырезаются из пенопласта, а закладухи - из стеклотекстолита СТЭФ и, естественно, крепежные болты-шпильки в своих дырках. На каком-то ровном, под нивелир, стапеле, под каким-то, типа теплицы, ангаром, с ровным, застеленным линолеумом, полом - ломтики собираются на штифтах, стягиваются тросами-стяжками и доводятся до окончательного вида снаружи и внутри, а закладухи расставляются по местам. Затем все проверяем и убеждаемся в правоте основателя нейро-лингвистического программирования А.В.Суворова: "Воевали на бумаге, да забыли про овраги - а по ним ходить..."; - переделав огрехи, обматываем ломтики стеклолентой, закрепляем закладухи и заполняем резьбы закладух смазанными воском болтами или имитаторами-шпильками. Все снова собираем насухую, стягиваем полиспастом и окончательно убеждаемся, что все правильно. На этом этапе еще можно все исправить и переделать, но изделие уже становится тяжелым, поэтому следует озаботиться, что надо положить вниз, под киль...; - спустить воздух и положить 5 - 6 надувных кранцев, разложить штуцеры и трубки подачи смолы, положить дощечки (на которые ляжет днище поплавка) расстелить рулон вакуумной пленки, разложить коннекторы и желобы подачи смолы, присоединить сквозь пленку подающие смолу штуцеры и трубки. Прорезать дырки в пленке в коннекторах, чтобы смола проходила из штуцеров в коннекторы и в желобы; - раскатываем рулон проводящей сетки, по ней смола из желобов будет растекаться по днищу, затем перфорированную пленку и сквозь нее смола будет проникать в пакет ламината. Идея простая - по проводящей сетке смола быстро расходится доверху, а сквозь перфорированную пленку проникает медленно, но зато на большой площади. Еще медленнее смола проникает промеж ломтиков, поскольку ломтики сжаты полиспастом, да и путь большой - 100мм., а когда она выступит на другой стороне стенки поплавка - это сигнал качественной пропитки. Главное правило - пути фильтрации должны быть примерно одинаковые и в данной конструкции следует опасаться непропитки форштевня и транца, значит с них и надо начинать подачу; - затем раскатываем декоративный нетканый полиэстер или декоративную ткань нужного цвета, а потом нужное количество слоев базальтовой или стеклоткани. Днище должно быть никак не меньше 8 мм. толщиной, потому что оно должно выдерживать посадку на мель и процедуру выкатывания на берег по кранцам. На этот пакет мы аккуратно ставим поплавок или собираем его из отдельных блоков и выверяем; - теперь последовательно поднимаем и крепим слои ткани к обмотке ломтиков точками плавкого клея или клея "Момент". Плавно переходим на толщину 3 - 4мм и следующие полотнища располагаем вертикально. Утолщение до 8мм потребуется также на поверхностях под привальным кранцем и это должны быть горизонтальные полотна, подвернутые сверху и снизу. С точки зрения прочности получается, что поплавок обрамлен тремя толстыми швеллерами - киль и привальные брусы. Сейчас кажется, потом проверю, что необходимость в большой местной прочности на продавливание порождает избыток общей прочности на изгиб и кручение. Однако это лучше, чем латать оббитые скулы и помятые привальные поверхности..; - я думаю, что рубки и опоры крепления труб платформы будут изготовлены отдельно и будут закреплены на свои закладные детали, не буду усложнять процесс формования поплавков, уж больно разные масштабы, а вот люки, пазухи-танки для воды, иллюминаторы и технические отверстия - надо будет расстараться и сделать аккуратно; - внутри поплавка все тож самое, только наоборот, также понизу расклад слоев заканчивается проводящей сеткой и желобами для подачи смолы, коннекторами, штуцерами и трубками, но внутренние и наружные несущие слои встречаются как раз в отверстиях, поэтому их следует подровнять отдельными лентами. Кроме того, надо будет распределить между несущими слоями ленты от наружных закладных деталей, пронзившие всю толщину стенок поплавка. Толщина слоев внутри - 2мм за глаза и уши... Мне кажется, что наружную и внутреннюю проводящую сетку надо обрезать за 5 - 20 см до отверстий иллюминаторов и люков - определюсь точнее при изготовлении поплавков дельтаплана, тогда спиральные трубки-сборщики вакуума и излишков смолы плюс впитывающий слой будут разложены в середине или ближе