Как сделать матрицу для стекловолокна

Матрица из стеклопластика

Пластилиновый макет – это какая-то недоматериализованная мысль. Уже можно потрогать, но нельзя пользоваться. Причем, пластилин при нагреве и остывании деформируется. Поэтому стоит поторопиться закрепить его стеклопластиком. Мне известны три способа ручного изготовления деталей из стеклопластика (пластмассы, упрочненной стекловолокном). Но, если мы хотим повторить наше изделие, то нам не обойтись без промежуточного этапа — изготовления матрицы.

Матрица из стекловолокна это такая же деталь, только “вывернутая наизнанку” (лицевой поверхностью внутрь). Внутренняя поверхность матрицы копирует форму поверхности пластилиновой модели. Поэтому деталь, “склеенная” в матрице, будет точной копией нашей модели.

Такую сложную форму, как кузов автомобиля, необходимо разделить на фрагменты, для того, чтобы матрица получилась разборной. Мы ведь не хотим ее резать, вытаскивая деталь? Фрагменты матрицы должны скрепляться между собой, образуя общую внутреннюю поверхность. Для этого по контуру каждого фрагмента матрицы делают отвороты наружу — фланцы. Фланцы соседних фрагментов скрепляют болтами.

Еще на этапе проектирования тюнинга стоит подумать о сложности его изготовления. А уж во время ваяния модели из пластилина, мысль о матрице должна дисциплинировать разгулявшуюся фантазию.
1. В случае с Copen, я рискнул обойтись одним разъемом по контуру капота. В пластилине ставить опалубку разъема сравнительно просто. Для этого продираем борозду и загоняем в нее полосу оргалита (жести, фольги, картона, ПВХ, пластилина).

Процесс контактного формования стеклопластика тюнингеры часто называют клейкой. Возможно, причиной тому чей-то неудачный опыт “приклеивания” полиэфирной смолы к модели или матрице с печальными последствиями… Поэтому, перед формовкой стеклопластика на поверхность модели или матрицы необходимо нанести разделительный слой. Разделителем может быть воск, разведенный в скипидаре, полироль для паркета, автомобильная тефлоновая полироль или профессиональные термостойкие воски.

2. Изготовление любой матрицы желательно начинать с нанесения гелькоута (специальной густой смолы с наполнителем). Специалисты-технологи рекомендуют использовать дорогие профессиональные матричные гели, а наши колдуны обвеса превращают в гелькоут обычную полиэфирку мешая ее с чем-попало (тальк, цемент, сажа, алюминиевая пудра). Гелькоут наносится на модель тонким слоем плоской кистью или из малярного пистолета. Сразу замечу, что надо научиться работать быстро, так как смола доходит до желеобразного состояния за 20-40 минут.

3. На затвердевшую пленку гелькоута послойно, с промежуточной выдержкой на полимеризацию (“сушку”) наносим 1 слой стекломата марки 300 и 3 слоя стекломата марки 600 с пропиткой полиэфирной смолой. Каждый затвердевший слой зашкуриваем наждачной бумагой. (Когда такие материалы как стекломат недоступны, можно использовать стеклоткань и стеклорогожу на последние слои).

4, 5. Для того, чтобы избежать деформаций, я решил усилить матрицу капота. Шаблон из картона перенес на лист фанеры и выпилил две одинаковые полосы, нижним краем повторяющие форму матрицы капота. Теперь приформовываем усилители к матрице капота полоской стекломата 600 (или стеклотканью).

6. Перед съемом матрицы, главное, не забыть просверлить монтажные отверстия во фланцах. Я задаю расстояние между отверстиями 15 см под болт М8 поближе к углу фланца.

7. И вот, наступил торжественный момент первого съема. В этом мероприятии полезно участие крепких парней и применение макетной смекалки. Мне, например, часто помогает маленький домкрат. Снятую матрицу капота очищаем от остатков модели и подрезаем фланцы по контуру.

8. На гелькоуте матрицы капота заметны шероховатости и неровности — отпечатки поверхности пластилина модели. При нагревании гелькоута феном кое-где надуваются пузырьки — это скрытые раковины. Все эти дефекты устраняются при помощи ножа, наждачной бумаги и шпаклевки.

