Стеклопластик получил широкую известность и популярность как в быту, так и во многих отраслях народного хозяйства. Из этого материала производят и самые простые детали, как например пуговицы и подиума акустической системы, и сложнейшие изделия, например обшивку самолетов. Изделия из стеклопластика можно встретить в автопроизводстве, яхтостроительстве, изготовлении легких самолетов и вертолетов и других сферах промышленного производства.
Учимся делать детали из стеклопластика своими руками
Согласитесь, не каждый поклонник тюнинга имеет возможность приобрести оригинальные предметы интерьера в соответствующих магазинах. Но, честно говоря, это вовсе не обязательно — превратить обычный автомобиль в предмет искусства можно и самостоятельно, если научиться правильно делать стеклопластик своими руками.
Собственно, стеклопластик представляет собой полиэфирную смолу, которая изготавливается примерно следующим образом: материалу придают необходимую форму, армируют стекловолокном и затем полимеризуют.
Само собой разумеется, что тягаться с фирменными предметами гаражного тюнинга мы не намерены. Но если необходимые детали имеют незначительные размеры, то сделать их может практически каждый. Но начинать подобную практику лучше всего с примитивных деталей, имеющих самые простые очертания.
Их установка не должна требовать от вас какой-либо сверхъестественной аккуратности. Постепенно, день за днем, мы будем приобретать нужный нам опыт и когда-то сможем приступить к гораздо более сложным изделиям.
Учимся быть аккуратными.
На начальном этапе изготовления нам необходимо сделать болванку и для этого, скажу я вам, нам придется попотеть. Стоит отметить, что форма болванки должна в точности имитировать будущую деталь. По этой причине самой главной заботой будет именно правильность всех изгибов, симметрия и максимально чистая поверхность.
Еще один не менее важный момент — это материал, из которого будет сделан наш пуансон. К примеру, если деталь будет иметь большие габариты (такие, как бампер), то болванку для нее лучше изготавливать из пенопласта.
Основание, полученное таким образом, после завершения процесса можно даже не удалять. Для меньших деталей следует использовать глиняные или пластилиновые детали (но, честно говоря, нюансы обработки подобных материалов может вас несколько смутить).
Нередко в качестве пуансона используют древесину. Хотя ее предварительная обработка, связанная с придачей формы, и кажется на первый взгляд сложной, но последующая обработка наждачкой станет для вас сущим пустяком.
Помимо этого, на данном этапе мы должны определиться, каким именно образом готовое изделие будет сниматься с болванки. Если есть возможность, то мы ее попросту снимаем. Но в отдельных случаях вам придется распиливать болванку на две части, дабы извлечь изделие.
Как бы то ни было, но перед извлечением изделия вам в любом случае понадобится специальное смазывающее вещество, которым нужно будет обработать стенки матрицы. Хотя, если планируется использование пенопласта, то подобные манипуляции не потребуются.
Смола, используемая при изготовлении стеклопластика, превращается в пластик только после того, как в нее добавят отвердитель. Также существует специальная инструкция, в соответствии с которой смешиваются необходимые компоненты.
При наличии минимального опыта вы сможете самостоятельно контролировать процедуру отвердения. Так, если вам нужно ускорить процесс, то массу следует немного нагреть. Примерно такой же эффект достигается, если увеличить количество отвердителя. Но и в первом, и во втором случае полученная масса будет не слишком уж крепкой.
Еще один важный момент — это прокаливание ткани, можно даже на открытом огне. Когда перестанет идти дым, мы прекращаем процедуру: все защитные вещества, в том числе и парафин, уже испарились, а пустоты между тканями заполнились нашей смолой.
Когда начнем пропитывать стеклоткань, то лучше положить ее на стекло, так смола распределится максимально равномерно. Также для этого можно использовать железную линейку, сильно придавив ее к поверхности.
Ткань помещается на болванку как целиком, так и несколькими отдельными лоскутами (в данном случае все будет зависеть от особенностей конкретной модели и от ваших умений). Разумеется, что разделение ткани на лоскуты (если такое потребуется) произойдет еще до начала пропитки.
Способы изготовления капота из стекловолокна
Давайте рассмотрим, как можно изготовить капот из стекловолокна. Есть всего два способа:
- Изготовление капота из стекловолокна и смолы без применения матрицы
- Изготовление капота из стекловолокна и смолы при помощи матрицы
Изготовление капота из стекловолокна и смолы без применения матрицы
Стекловолокно со смолой наносятся на внешнюю (лицевую) поверхность оригинального капота. Усилители с обратной стороны могут быть также сделаны из стекловолокна со смолой по шаблону оригинального капота, а потом приклеены к первой части. Другой вариант усиления на внутренней стороне – создание их формы из любого материала (монтажной пены, пенопласта, картона) по месту, а потом нанесение стекломата со смолой поверх них с нахлёстом, на обратной стороне капота. Таким образом, получается однородная обратная сторона с усилителями из стекловолокна.
На капот, сделанный без матрицы, были добавлены усилители в виде оклееной стекловолокном со смолой полиуретановой пены.
Недостатки:
- Недостатком является грубая лицевая часть, которая требует дополнительного выравнивания (шпаклёвкой и шлифованием), что потребует дополнительного времени, утяжелит капот и сделает его толще.
- Если панель копируется напрямую с оригинала, без матрицы, то её форма может немного искажаться при отвердевании. Это также потребует дополнительного выравнивания. Поэтому, важно, чтобы отвердевание происходило постепенно, без скачков температуры.
- Форма (в данном случае капот), изготовленная без матрицы получается немного большего размера, чем оригинал, так как делается поверх него. Это может потребовать дополнительной подгонки капота по месту.
