Изготовление композитной детали.

[TheLastSamurai]

Нанадеюсь на этом форуме мне точно смогут помочь.Есть идея создать определенную деталь для велосипеда-успокоитель цепи.Конструкция предельно простая ,деталь плоская. Пока видится два пути-из стеклотекстолита вырезать форму со всеми отверстиями , далее обклеить несколькими слоями карбоновой ткани с помощью эпоксидки- для создания вида и большей прочности.Другой вариант- не использовать стеклотекстолит, сделать деталь полностью из карбона- наклеивать слои один на другой до достижения нужной толщины,естесственно предварительно сделав форму, чтобы не пришлось вырезать деталь из листа карбона.Критерии к детали- вес, прочность особой роли не играет, тк никакой нагрузки деталь не несет ( про случаи бокового удара камнем говорим отдельно). В обоих методах сразу же возникает куча вопросов:

1)Насколько прочен стеклотекстолит ( толщина 2мм, внушает доверие, тк изготовлен промышленным способом), слышал ,что существуют разные параметры , в данном случае интересует работа на изгиб ( как раз при боковом ударе о камень)

2)Видов стеклотекстолита тоже не мало- какой выбрать?

3) Эпоксидка.Какой вид подойдет для данной задачи?Стоит ли использоваить пластификатор?(скорее всего создать деталь с малым весом, которая бы еще приэтом не гнулась невозможно, поэтому может имеет смысл добавить пластификатор,чтобы при боковом ударе эпоксидка не треснула.Также нужна прозрачность , ну и отсутствие пузырей.

4)На буржуйских сайтах смотрел видео по изготовлению карбоновых деталей для автомобилей- после того как слои карбона наклеили друг на друга в форме ( например при изготовлении капота), получившуюся деталь помещают в специальный полиэтиленовый мешок, создают там вакуум и далее засовывают это все в автоклав.Слышал,что повышение температуры ускоряет процесс полимеризации, но в итоге- влияет ли это на прочтость детали? Также как и пресс ( создание вакуума).

Безусловно проще всего купить деталь в магазине или выфрезеровать из алюминия, но хочется сделать все самому и по технологии. Заранее спасибо за ответ.

[ТоптуновПотапов]

Часто эпоксидку продают в готовом виде с пластификатором. Требуется добавлять только отвердитель.

 

Самая широко распространенная эпоксидная смола - марки ЭД-20, имеет высокие показатели прочности, с ней легко работать. Пластификатор не только стоит но и требуется добавлять. Он улучшает ударные характеристики готового изделия. Не будет сколов, растрескивания.

 

При более высокой температуре изделие быстрее отверждается. Ориентировочно в 2 раза быстрее на каждые 10 градусов нагрева. Свыше 120 С греть нельзя, изделия выходят хрупкие, частичная деструкция, брак. Оптимально 50-70. Трудность заключается в контроле температуры, так как реакция отверждения проходит с выделением тепла и даже без нагрева изделия имеют ощутимый нагрев (обьем 50 см³ и более) обьемные детали ~ 300 и более кубиков, с ограниченным теплоотводом могут "козлится" - масса так разогревается что отвердитель частично вскипает образуя пену, которая моментально твердеет. Иногда даже не успеваешь вылить из смесителя.

 

Если разводите массу вручную в пластиковом стакане, надо тшательно размешивать. Выливать только то, что выливается, выскабливать не надо - у стенок и дна смола без пластификатора получается.

 

Умеренный нагрев до 50-70 не влияет на прочностные характеристики. Вакуумирование требуется для удаления пузырей. Если размешаете без пузырей то не надо.

 

Если эпоксидка будет наносится послойно со слоями ткани (стеклоткань, карбоволокно) то наличие пузырьков особо не влияет. При нанесении они полопаются.