9. После съема матрицы капота, я очищаю подкапотное пространство от остатков модели. Теперь у меня открылся доступ к местам крепления на кузове “родных” крыльев и решетки радиатора. На этих же местах я планирую закрепить свои новые детали. Я вылепливаю пластилином форму фланцев новой решетки радиатора и крыльев, отмечая канавками точки их крепления на кузове.
Естественно, что изготовление дополнительной съемной детали матрицы фланцев было предусмотрено заранее.

10. Предварительно обработав разделителем поверхности для формовки, выклеиваем матрицу фланцев в том же порядке что и всю матрицу. Перед съемом матрицы не забываем сверлить монтажные отверстия во фланцах новой детали!

11. Готовую деталь аккуратно снимаем, обрезаем и, при необходимости, дорабатываем шпаклевкой и наждачной бумагой.

12. Никогда нельзя быть полностью уверенным в успехе мероприятия по съему большой и сложной матрицы. Почему-то всегда хочется поскорее оторвать ее от модели. Но, в спешке можно повредить матрицу. Поэтому, сначала необходимо отделить края матрицы по всему контуру от поверхности кузова и модели. Затем, аккуратно, при помощи деревянных клиньев и линеек постараться оттянуть края матрицы. Если есть точка опоры, то можно воспользоваться домкратом. Но в любом случае нужно быть готовым к тому, что матрица может треснуть и что пластилиновая модель будет разрушена.

13. Когда матрица сдвинулась, ее можно снимать руками. Как правило, матрица отваливается вместе с кусками пластилина, пенопласта, ДСП и оргалита. Потом все это приходится выковыривать, счищать скребками, отмывать керосином.

14. Очищенную внутреннюю поверхность матрицы мы также как и матрицу капота проверяем на наличие пузырей, раковин, сколов и других дефектов. Выступающие на рабочей поверхности матрицы неровности, зашкуриваем наждачной бумагой. Большие раковины шпаклюем, маленькие (на черновой матрице, как в нашем случае) можно оставить. По секрету скажу, что матрицу, рассчитанную на один съем, я вообще “шпаклюю” пластилином.

15. Чистую и обрезанную по краям матрицу крыльев с бампером и решеткой радиатора лучше сразу соединить с матрицей капота болтами. Матрица в сборе меньше подвержена деформации чем отдельные фрагменты. Надо помнить о том, что стеклопластик, как и любая другая пластмасса, со временем “течет”, скручивается и провисает под воздействием температурных колебаний и напряженного состояния. Поэтому хранить матрицу рекомендуют в собранном виде и естественном для нее положении.

Созерцание готовой матрицы успокаивает. Глядя на форму, заключенную в матрице, понимаешь, что дело сделано. Склеить по матрице детали- дело техники, хотя и здесь есть свои тонкости.

Журнал «Тюнинг Автомобилей» №05, 2007 «Горбатый дизайн» часть 2, автор: Михаил Романов.

IvanD › Блог › Процесс создания детали из стеклопластика

Что такое стеклопластик?
Стеклопластиком обычно зовется уже готовое изделие – совокупность материалов, технологий и работ. Чем удобен стеклопластик? Да тем, что можно изготовить любой формы деталь, какую только вообразит фантазия, будь то сабвуфер, повторяющий нижней стенкой очертания багажника, мелкосерийные крылья автомобилей своего дизайна, реплики спойлеров, обвесы, бампера, различные усовершенствования внутренних панелей салона автомобиля и многое другое.

Какие существуют методы производства изделий?
Достаточно часто требуется изготовить всего одно изделие и сэкономить время и материалы, в таком случае делается болван (макет) и прямо по нему клеится стеклопластик с последующим его выведением шпаклёвкой под покраску. Макет должен быть заведомо меньших размеров(на толщину стеклопластик+шпаклёвка.
Другой метод – изготовление изделий по матрице. Применяется для размножения (копирования, тиражирования) какого-либо изделия, а так же если делается в одном экземпляре, но есть вероятность разрушения изделия в процессе эксплуатации (например юбка бампера).