Форму (капот) без применения матрицы можно изготавливать, когда не нужно делать множество копий оригинала или не требуется высокого качества лицевой стороны. Как было написано выше, высокого качества лицевой части можно достичь дополнительным выравниванием после полного отвердевания капота из стекловолокна. Если захотите использовать этот способ, то принцип можете использовать такой же, что и при создании капота по матрице. Он будет подробно описан ниже. Исключением является то, что слои стекловолокна со смолой кладутся на оригинальный капот (донор), а не внутрь матрицы и не наносится слой gel coat (гелькоута), так как смысл в нём теряется.
Изготовление капота из стекловолокна и смолы при помощи матрицы
Если требуется сделать несколько копий оригинала (или созданного полномасштабного макета), а также требуется высокое качество лицевой стороны капота, то перед изготовлением капота из стекловолокна необходимо сначала сделать матрицу.
Капот, изготовленный по матрице, будет наиболее точной копией капота, по которому эта матрица была сделана. Способ изготовления капота из стекловолокна при помощи матрицы можно считать единственным правильным способом получения высококачественного изделия. Если матрица была сделана правильно, то Вы получите капот, который не потребует дополнительного выравнивания, будет точно такого же размера, что и оригинал (в отличие от капота, изготовленного без матрицы).
Недостатки:
- Изготовление капота при помощи матрицы требует дополнительных затрат на большее количество материалов (чем изготовление капота без матрицы), а также это займёт больше времени. Опять же, отличное качество полученной копии при помощи матрицы, не потребует дополнительных трудозатрат и материалов на выравнивание капота (как в случае с капотом, сделанном без применения матрицы).
- Если требуется изготовить всего одну копию капота, то матрицу придётся выбросить, отдать или продать кому-нибудь, либо хранить до момента, когда она может снова пригодиться.
Роль стеклоткани
Когда готовая стеклоткань будет помещаться на болванку, то нужно позаботиться о максимальном ее прилегании, исключив разнообразные складки. Но если вы что-то там недоглядели и они все же образовались, то мы аккуратно удаляем их кончиком ножа.
Примерно так же удаляются воздушные пузыри. Также стоит отметить, что зачастую одного слоя ткани не хватает, минимальное количество — три-четыре. Каждый слой мы укладываем по очереди, но без длительных задержек. В противном случае предыдущий слой может высохнуть.
Убираем болванку
Когда затвердеет смола (это примерно 3-4 суток), мы удаляем болванку. К слову, это крайне ответственный процесс и повреждение «скорлупы» в нем — нередкое явление. Если это произошло, не отчаивайтесь, ведь поврежденную поверхность можно подклеить посредством той же смолы.
В итоге хотелось бы добавить, что практически каждое изготовление детали тюнинга осуществляется по данной схеме. Но если будет несколько экземпляров, то процедура значительно усложнятся. «Скорлупу» при этом необходимо укрепить дополнительными слоями. Подобные матрицы можно неоднократно использовать, но все детали, вышедшие из нее, потребуют хорошей чистки.
А если необходимо сделать более прочный стеклопластик своими руками, то изделие на этапе затвердения помещают в вакуум (то есть, в полиэтиленовый мешочек с откачанным воздухом). Тогда все слои ткани уплотнятся и, соответственно, существенно уплотнится вся поверхность готового материала.
Кузов из стеклопластика, изготовленный по каркасу автомобиля.
Некоторые конструкторы пришли к выводу, что для изготовления одного образца делать матрицу нецелесообразно.
Существует метод выклейки панелей кузова непосредственно по мастер модели без изготовления матрицы. Было замечено, что стеклоткань, пропитанная смолой и хорошо прикатанная к поверхности мастер модели, повторяет ее рисунок с учетом всех линий кузова. Если при этом последний (наружный) слой сделать декоративным, то фактически готова форма кузова автомобиля, и при соответствующей шпатлевке имеется возможность из этой заготовки изготовить кузов автомобиля. Удалив из внутренней части скорлупы оставшиеся части мастер модели, можно разрезать получившийся кузов на элементы, подклеить к ним той же смолой внутренние декоративные и несущие элементы и установить все на раму автомобиля. При таком изготовлении кузова требуется тщательно наложить каждый слой ткани и проверить поверхности на блики. При неправильном выполнении этих операций неоправданно возрастает расход шпатлевки при доводке и подготовке к окраске.
Данная статья была подготовлена по материалам книги «Я строю автомобиль» В. Захарченко и И. Туревский изд. «Машиностроение» 1989 г.
Изготовления изделий из стеклопластика своими руками
Стеклопластик – один из самых распространенных композитных материалов, предназначенных для производства простых деталей, используемых для бытовых нужд, и элементов сложных машин и механизмов. В частности, прочный и легкий материал служит для изготовления корпусов яхт, обвеса автомобилей и мотоциклов, обшивки летательных аппаратов.
Стеклопластик состоит из армирующего элемента, стеклоткани, и заполнителя, полимерной смолы. Стеклоткань является совокупностью упорядоченных особым образом волокон, пропитанных эпоксидной смолой. В зависимости от толщины материал может иметь вес квадратного метра от 300 до 900 грамм.
Что такое стеклоткань?
Стеклоткань представляет собой плотный материал, состоящий из хаотично расположенных или упорядоченно расположенных нитей, связанных между собой тонким слоем эпоксидной смолы.
Стеклоткань имеет толщину до 12 мм, но обычно ее измеряют в граммах на квадратный метр. Самые распространенные значения: 300, 450, 600, 900 грамм на 1 кв.м.
Стеклоткань отличается по типу, способу изготовления, массе и природе стекловолокна. Самой распространенной является “тафта”, которая имеет клеточную текстуру.