внаружу этих проемов. Стекла иллюминаторов, покрытые воском - необходимо установить на места поверх вакуумной пленки и поджать окантовкой. Следует помнить, что грубые переходы слоев и неровности будут некрасиво пропечатаны вакуумом на наружной поверхности; - таким образом, смола не сможет быстро проскочить по проводящей сетке в вакуумсборные трубки, ей потребуется преодолеть сопротивление 5 - 20 см ламината. Трубки подачи смолы обязательно будут иметь хорошие краники у самого ведра, чтобы вовремя остановить подачу и не напустить воздух, а вакуумные трубки должны иметь краники почти у изделия, чтобы не высасывать смолу до окончания процесса заполнения; - теперь выкачиваю воздух и старательно разыскиваю дырки. В идеале вакуум не должен уменьшаться как можно дольше, к этому надо приложить усилия, залепить как можно больше дырок и опустить вакуум как можно ниже, ибо это гарантия качества изделия. Убедившись, что геометрия не пострадала, а вакуум неплохо держится и насос подолгу стоит, можно неторопливо готовить смолу вдвоем и в двух ведрах. Одному трудно - придется периодически залазить вовнутрь поплавка и контролировать процесс заполнения, а второй человек будет делать это снаружи и готовить смолу; - процесс заполнения начинаю с внутреннего пояса и выжидаю, когда смола выступит снаружи поплавка, что означает - смола проходит между ломтиков, несмотря на их сжатие стяжками и вакуумом. Там большое сопротивления и для надежности следует придержать процесс заполнения наружных слоев. Когда будет ясно, что смола пропитала внутренние слои и потихоньку ползет внаружу и к вакуумсборным трубкам - открываем заполнение снаружи. Подачу смолы к внутренним слоям ламината останавливаем раньше, может даже понадобится перекрывать вакуумные трубки... Проверю эту идею на поплавках дельтаплана, затем на кокпите.. Так или иначе, но нужно все успеть, пока смола текучая, поэтому желательно иметь большое время жизни смолы. Если, несмотря на порционное приготовление смолы, будет много излишков, то хорошо бы иметь заготовки мелких изделий типа кронштейнов крепления труб платформы, ходовые рубки...; - наконец, оставляем все под вакуумом на 2 - 3 часа сверх времени жизни последней порции смолы и готовим гелькоат с просеянными через сетку 0.04мм. микросферами наружного покрытия. Может следует придумать отдельное сухое напыление полных микросфер на только что нанесенный гелькоат? И затем второй слой гелькоата? Ну, право же, не знаю, надо попробовать..; В конце концов надо поднять поплавок на надувных кранцах, удалить хозяйство вакуумной инфузии и покрыть гелькоатом в 3 слоя, а также посыпать просеянным, промытым крупным песком и накрыть гелькоатом швартовные борта. SergeCorobkin = 17:42 10.04.2010 Прочитал еще раз, все логично, сначала смола быстро растекается по внутренней проводящей сетке на всю плошадь, затем проникает в ламинат через малые дырки перфорированной пленки практически сразу по всей поверхности, но уже медленнее, проходит его небольшую толщину и устремляется в щели промеж ломтиков. Пройти 100мм по двум-трем сжатым слоям стеклоткани - это долго, придется нервно подождать, но затем смола выступит снаружи, сначала внизу, потом выше и вот теперь можно полегоньку открывать подачу смолы в наружную проводящую сетку, ориентируясь по мокрым пятнам смолы, которая вышла изнутри. Торопливость может подвести и останутся сухие пятна, с которыми потом придется помучиться. Зато что мы получим в конечном итоге - теплый сотовый сэндвич-монококк с разумной или неразумной прочностью и жесткостью, пригодный для жарких и прохладных широт, практически непотопляемый до полного разрушения. Впрочем, обломки тоже непотопляемые... Ну, обмерзать в зимней штормовой Балтике и вмерзать в лед я совершенно не хочу, лучше удрать на Черное море, из варяг в греки. Одна из форм выживания - это подниматься по рекам и подрабатывать, заводить временный огород, собирать и консервировать грибы-ягоды, еще что-нибудь подобное. Не пропаду я нигде, наверное, со своей японской скороваркой... Кроме того, есть большущая проблема теплых морских вод - обрастание корпусов судов и один из вариантов ее решения - стоянка в пресной холодной воде. Может ПерФторПолиЭфирКарбон кислота и тут пригодится??? |
|
|
|