Изготовление болвана
Первым делом необходимо задать будущую форму из любых подручных материалов, наиболее распространенные перечислены ниже.
Для гладких и плавных искривленных плоскостей обычно используют натянутую ткань между жесткими краями.
Для больших и крупногабаритных участков, а также для прямых длинных и тонких используется листовой металл, фанера, ДСП металлические трубы квадратного сечения и любые комбинации с этими материалами.
Для изготовления ребер часто применяется картон, вырезается профиль изделия, расставляются по основанию и либо заполняются пеной промежутки, либо натягивается ткань. Так же картон можно применять и в качестве других конечных граней, вообще при сноровке возможно и весь болван сделать из картона.
Достаточно хороший материал для болванов – пенопласт, он легко режется, шкурится, склеивается друг с другом и достаточно дешев.
Так же удобно использовать обычную монтажную пену в баллонах, она как и пенопласт легко обрабатывается.
И как вариант использование уже существующей детали из стеклопластика, с его разрезкой, добавления других фрагментов из стеклопластика и последующим их соединением в новую деталь с проклейкой заплатками стеклоткани.
После того как форма предварительная сделана, переходят к следующему этапу – выведение «под покраску». Что бы защитить пену или пенопласт от смолы, обычно несколько слоёв газет просто наклеивают на пенопласт клеем ПВА, он не пропускает смолу и является дополнительным укреплением макета, дабы смола не разъела пену. Так же плоские поверхности пенопласта возможно защитить скотчем упаковочным или алюминиевым. Для дальнейшего выведения используется на твердые поверхности сразу шпаклевка, на нетвердые желательно стеклопластик нанести, либо жесткую строительную штукатурку. Далее обрабатывается наждачками до необходимых форм и размеров.
Следующий этап необходим, если болван делается под матрицу. большинство материалов, из которых обычно строятся болваны, даже при хорошей обработке разделителями, будут впитывать в себя смолу, потому необходимо болван покрыть лаком.
Если деталь сразу делается на болване, то желательно позаботиться о том, что бы после выклейки стеклопластика можно было достать болван, пусть даже в разрушенном виде, поскольку оставление его там резко сократит срок службы самой детали из-за погодных условий.

Видео-пример изготовления детали из стеклопластика, с использованием полиэфирных смол и стекломата:

Материалы для полиэфирных смол
Для полиэфирных смол используются следующие материалы:
стекловуаль для первого слоя
для последующих слоев – стекломаты 100, 300, 450 и 600 г/м.кв. обычно 100 и 300 для первого-второго слоя, 450 и 600 для набора толщины
для внутренних углов применяется ровинг рубленый, ровинг в виде нити
для жесткости применяется стеклоткань или стеклорогожа конструкционная, но эти материалы не любят изгибов
для склейки половинок и для некоторых других случаев (заполнение углов, увеличение толщины в частных случаях) применяется аэросил размешанный в смоле либо готовая смесь Филер
для финишного (первого) слоя изделия в матрице применяется гелькоут.
Для эстетики последним слоем матрицы, а так же изделия наносится топкоут, необязательный материал.
Гелькоуты и топкоуты обычно делятся на 2 группы и каждая так же на две – для ручного нанесения(Hand маркировка Н) и для пульверизатора(Spray маркировка S), для матриц (маркировка GM) и просто изделий (для матриц повышенной износостойкостью отличается)
Смолы так же выпускаются различных модификаций, такие как матричные, уменьшенной усадки, для изделий стандартные общего применения; устойчивые к химическим средам, устойчивые к повышенной температуре, устойчивые к атмосферным воздействиям (ультрафиолету).

Меры безопасности при работе с полиэфирными смолами
Полиэфирная смола выделяет очень вредные для здоровья летучие вещества, поэтому необходимо защищать органы дыхания как минимум угольным респиратором и обязательная вентиляция помещения, иначе дикая вонь и головные боли обеспечены, возможно и расстройство здоровья.
Так же необходимо защищать руки медицинскими перчатками, что б на кожу не попадала смола.

Вкратце про эпоксидные смолы и материалы под них
Начнем с того, что эпоксидные смолы в настоящее время используются в основном для изготовления декоративного карбона, так как время кристаллизации большое, жесткость больше и соответственно изделие будет более хрупким, кроме того эпоксидная смола стоит дороже полиэфирной. Стекломатериалы для эпоксидки применяются так же специальные, так как стандартные стекломаты пропитаны специальной эмульсией, которую растворяет только полиэфирная смола.