Стекловойлок имеет меньшую сопротивялемость механическим нагрузкам, чем стеклоткань, но, несмотря на это, его удобнее использовать для изготовления сложных форм.
Для серийного производства применяют другой тип волокна: это резаное волокно, имеющее такую же или чуть меньшую длину, как у стекловойлока. Его используют при изготовлении основы.
Метод ручного формования
В современном промышленном производстве используются различные технологии изготовления стеклопластика.
Для создания деталей из стеклопластика своими руками наиболее подходящим является метод ручного формования. Технология производства работ не предусматривает применения сложного оборудования и дорогостоящих материалов.
Для того чтобы изготовить стеклопластик своими руками методом ручного формования необходимо последовательно выполнить следующие этапы работ:
- выбор материалов;
- раскрой стеклоткани;
- создание разделительного слоя в матрице;
- создание покрывного слоя;
- укладка стеклоткани в матрицу;
- нанесение полимерного состава;
- повторение двух предыдущих этапов необходимое количество раз (в зависимости от толщины изделия);
- высыхание изделия;
- извлечение изделия из формы;
- окончательная обработка (в случае необходимости).
Главной особенностью метода ручного формования является высокая степень зависимости качества готовой детали от уровня мастерства исполнителя. Для того чтобы получить наиболее полное представление об изготовлении стеклопластика своими руками, необходимо рассмотреть каждый из этапов подробно.
Особенности матрицы для стекловолокна
Необходимо купить стекловолокно для авто, поскольку все детали изготавливаются из стеклопластика.
Для этого применяется специальная матрица, которую можно сделать на основе макета из подручных вещей – фанеры, пенопласта. Макет какой-то детали авто так же подойдет для восстановительных работ со стеклопластиком. Как сделать матрицу для стекловолокна самым простым способом?
- У макета элемента авто должна быть идеально гладкая поверхность, только тогда изделие получится качественным.
- Чтобы сделать матрицу, макет необходимо покрыть воском. Это нужно для того, чтобы стекловолокно не прилипло к макету.
- Если требуется отделяемая матрица, то можно соорудить невысокие перегородки, которые будут разделять макет на несколько частей.
- Для получения стеклопластика эпоксидную смолу следует размешать с отвердителем. Соотношение указывается на инструкции состава. Главное не переусердствовать и не переборщить с консистенцией.
- Полученной смесью необходимо пропитать стеклоткань.
- На следующем этапе стекловолокно нужно приложить к макету, слой за слоем, пока не получится нужная толщина. Важно следить, чтобы материал прилегал очень плотно в форме.
- После высыхания детали ее нужно шпатлевать и отшлифовать все неровности. Затем поверхность необходимо отполировать.
- Если деталь не получается идеально гладкой, ее следует вощить до тех пор, пока не сформируется нужная степень ровности.
- Последний этап – нанесение гелькоута. Этот состав придает зеркальный блеск матрице и защищает ее от небольших повреждений.
Выбор материалов
Тип материала матрицы принимается в зависимости от количества серийно изготавливаемых деталей. Для одноразовой формовки матрицу допускается изготавливать из гипса. Если требуется изготовить более тысячи образцов, заказывают стальную матрицу. В домашних условиях матрицей часто служит слепок с оригинальной модели. Слепок удобнее всего изготовить также из стеклопластика по технологии, описанной выше.
Выбор типа стеклоткани зависит от требований, предъявляемых к прочностным и эстетическим характеристикам готового изделия. Ткань с тонкими волокнами придаст поверхности гладкий, глянцевый вид, а применение грубой стеклоткани обеспечит высокие показатели прочности.
Состав полимерной смолы также определяется исходя из назначения и условий эксплуатации детали. Полимерный заполнитель отвечает за такие технические характеристики стеклопластика, как:
- цвет изделия;
- степень водонепроницаемости;
- диапазон рабочих температур;
- подверженность влиянию химических реагентов и сред;
- восприимчивость к ультрафиолетовому излучению;
- уровень хрупкости, мягкости, ударопрочности изделия.
Создание матрицы
- Матрицу нужно сделать по оригинальной детали в качестве шаблона. Матрица для капота является точной копией нужной формы в перевёрнутом наизнанку виде. Стекловолокно ламинируется внутри матрицы. На оригинальный капот, перед созданием матрицы, могут быть добавлены дополнительные элементы, либо может быть кардинально изменена форма (для этого можно использовать глину для лепки, полиуретановую пену с шпаклёвкой, картон и т. д.). Таким образом, можно получить капот с индивидуальным дизайном.
- Матрица должна быть толще (обычно в 3–5 раз) и прочнее, чем вылитая по ней будущая форма. Это предотвратит искажение матрицы и повреждение формы.
- При создании матрицы нужно учесть, как Вы будете извлекать залитую в неё форму. Фактор, который нужно учитывать – угол конусности отливки. Это угол краёв панели, по которой изготавливается матрица. Залитую форму легче вытащить из матрицы с позитивным углом. То есть, нужно, чтобы края донора (или матрицы) были немного скошены, чтобы отлитая форма могла легко отделиться.
- Оригинальный капот, перед созданием матрицы должен быть идеально ровным. Все неровности и несовершенства оригинального капота отпечатаются на создаваемой матрице. Поэтому, если в этом есть необходимость, нужно сделать косметический ремонт капота перед переходом к созданию матрицы.
- Капот нужно тщательно вымыть и высушить.