[TheLastSamurai]

тоесть можно просто оставить полимеризоваться при комнатной темературе на 24 часа, без риска перегревания, при этом прочность будет та же? А использование пресса (вакуума)? С его помощью же как минимум можно избавиться от лишней эпоксидки в слоях и получить более прочную пластину

[ТоптуновПотапов]

тоесть можно просто оставить полимеризоваться при комнатной темературе на 24 часа, без риска перегревания, при этом прочность будет та же? А использование пресса (вакуума)? С его помощью же как минимум можно избавиться от лишней эпоксидки в слоях и получить более прочную пластину

 

Да, можно оставить полимеризоваться при комнатной температуре. Прочность, при правильной дозировке компонентов, идет по нарастающей. За первые сутки примерно 90 - 95%, потом медленнее. Дней за 5 выходит на 99%. Нагрев просто ускоряет процесс но не оказывает существенного влияния на прочность.

 

Насчет удаления лишней эпоксидки. Тут все не так просто как хотелось бы. В идеале имеем два крайних случая для прочности изделия - прочность эпоксидной смолы если в составе только смола и прочность наполнителя если деталь выполнена только из него. Прочность композита выше прочности отдельных составляющих но максимум приходится не на середину. В идеальном случае эпоксидная смола занимает свободное пространство и препятствует движению волокон относительно друг друга, что ведет к увеличению механической прочности. Для более плотной упаковки наполнителя (стеклоткань, например) изделие опрессовывают. Свободная эпоксидка, слабо связанная адгезионными силами с наполнителем, выдавливается. Та которая связана более прочно (слои прилегающие к поверхности волокна) остается в изделии, таким способом повышают общую прочность. Так как эпоксидная смола не связанная с наполнителем является по сути балластом.

[TheLastSamurai]

А стоит например еще подмешивать какой-либо наполнитель в эпоксидку ( стальную стружку например)? И что в итоге будет прочнее- стеклотекстолит, обклеенный карбоволокном или чисто карбоволокно( с эпоксидкой рузумеется)?Тоесть для того,чтобы получить идеальную пластину из карбона придется использовать вакуум?Еще вопрос- можно ли готовое изделие покрыть лаком для защиты, если да,то каким?

[Smola]

Советую еще сходить на форум ПластЭксперт, раздел "Композиты", и почитать что люди пишут там...

[ТоптуновПотапов]

А стоит например еще подмешивать какой-либо наполнитель в эпоксидку ( стальную стружку например)?

В эпоксидную смолу, в этом случае, ничего добавлять в качестве наполнителя не надо.

 

И что в итоге будет прочнее- стеклотекстолит, обклеенный карбоволокном или чисто карбоволокно( с эпоксидкой рузумеется)?Тоесть для того,чтобы получить идеальную пластину из карбона придется использовать вакуум?Еще вопрос- можно ли готовое изделие покрыть лаком для защиты, если да,то каким?

 

Извините, но мне неизвестна ни марка стеклотекстолита которое вы используете ни марка (качество) карбоволокна которое будете приклеевать. Поэтому однозначного ответа не дам. В целом, карбоволокно хорошего качества дает боле прочное изделие по сравнению со стекловолокном. Но у них стоимость отличается в разы. Если нет конкретной необходимости в обклейке готового стеклопластикового изделия, то лучше сделать его полностью из карбоволокна. Так будут более однородные свойства готового изделия по обьему (коэфф теплового расширения, прочность на изгиб и т.п.) Исключается возможность отслаивания из-за плохо подготовленной поверхности.

 

Вакуумирование применяют при изготовлении изделий большого обьема или пощади, когда возможны (и случаются) воздушные пузыри. Для деталей малого размера достаточно быть аккуратным, пузырей как правило нет или они несущественны. Если есть возможность выдержать изделие перед отверждением в вакууме - пользуйтесь. Если нет - погоды не сделает, тем более для неответственной детали.

 

Покрывать лаком нет необходимости. Эпоксидные покрытия сами по себе применяют в защитных целях так как они стойкие ко многим агрессивным средам и моющим средствам. Если только в декоративных целях. Марки ПФ вроде держатся нормально (Пентафталевые лаки и краски)

[empaday]

P.S. Забыл добавить, что предлагал это не с целью наживы. Просто интересно попользовать рабочие мощности для хобби . А в изготовлении мастер моделей несилен, к сожалению. Если это кого-либо заинтересует прошу отписать в личку.

[TheLastSamurai]

Ты про что?