Замешивание смол, гелькоутов
Важно не отходить от рекомендаций производителя по пропорциям смолы и отвердителя, иначе, если отвердителя перельете смола может закипеть, либо кристаллизоваться намного быстрее, чем нанесете. Если меньше нальете, то рискуете испортить все, так как смола не кристаллизуется.
Смолы необходимо замешивать столько, что б можно было ее всю использовать за примерно 20 минут работы.
В идеальном варианте можно иметь весы электронные, в более простом – шприцы, большой на 20мл для смолы и инсулиновый для отвердителя.

Снятие формы (матрицы), разделители
Рабочая температура в помещении должна быть не менее 20 градусов по Цельсию.
Первым этапом необходимо определиться, будет ли матрица из одной части или нескольких. Для этого необходимо прикинуть, сможете ли вы вытащить болван из матрицы, не разрушив его.
Далее делаются поля из тонкого листового картона, либо из пластика, приклеиваются на пластилин либо термоклей по границе матрицы, если матрица будет состоять из нескольких частей то по границе первой части и последующих нечетных. Когда будут готовы эти части матрицы, необходимо будет удалить поля и завосковать оставшиеся части изделия и поля готовых частей матрицы. Так же желательно сделать бугорки из пластилина на полях для матрицы, что бы у самих полей матрицы были контрольные пазы.
Первым делом необходимо, что бы изделие или болван были чистыми. Далее наносится воск в несколько слоев с промежуточной сушкой и Конечной полировкой. После воскования и полировки желательно нанести поливиниловый спирт CRA губкой или мягкой тканью в один слой.

Пример создания матрицы и изделия из стеклопластика:

Формула расчёта материалов для изготовления:
Расчет веса материалов (х-это знак умножения)
Площадь поверхности х количество слоев х удельный вес стеклоткани = вес стеклоткани
Вес стеклоткани х 2 (где 2 отношение к смоле 1:2)= вес смолы
Площадь поверхности х 0,6(удельный вес гелькоата 0,6кг х 1м²)= вес гелькоата
Вес смолы х 0,03(удельный вес закрепителя0,03кг* х 1кг)= вес закрепителя
Вес стеклоткани + Вес смолы + Вес гелькоата + Вес закрепителя = Вес детали (будущей)

Ламинирование ручное
Ламинирование в матрице вакуумное – инжекция и просто пакет
к преимуществам вакуумной технологии можно отнести такие вещи как: меньший расход смолы, нестесненная по времени укладка стекломатериалов, намного проще работать со смолой, более лучшее соотношение смола/стекломатериалы, в результате чего получается более легко и крепкое изделие

Инжекция
технология состоит в том, что вакуум сам распределяет смолу по стекломатериалу, далее вакуум сохраняется до кристаллизации смолы.
предварительно необходимо по периметру матрицы приклеить спираль из пвх, с ее помощью вакуум будет равномерно по всей матрице засасывать смолу.
далее наносится гелькоут. после укладываются стекломатериалы в нужном количестве, далее укладывается на всю поверхность стекломатериала проводящий смолу слой, сверху на него впитывающий слой, далее из специальной пленки делается либо мешок, в который полностью входит матрица, либо пленка приклеивается по периметру матрицы. в пленке предусматриваются два отверстия, одно под сосок для вакуума, устанавливается впритык к вакуумной магистрали, второе под сосок для подачи смолы. возможны варианты с большим количеством резервуаров для подачи смолы, все зависит от конфигурации матрицы.
когда все подготовлено включается насос. при достижении максимального вакуума, открываем магистраль подачи смолы. при заполнении полностью всего стекломатериала подачу смолы прекращают. так же на вакуумной магистрали желательно предусмотреть резервуар под лишнюю смолу.