- Мы будем рассматривать способ создания матрицы, который предполагает заливку матрицы на лицевой стороне капота и её отвердевание, потом переворачивание капота и изготовление матрицы другой стороны капота (усилителя), отвердевание и разделение этих половинок. Этот способ предполагает предварительное изготовление барьера из плотного материала, который приклеивается на край обратной стороны, перед созданием матрицы на лицевой части капота. Этот барьер послужит основанием для создания угла конусности из глины для лепки или специального воска (скошенный угол по периметру края капота, для облегчения отделения отвердевшей матрицы). Также барьер не даст смоле затекать на обратную сторону капота и послужит основанием для запаса стекловолокна со смолой по краю то есть ламинироваться стекловолокно будет как на капоте, так и на приклеенном барьере (получится кромка). Эта кромка придаст дополнительную жёсткость матрице, а также обеспечит более безопасное отдёление двух половин матрицы после их готовности. Расщеплять края можно будет любым плоским инструментом, не боясь повредить оригинальный капот (его край будет вдали от края залитых половин матриц).
- Барьер можно сделать из поликарбоната или плотного пластикового листа. Сначала нужно использовать малярную ленту, чтобы сделать шаблон вокруг краёв капота. Потом можно будет перенести форму шаблона на плотный пластик и вырезать из него барьер. Малярная лента наклеивается по периметру капота шириной 10 см. Нужно отметить места среза, чтобы получить отдельные сегменты, которые будет удобно наклеить. Сегменты барьеров нужно пометить, чтобы их было легко приклеить в нужное место. Перед приклеиванием барьера к капоту нужно приклеить маскировочную ленту, чтобы барьер было легко отклеить. Малярная лента наклеивается на край обратной стороны капота. На эту ленту наносится горячий клей. Потом приклеивается барьер. Между стыками сегментов барьера наклеивается скотч, чтобы герметизировать стыки.
- Далее нужно использовать глину для лепки или специальный воск, чтобы сделать угол конусности вокруг края капота между капотом и барьером. Этот угол не даст смоле затечь под капот, иначе это помешает разъединению отлитой формы. Таким образом, когда матрица будет готова, она легко отделится, и не будет зацепляться за край капота.
Нужно создать плавный переход между краем капота и пластиковым барьером из глины для лепки или специального воска. Он не даст смоле затечь под край капота и облегчит отделение матрицы после отвердевания.
- Далее, на поверхность капота (и на приклеенный барьер) наносится разделяющее вещество (mould release / separating agent). Оно необходимо, чтобы смола не приклеивалась на поверхность оригинального капота. Во-первых, это поможет не испортить оригинальный капот, во-вторых, разделяющее вещество необходимо, чтобы залитая форма без особых проблем отделилась от поверхности. В качестве разделяющего средства чаще всего используют комбинацию воска и PVA (Parting Wax и PVA Release Film). Нужно сначала нанести воск в матрицу. Для нанесения воска нужно использовать чистую материю или специальный аппликатор. Дайте воску подсохнуть в течение часа. Далее распыляется (или наносится кистью) слой PVA.
- После высыхания разделительного вещества наносится gel coat. Для этого можно использовать как специальный краскопульт, так и кисть. Можно нанести 2 тонких слоя или один толстый (0.8 мм). Для капота среднего размера понадобиться примерно 700 грамм gel coat. Дайте этому слою подсохнуть и отвердеть, но чтобы он всё ещё прилипал при касании.
- Далее наносится соединительный слой (coapling coat). Соединительный слой делается также, как обычное ламинирование стекловолокна. Для этого слоя может использоваться специальная смола (в линейке производителя), которая служит соединительным (переходным слоем) между gel coat и основной смолой. На поверхность наносится смола, потом кладётся стекломат и пропитывается смолой. Нужно использовать стекломат плотностью 225 gsm или менее плотный. Сделайте вырезы на стекломате, если это необходимо, чтобы он повторял форму капота. Из-за того, что стекломат менее плотный, это позволяет ему хорошо повторить все контуры капота и хорошо прилегать. Это гарантирует, что не останется никаких пустот между слоем gel coat и первым слоем стекловолокна, пропитанного смолой. После пропитывания стекломата, его нужно прокатать валиком, чтобы окончательно убрать пузырьки воздуха. Этот слой должен просохнуть в течение 3 часов. Он должен стать твёрдым, но оставаться липким.
- Теперь нужно использовать стекломат плотностью 450 gsm. Сначала наносится смола, потом кладётся стекломат и снова пропитывается смолой. Далее кладётся второй слой стекломата и снова пропитывается смолой. Всё прокатывается валиком, чтобы разровнять слои и выгнать пузырьки воздуха.
- Большинство матриц, использующих стекломат (chopped strand mat) состоят из 8–10 слоёв. Более толстая стеклоткань (Woven Roving, Tooling Fabric) может быть добавлена после третьего слоя стекломата для более быстрого увеличения толщины и прочности матрицы. Изменяйте положение волокон слоёв, чтобы прочность была равномерной. Не наносите более 3–4 слоёв за один раз, так как из-за формирования тепла может искажать матрицу.
- На больших матрицах (как в нашем случае) добавляется усиление с обратной стороны, для дополнительной жёсткости. Для этого можно сделать распорки (из пвх труб) и нанести 2 слоя стекломата со смолой поверх них. Эти усиления должны проходить как по центру, так и по краям матрицы, где постоянное количество напряжения будет возрастать от воздействия залитой формы.
После отвердевания, на обратную сторону матрицы могут быть добавлены усилители, в виде пластиковых труб, покрытых двумя слоями стекловолокна со смолой.
- После отвердевания матрицы, сделанной на лицевой части, нужно перевернуть капот, не отделяя затвердевшую стеклопластиковую часть. Далее можно начать делать форму для внутренней части капота (усиления). На этом этапе можно удалить барьеры из пластикового листа, приклеенные к краю капота. После удаления пластикового барьера останется кромка из стеклопластика.