Инструменты для ручного ламинирования
для ручного ламинирования используются кисти флейцевые, валики металлические, металл.угловые, игольчатые

Инструменты и материалы для вакуумной инжекции
-насос вакуумный
-спираль пвх
-пропускающий слой
-впитывающий слой
-соски, трубочки
-пленка вакуумная
-герлен

Видео про стеклопластик на моем канале: You-Tube канал

Как работать со стекловолокном и эпоксидной смолой, известные методики

Сочетание таких материалов, как эпоксидная смола и стекловолокно дает нам уникальный композитный материал – стеклопластик. Он вошел в обиход повседневной жизни, благодаря своим уникальным физическим свойствам. Стеклопластик на эпоксидке или полиэфирке используют в различных сферах промышленности. В быту этот материал тоже нашел свое применение, причем в тех работах, которые, на первый взгляд, в состоянии выполнить только профессиональные мастера.

Наиболее популярным видом работ со стеклотканью и смолой считаются работы, связанные с авторемонтом. Действительно, в кратчайшие сроки и с наименьшими затратами можно получить качественное и прочное покрытие, которое восстановит дефекты бамперов, дверей, крыльев, днища автомобиля и прочих пластиковых и металлических изделий. Но для того, чтобы работать со стеклотканью и эпоксидной смолой, необходимо знать тонкости каждого из этих материалов, их свойства и характеристики. В противном случае можно выйти за пределы сферы применимости и не добиться должного результата.

Достоинства и недостатки стекловолокна

Сначала рассмотрим материалы по-отдельности, чтобы оценить их совместимость и установить границы применимости. У стекловолокна есть масса достоинств, но так как ни один материал не может быть идеальным, то проявляются и некоторые недостатки.

• Одним из плюсов можно обозначить относительно высокую прочность. Об относительности мы говорим по той причине, что стеклопластики не могут сравниться с металлами, однако свою функцию они выполняют отлично. Рассмотрим, к примеру, применение стеклопластика в автомобиле. Из него делают бампера. Они более безопасны для пешеходов в случае ДТП, нежели металлические. Статистические же нагрузки такой бампер выдерживает с большим запасом прочности.
• При отсутствии критических условий эксплуатации стекловолокно не имеет установленного ресурса. Простыми словами, стеклопластик может «служить вечно».
• Волокна имеют пористую структуру, вследствие чего материал обладает высокими теплоизоляционными свойствами. Стекломат и стекловату используют, как утеплитель в строительстве зданий и сооружений.
• Стеклоткань для эпоксидной смолы выполнена в виде плетеных волокон. С ней очень легко работать. Смола пропитывает материал, а после застывания изделие можно обрабатывать, шлифовать и красить.
• Наконец, не последним фактором является ценовая доступность. К примеру, ремкомплект для ремонта авто, куда входит смола и стекловолокно, обойдется всего в 300-400 рублей, причем основная доминанта в ценообразовании принадлежит именно смоле.

Отметим недостатки материала, хотя их можно считать условными, это означает, что в некоторых видах работ этими недостатками можно пренебречь.

• Многие автовладельцы рассказывают, что после незначительных ДТП бампер автомобиля способен восстановить свою форму. Но, несмотря на эластичность стеклопластика, он считается ломким материалом. Еще раз обратимся к вышеописанному примеру, в котором сказано, что именно ломкость соответствует современным требованиям безопасности пешеходов.
• Без эпоксидной смолы или альтернативной пропитки стекловолокно пропускает влагу и пыль. Материал гигроскопичен, поэтому в обособленном виде редко где применяется.

Плюсы и минусы эпоксидки

Эпоксидная смола более известна потребителю, так как ее часто используют в качестве клея. Она востребована в быту и на производстве во многих областях промышленности. Свойства эпоксидки по праву считаются уникальными, однако есть и определенные недостатки.

• Высокие свойства адгезии позволяют работать с большим количеством видов материалов. Исключение составляют лишь такие, как тефлон, полиэтилен, термопласт, полипропилен, оргстекло и поликарбонат.
• С помощью смолы можно клеить детали, даже если смола предназначена для заливочных работ.
• Эпоксидка до востребования может храниться десятки лет, не снижая своих показателей.
• Современные материалы абсолютно безопасны для здоровья человека. Смола не источает неприятных запахов, чего нельзя сказать, к примеру, о полиэфирных смолах.
• Обладает влагостойкостью.
• Практически не дает усадки.
• Добавление наполнителей изменяет некоторые физические свойства материала. Смола для автомобильных ремонтных работ обладает повышенными показателями прочности.