Обратная сторона капота
- Чтобы подготовить обратную сторону к нанесению смолы и стекловолокна, нужно заклеить все швы и отверстия. Когда будет наноситься смола, она не должна просочиться в какие-либо щели и отверстия, так как это помешает отделению формы. Мелкие швы можно заделать глиной для лепки, а большие отверстия – скотчем или специальной липкой лентой (flash/release tape).
Перед началом создания матрицы, все щели и отверстия на обратной стороне капота должны быть заклеены.
- Также нужно добавить глины к краям усилителей, чтобы смола не попала под них.
- Как и при изготовлении лицевой стороны капота, по краям капота (между барьером, который теперь сделан из стеклопластика и краем) нужно создать угол конусности. То есть, сделать скошенный край из глины для лепки.
- Теперь нужно нанести и распределить воск и распылить или намазать кистью PVA mold release (разделяющее вещество) на внутреннюю часть капота.
- Теперь вся поверхность обильно промазывается gel coat при помощи кисти (или наносится распылением). Слой должен получиться достаточно толстым (0.8 мм). Этот слой должен оставаться немного липким перед нанесением стекловолокна со смолой.
- Далее намазывается смола и кладётся стекломат 225 gsm. На не до конца просохший слой смолы и стекломата наносится второй стекломата плотностью 450 gsm и пропитывается смолой. Всего должно получиться минимум 4 слоя 450 gsm. Всё тщательно прокатывается валиком. Нанесённые слои должны просохнуть в течение суток.
Отделение матрицы от капота
После полного отвердевания матрицы, её нужно высвобождать. Для этого существуют специальные клинья разных размеров и разной твёрдости. Эти пластиковые клинья удобно использовать, так как они не повредят край, в отличие от отвёрток, шпателей и прочих инструментов. В нашем случае не слишком важно не повредить края, так как у нас есть дополнительная кромка по периметру капота. Нужно срезать несколько сантиметров этой кромки, чтобы стык двух половин матриц был чётко виден. Сначала нужно отметить линию среза по всему периметру капота. Для обрезания используется электролобзик. Используйте вольфрамовое карбидное лезвие (tungsten carbide blade). Вставьте клинья или любой другой плоский инструмент вокруг периметра матрицы и аккуратно протолкните внутрь. Так нужно делать постепенно, двигаясь по периметру. Иногда может потребоваться использовать молоток, чтобы немного простукивать клинья или другой инструмент.
Специальные клинья разных размеров для отделения матрицы или капота из стеклопластика.
Большие панели и матрицы иногда сложно разделять, даже после разъединения краёв. На это влияет небольшая адгезия отлитой формы и статика. При сложности в разъединении можно применить сжатый воздух или напор воды под давлением в щель между матрицей и макетом, чтобы помочь отсоединить матрицу.
В таком виде матрицу можно использовать как есть, но чтобы придать дополнительную гладкость поверхности, нужно отшлифовать поверхность шлифовальной бумагой P1200 с водой. Этот этап уберёт мелкие несовершенства на поверхности и сделает поверхность идеально гладкой. Таким образом, залитая в этой матрице форма не отпечатает на себе мелкие неровности поверхности матрицы.
Подготовка стеклоткани
Раскрой стеклоткани выполняют по шаблону, изготовленному из плотного картона по размерам матрицы. Если изделие имеет сложную форму, допускается, в порядке исключения, использовать раскрой стеклоткани, состоящий из нескольких отдельных элементов.
В зависимости от толщины детали готовится необходимое количество слоев материала, которые складируются в удобном, легкодоступном месте, в порядке их формования в матрице. Если между процессами раскроя стеклоткани и формования изделий предусматривается перерыв в несколько дней, необходимо строго соблюдать условия хранения материала.
Где купить стекловолокно для авто?
Многие автовладельцы экспериментируют с различными деталями из стекловолокна, создают новые идентичные предметы. Сформировать стекловолокно своими руками практически невозможно, но легко сделать любые предметы с применением стекломата.
Купить стекловолокно для тюнинга можно в любом хозяйственном магазине.
Средняя рыночная стоимость изделия составляет 100 руб. за квадратный метр. Используя стекловолокно, необходимо запастись гелькоутом, цена которого обычно не превышает 400 рублей за килограмм. Гелькоут выливают на изделие и расправляют кисточкой, но если состав достаточно жидкий, можно воспользоваться краскопультом.
Важно! при смешивании с гелькоутом ускорителя и отвердителя следует делать это постепенно
. Ни в коем случае нельзя отдельно соединять эти два вещества, поскольку консистенция приведет к взрыву.
Стеклопластик, или как его еще называют фибергласс, долгое время применялся лишь в оборонной промышленности, корабле-, самолетостроении и других специфических областях, где нужны были прочные, надежные и долговечные материалы. Но не так давно стеклопластик стал использоваться повсеместно, и сегодня его исключительные качества активно применяются в строительстве и хозяйстве. Из чего состоит этот материал и как сделать стеклопластик своими руками – читайте в этой статье.
Стеклопластик отличается уникальными эксплуатационными характеристиками, благодаря которым этот материал способен выдерживать сильное давление, быть в агрессивной химической среде и обеспечивать невероятную прочность любой конструкции. Сначала его использовали для строительства лодок, автомобилей, самолетов, затем из стеклопластика стали делать пуговицы, бытовые приборы, снегоочистительные приспособления и прочие полезные вещи. Даже сегодня у большинства из нас сохранились старые советские агрегаты, корпус которых выполнен из прочнейшего и практически вечного стеклопластика.
В 90- годах в России стало модно устанавливать стеклопластиковые окна и двери, к которым и сейчас любят добавлять приставку «евро». Безупречные характеристики стеклопластика позволяли ему оставаться самым востребованным материалом для использования практически во всех отраслях промышленности, начиная от бутовой, заканчивая строительной и военной.
Сегодня его используют в качестве конструкционного и теплоизоляционного материала в лодочном производстве, укрепляют корпуса катеров, ракетных двигателей, судов, автомобильные кузова и т.д. Из него делают лопасти вертолетов, выхлопные трубы, коррозиестойкое оборудование, трубопроводы, бассейны… Список изделий, для производства которых применяется стеклопластик, просто колоссален, и если бы он исчез с планеты хотя бы на день, мир погрузился бы в хаос.
Состав
Стеклопластик представляет собой композиционный материал, который состоит из стекловолоконного наполнителя и связующего вещества. Стекловолокно представлено нитеобразными волокнами, тканью или матом. Связующее вещество – разные виды полиэфирной смолы. Наполнитель придает материалу прочности и выполняет армирующую функцию, в то время как смола делает его монолитным и распределяет нагрузку равномерно между волокнами. Также именно смола защищает стеклопластик от разрушения агрессивными химическими веществами.
Самые прочные стеклопластики состоят из ориентированно расположенных непрерывных волокон. Их можно разделить на однонаправленные (волокна располагаются параллельно друг другу) и перекрестные (волокна располагаются под определенным углом друг к другу). Изменение ориентации волокон позволяет настраивать прочность и регулировать основные характеристики материала.
Свойства
Выше уже упоминалось об исключительных свойствах стеклопластика, теперь настало время рассмотреть их более подробно. Чем же так хорош этот материал, и почему его применяют практически во всех сферах производства?
Свойства стеклопластика:
Классификация
Стеклопластик можно классифицировать в зависимости от формы выпуска, например, различают листовой и рулонный стеклопластик. Также материал бывает разных цветов, но основная классификация происходит по областям применения.
Так, бывают следующие виды стеклопластика:
- Конструкционный – используется в виде силовых элементов для укрепления стержневых конструкций насосных штанг, резинотканевых гусениц, лент или корпусов электродвигателей.
- Высокопрочный – укрепленный стеклопластик для производства многолопастных винтов с высокой нагрузкой, которые устанавливаются в двигатели широкофюзеляжных самолетов. Он снижает массу лопасти в несколько раз по сравнению с алюминиевыми лопастями. В то же время такой стеклопластик повышает КПД двигателя, снижает расход горючего, обеспечивает высокую отдачу двигателя на взлете и увеличивает ресурс работы.
- Химически устойчивый – характеристики данного вида стеклопластика зависят от разновидности смолы, применяемой для его изготовления.
- Термостойкий – негорючий стеклопластик с повышенной прочностью для радиотехнических или конструкционных нужд. Рабочая температура может доходить до 350С. Этот вид материала применяется в основном для изготовления двигателей мотоциклов, защитных кожухов и экранов в самолетах, капотов и т.д. Термостойкий стеклопластик сохраняет высокие стабильные прочностные характеристики даже при продолжительном воздействии высокой температуры. Он не горит и обеспечивает высокую пожаробезопасность.
- Электротехнический – стеклопластик, используемый в электросушилках, обогревателях и другом подобном оборудовании. Основное назначение – теплоизоляция.
Покрывной слой
Для укладки покрывного и последующих слоев стеклопластика применяется эпоксидная или полиэфирная двухкомпонентная смола. Компоненты смешиваются и настаиваются согласно технологическому регламенту завода-изготовителя. Приготовленный состав должен быть использован в течение 15 минут, в связи с чем, для каждого последующего слоя смола готовится заново.
Покрывной слой является первым слоем, укладываемым в матрицу и, одновременно, верхним, защитным слоем изделия. Его толщина должна составлять не более 0,4 мм во избежание появления трещин в процессе сушки. Процесс высыхания покрывного слоя длится до превращения его в студенистую липкую массу.
Как сделать капот из стеклопластика по матрице
- Процесс изготовления копии капота похож на создание матрицы. При создании окончательной копии капота не нужно использовать много смолы, в отличие от матрицы. Достаточно будет, чтобы стекловолокно было пропитано смолой, но не залито.
- Нанесите 3 слоя разделяющего вещества (mold release paste wax) на поверхность матрицы, потом несколько слоёв жидкого разделяющего вещества PVA.
- После высыхания разделяющего вещества наносится 3 толстых слоя gel coat. Этот слой обеспечит гладкую лицевую поверхность будущего капота. Если сразу нанести смолу, а потом стекломат и пропитать его, то лицевая часть будет иметь неровности в виде выпирающих волокон стекловолокна (в особенности, если используется толстый стекломат), поры.
- После нанесения gel coat, нужно выждать от 2–4 часа.
- Далее наносится смола. Для создания капота производитель может рекомендовать смолу Vinyl Ester Resin, которая лучше по свойствам, чем более дешёвая полиэфирная.
- Кладётся слой стекломата и пропитывается смолой. Стекловолокно должно немного заходить за края матрицы. Смолы наносится столько, чтобы полностью пропитать стекловолокно. При этом избегайте нанесения излишнего количества смолы, чтобы не увеличивать вес капота. Прочность от излишней смолы тоже не увеличивается. Смола наносится на поверхность от центра к краям.
- Нужно нанести 4 слоя стекломата. Кладите слои стекломата так, чтобы волокна располагались под разными углами относительно разных слоёв. Это увеличивает прочность во всех направлениях.
- После нанесения и разравнивания первого слоя нужно подождать примерно 40 минут, потом класть 2 слой стекломата. Нужно, чтобы первый слой был твёрдым, но всё ещё липким, перед нанесением второго слоя.