Как мы уже говорили, у эпоксидки есть свои минусы.

• Полимеризация может занять значительное время. В период отверждения смолы пользоваться изделием нельзя.
• Эпоксидку нельзя назвать бюджетным материалом. В случае авторемонта себестоимость работ будет существенно ниже затрат на специализированный автосервис, но по сравнению с другими аналогичными материалами эпоксидная смола достаточно дорогая. Дешево можно купить лишь универсальные марки без наполнителей.

Разновидности стекловолокна

Стекловолокно, как материал, может продаваться в трех разновидностях. Речь идет о ровинге, стекломатах и стеклоткани. Ровинг представляет собой стеклянную нить, которая наматывается на бобину. При производстве ровинга на специальный пистолет подается основной состав, смола и катализатор.

Стекломат легко отличить от стеклоткани по его характерным хаотично расположенным волокнам. Забегая вперед, отметим, что волокна стеклоткани переплетены так, что они похожи на реальную ткань. Прочность стекломата ниже, зато работать со стекловолокном и эпоксидной смолой гораздо сложнее. Первый практически идеально ложится в матрицу, повторяя ее форму. Стекломаты выпускаются в виде плит разной толщины и разной плотности. Основной их параметр – масса единицы площади (одного квадратного метра). Тонкие стекломаты позволяют выводить сложные по форме поверхности, однако может потребоваться наложение материала в несколько слоев.

Назначение стеклоткани ничем не отличается от назначения стекломата. Не вдаваясь в подробности технических характеристик, мастер выбирает между тканью и плитой наиболее подходящий вариант. Прочность стеклоткани в разных направлениях различна, поэтому ее накладывают в несколько слоев, ориентированных друг к другу под разными углами.

Важным показателем качества стеклоткани является способность смолы пропитывать волокна по всей глубине.

Встречаются материалы, в которых между волокнами присутствует парафин. Он не дает смоле проникнуть внутрь ткани, поэтому для ведения ремонта стеклотканью и эпоксидкой необходимо выбирать материалы без парафина или вытапливать парафин перед применением. Тем не менее, большое количество смолы в волокнах стеклоткани вовсе не является залогом прочности. Наоборот, смола должна содержаться в минимальном количестве, но при этом равномерно распределяться по всему материалу.

Изготовление матрицы

Наложение латок из стекловолокна – самый элементарный вид работ. Более сложные работы связаны с изготовлением изделий из стеклопластика. Обязательным этапом является создание макета будущего изделия. Для упрощения задачи в качестве макета принимают уже готовое изделие, с которого необходимо «снять» копию. Примером может служить корпус бампера автомобиля.

Если же такого эталона не существует, то мастеру придется самостоятельно сделать его макет из фанеры, пенопласта или пластилина. Естественно, от точности макета зависит качество будущей детали. Особе внимание уделяется не только форме, но и поверхности матрицы, ведь ровная и гладкая поверхность изделия упрощает работы по последующей обработке и шлифовке детали.

Иногда попытка создать цельную конструкцию заканчивается фиаско. Не всегда деталь из стеклопластика можно после отверждения достать из матрицы. Этот факт следует предусмотреть и при возникновении сложностей разделить изделие на несколько составляющих частей. По макету можно изготавливать необходимую деталь, но для серийного производства делают матрицу. Макет сверху покрывается воском. Затем на него накладывается гелькоут, обеспечивающий будущей матрице гладкую поверхность.

На застывший гелькоут накладывается слой стекловолокна. Сначала можно укладывать тонкий материал – стеклохолст. Он более точно повторяет все изгибы поверхности. Первый слой должен полностью высохнуть перед продолжением работы. Далее происходит накладывание более толстых слоев стеклоткани, пропитанных эпоксидкой. Полностью всю толщину набирать не рекомендуется, так как заготовка матрицы может деформироваться. Необходимо применить процедуру послойного наложения материала.

Ручное формование

В работе с эпоксидной смолой и стекловолокном применяется несколько технологий. Эти технологии применимы не только к стекловолокну, но и к другим аналогичным материалам, способным армировать смолу. Ручное формование – способ наложения стеклоткани, пропитанной эпоксидкой. Он считается самым простым и дешевым по себестоимости, однако требует от мастера определенной квалификации. Если нанимать профессионала, то сэкономить на стоимости ремонта вряд ли получится.