- С 3–4 слоями будет примерно 2.5 — 3 мм толщиной, что соответствует толщине заводских капотов из стеклопластика.
- Раскатайте валиком нанесённый слой, чтобы убрать пузырьки воздуха. Если останутся пузырьки, то в этом месте верхний слой с лицевой стороны может треснуть.
- В отливаемой форме искажения (коробление, скручивание) можно избежать, позволяя каждому слою отвердеть (до состояния липкости поверхности), перед нанесением следующего слоя.
- Сушите смолу медленно. Чем быстрее сохнет панель из стекловолокна и чем выше температура сушки, тем более хрупкой будет панель.
Обрезание лишнего стеклопластика и приклеивание креплений
Нужно срезать излишек по краям двух частей нового капота и вырезать проёмы между усилителями на части капота, которая относится к обратной его стороне. Для обрезания излишков стеклопластика удобно использовать dremel. Обрезая края, нужно следовать линии края, отпечатавшейся от оригинального капота. Нужно срезать с небольшим отступом от линии края капота, так как края нужно будет дорабатывать шлифованием. Перед началом работы не забывайте про средства защиты. Используйте респиратор, защитные очки и перчатки. После обрезания краёв используйте напильник или шлифовальную бумагу на бруске, чтобы подровнять края (P120-P240).
Заводские крепления для композитных капотов. Подобные крепления не сложно изготовить своими руками.
Далее нужно просверлить отверстия для крепления шарниров. Для этого нужно пометить нужные места, в соответствии с местами на оригинальном капоте. Используйте дрель и сверло нужного размера. Место в передней части капота, которое соединяется с замком, нужно вырезать при помощи dremel, а края обработать напильником. Для приклеивания креплений используется двухкомпонентный эпоксидный клей. Этот клей хорошо прилипает как к композитным материалам (в данном случае стекловолокно), так и к металлу. Пока две половины капота (лицевая часть и усилители) не склеены вместе, крепления можно легко приклеить к обратной стороне усилителей.
Соединение двух частей капота
Перед склеиванием двух половин, нужно отшлифовать места соединения, чтобы они были плоскими.
Для склеивания двух половин можно использовать 3М fiberglass panel adhesive, который специально для этого предназначен, либо полиуретановый клей-герметик. Клей нужно нанести на край по периметру, потом разровнять, чтобы получилось примерно 3 мм толщины и 4 мм ширины. Далее половины капота соединяются и прижимаются зажимами на 24 часа. Если используете зажимы, то старайтесь избегать прогибов на краях.
Для склеивания двух половин капота (полотно капота и усилитель) вместе можно использовать матрицу, из которой отливалась лицевая часть капота. Это нужно для того, чтобы лицевая часть не искажалась при склеивании. Берём полотно капота (лицевую часть) и кладём обратно в матрицу, наносим клей и прижимаем вторую половину (усилитель). Поверх усилителя нужно положить груз в нескольких местах. При этом способе склеивания можно обойтись без зажимов.
Укладка стеклоткани и пропитка смолой
После достижения необходимой консистенции покрывного слоя производится укладка раскроя стеклоткани в форму матрицы. Первый слой стеклоткани является наиболее тонким (300 г/м2), что обеспечивает максимально гладкую поверхность изделия.
Стеклоткань должна в точности повторять все изгибы формы матрицы без отслоений и образования воздушных пазух.
После укладки на стеклоткань наносят слой полимерной смолы, и образовавшуюся форму укатывают специальным валиком с целью более качественной пропитки и выдавливания пузырьков воздуха. Следующий слой стеклоткани укладывают, не дожидаясь высыхания смолы. Затем повторяется процесс приготовления и нанесения полимерного состава.
В зависимости от толщины и необходимой прочности изделия формуется различное количество слоев стеклоткани и пропитки. В качестве последнего слоя применяется стекловойлок или тонкая отделочная стеклоткань.
Процесс изготовления
Далее представлен наиболее дешевый метод. Чтобы сделать капот из стекловолокна, вам нужно:
- обильно нанесите разбавленный раствор на поверхность капота. Дайте ему немного подсохнуть;
- покройте капот полиэтиленовой пленкой, постарайтесь выгнать все пузыри воздуха;
- положите листы 50-го стекловолокна с перекрытием 2-3 см. По краям капота не оставляйте больше 2 см материала. Пропитанный смолой, он будет изгибаться;
- разведите полиэфирную смолу. Учтите, что сразу после добавления отвердителя смола начнет застывать. Поэтому не разводите больше 300 мл;
- пропитайте кисточкой уложенное стекловолокно. Сделать это нужно так, чтобы не осталось пузырьков воздуха;
- накройте пропитанное стекловолокно вторым слоем. Следите за тем, чтобы перекрытия не были всегда в одном месте. Далее необходимо 1-2 часа (зависит от температуры окружающей среды) для подсыхания смолы;
- наждачкой с зерном 80 сошлифуйте наплывы смолы. Особенно тщательно обработайте места стыков, но не стирайте стекловолокно в месте перекрытия;
- повторяйте процедуру, выдерживая межслойную сушку. Равномерно распределите купленное стекловолокно. После 50-го следует наносить 300-е, а затем 600-е;
- после полного высыхания капот можно подогнать к размерам. Для этого можно использовать ручной либо электролобзик.
Обратная сторона
Лучше всего – сделать те же самые манипуляции, но уже на обратной стороне капота. Затем нужно, предварительно сняв пленку, зашлифовать привалочные плоскости и склеить две части.
Капот в любом случае нуждается в усилителях. В эконом-варианте вы можете произвольно сделать их своими руками. Для этого вырежьте и расположите должным образом полоски с пенопласта, предварительно смочив поверхность смолой. Затем обклейте их стекловолокном. Если на вашем авто не предусмотрены газовые упоры, обязательно нужно сделать место для фиксации упора капота.
Крепления и защелка
Чтобы сделать крепления, вырежьте две пластины из металла толщиной примерно 3 мм. Вкрутите в них по два болта с каждой стороны так, чтобы к ним можно было прикрутить «уши» капота. Прихватите их сваркой, а затем обрежьте шляпы болтов, чтобы получить ровную плоскость. Чтобы капот ровно ложился по зазорам, внимательно измерьте расположение пластин.
Пластины и защелку нужно «замуровать» в изготовленный капот. Для этого посадите их на эпоксидную смолу, а затем перекройте достаточным количеством слоев стекловолокна.
Матричный метод
Данный способ является более технологичным. Изготовление потребует дополнительных материалов:
- воск для композитных материалов;
- ветошь, не оставляющая ворсинок. К примеру, микрофибра, использующаяся при ручной полировки;
- гелькуот для нанесения кисточкой;
- стекловуаль;
- аэросил, способствующий адгезии и прочности соединения двух частей матрицы;
- специальная матричная полиэфирная смола. За неимением можно использовать обычную;
- обезжириватель;
- некоторое количество плотного материала, малярный скотч.
Извлечение из формы и окончательная обработка
Извлечение изделия из матрицы необходимо производить после набора материалом прочности во избежание его деформации и расслоения. В обычных условиях время высыхания стеклопластика составляет от 12 до 24 часов. Сократить это время можно путем прогрева матрицы инфракрасным излучателем, или поместив ее в сушильную камеру.
Окончательная обработка включает в себя обрезку и шлифовку краев изделия.
В случае необходимости, изделие может быть окрашено в нужный цвет краской на полиуретановой основе. Готовые материалы могут быть склеены друг с другом при помощи полимерных клеевых составов.
Как подготовить капот из стеклопластика к покраске?
Прежде всего, нужно знать, что панель из стеклопластика должна как следует высохнуть и затвердеть. Сколько времени только что изготовленный капот должен сохнуть? Чем дольше, тем лучше. Минимальное время 48 часов, а максимальное – вплоть до недели. Полное отвердевание особенно важно, если деталь будет окрашиваться в чёрный или другой тёмный цвет. Так как тёмные оттенки впитывают тепло, на солнце на не просохшем капоте могут возникнуть пузыри или даже искажение формы.
После отвердевания нужно поставить капот на автомобиль и проверить все зазоры. Возможно, нужно будет где-то подрезать панель и подшлифовать, чтобы все зазоры были ровными. При шлифовании панелей из стеклопластика обязательно используйте респиратор, а также работайте в защитной робе.
После подгонки нужно тщательно вымыть панель из стекловолокна. Это нужно, чтобы убрать разделяющее вещество, которое используется для облегчения извлечения капота из матрицы. Если это вещество убрать не полностью, то во время покраски могут возникнуть дефекты «рыбий глаз».
Во многом, подготовка капота из стекловолокна и смолы схожа с подготовкой металлической панели (см. статью “подготовка к покраске”). Важно убрать все неровности шпаклеванием, шлифованием и грунтованием, если они остались.
Каким грунтом покрыть капот из стеклопластика? Здесь может быть несколько вариантов. Можно использовать эпоксидный грунт (см. статью о свойствах и применении эпоксидного грунта). Далее уже можно нанести акриловый грунт, подготовить его и красить.
Ещё одно большое отличие капота из стекловолокна от стального в том, что обычный капот имеет одинаковую поверхность с обеих сторон, в то время как лицевая сторона капота из стекловолокна гладкая, а обратная сторона грубая и неровная. На обратную сторону капота можно нанести полиуретановую краску раптор или аналог, предварительно подготовив поверхность. Это добавит износоустойчивости капоту, а также улучшит внешний вид.
Правила выполнения работ
Для получения качественных изделий из стеклопластика, при производстве работ необходимо учитывать следующее:
- поверхности матрицы и емкостей для приготовления полимерной смолы должны быть чистыми;
- воздушные пузыри, которые не удалось выдавить валиком, необходимо удалить при помощи надреза лезвием;
- используемые инструменты (валики, кисти), а также емкости для смешивания компонентов необходимо сразу же после использования промывать ацетоном для удаления остатков смолы;
- температура в рабочем помещении не должна быть ниже 20 градусов для соблюдения правильной технологии процесса полимеризации смолы;
- компоненты полимера могут иметь токсичные испарения, поэтому работы необходимо производить в хорошо вентилируемом помещении;
- для защиты рук следует использовать перчатки;
- в помещении запрещается курить и пользоваться открытыми источниками пламени.
Хорошо объясняет, как изготовить стеклопластик своими руками видео ниже. В качестве примера автор видео изготавливает «реснички» для фар автомобиля.
Преимущества капота из стеклопластика
- Для изготовления капота из стеклопластика не требуется обладать специальными навыками. Главное соблюдать последовательность этапов изготовления и сушить слои нужное количество времени.
- Можно сделать капот, имеющий индивидуальный дизайн, которого нет ни у кого.
- Капот из стеклопластика имеет лёгкий вес (обычно в 3 раза легче, чем стальной капот), при этом не страдает его структурная устойчивость. Это облегчает общий вес автомобиля.
- Стекловолокно, смола и другие сопутствующие материалы (рассмотрим ниже) имеют приемлемую стоимость. Таким образом, капот, сделанный своими руками не будет стоить дорого.
- Панели из стекловолокна имеют хорошую устойчивость к перепадам температуры.
- Капот из стекловолокна и смолы не мнётся и не ржавеет.