Смола наносится на материал с помощью кисти или валика. Специальные инструменты должны быть рассчитаны на работу с полимером. Стеклоткань или стеклохолст сразу укладывается в предварительно подготовленную форму, но в некоторых случаях целесообразно сначала произвести пропитку, а затем уложить волокна.

Для того, чтобы материал равномерно лег на поверхность, смола распределилась между волокнами, а пузырьки воздуха вышли на поверхность, стеклоткань обрабатывается разбивочным валиком. Финализируется наложение материала укаточным валиком. Оставшийся воздух выдавливается из-под волокон и выходит наружу. Если под стеклотканью останутся пузырьки воздуха, то место их локализации будет прослаблено. Иногда даже образуются сквозные отверстия. Избавиться от такого брака практически невозможно. Придется все работы начинать сначала.

Специализированное оборудование способно механизировать труд, но только лишь частично. Смола подается с помощью смесителей прямо на валик. В нее добавляется катализатор и прочие наполнители. Но раскатывается смола валиком вручную. Тем не менее, такие приспособления позволяют ускорить процесс укладки стекловолокна. Плюс данного метода заключается в небольших финансовых затратах. Но получить качественный результат без должного опыта очень сложно. Ручное формование подходит для небольших объемов работ.

Напыление ровинга

Процесс отличается технологичностью и без специнструмента не может быть осуществлен. Суть метода заключается в том, что стеклянная нить (ровинг) измельчается, смешивается со смолой и наносится на поверхность. Пистолет-измельчитель готовит состав и под давлением подает его в виде мелкодисперсного вещества. Но после нанесения требуется укатка валиком, которая обеспечивает удаление пузырьков воздуха.

Простота технологии видна лишь теоретически. Только «на бумаге» суть метода разместился в паре строк. На самом деле, способ не стал массовым, причем дело не в наличии специального инструмента. Причина кроется в чрезмерно большом расходе эпоксидной смолы. Само же изделие становится массивным, а при отсутствии переплетения волокон показатель прочности слоя оставляет желать лучшего.

Вокруг пистолета образуется облако пыли из частиц ровинга и смолы, и если человек будет такую смесь вдыхать, это пагубно отразится на его здоровье.

Метод намотки и препрегов

Метод намотки применим при изготовлении полых изделий. Примером могут служить резервуары, секционные емкости, трубы. Методом намотки сделаны рамы велосипедов, удочки, судовые мачты. Волокна не сплетены в ткань. Они попадают в ванну, заполненную эпоксидной смолой, а затем с помощью натяжных валиков наматываются на нужный каркас. Предварительно с волокон убираются излишки смолы.

Процедура полностью механизирована, так как изменяется угол намотки, в зависимости от скорости вращения и поступательного движения каретки. В результате намотки получаются достаточно крепкие изделия.

Препреги – куски готовой стеклоткани, пропитанные смолой. Но для хранения стекловолокна ее пропитывают не готовой смолой, а предкатализированной. Простыми словами, если смолы является двухкомпонентным веществом, то стекловолокно пропитывается только компонентом «А». В таком состоянии препреги могут храниться годами.

Существует и другая технология. Смола смешивается с отвердителем, который вступает в реакцию при высокой температуре. Пропитанные такой смолой волокна не застывают длительное время. После того, как они укладываются в матрицу, происходит их интенсивный разогрев, в результате чего смола начинает отверждение. Данный метод стал бы популярным, если бы не наличие оборудования для нагрева смолы до высоких температур (иногда она достигает 1800°C градусов).

Работа в домашних условиях

Самостоятельные ремонтные работы ведутся по технологии ручного формования. Здесь никаких требований не устанавливается, так как нет должного контроля над качество выполненных работ. Естественно, результат не может всегда быть положительным, поэтому опытные мастера делятся полезными советами, которые помогут повысить качество изделий из стекловолокна.

Необходимо хорошо подготовить поверхность. В случае работы с металлом, пользуются преобразователем ржавчины, после чего металл обрабатывают щеткой. Перед непосредственным наложением стекловолокна поверхность следует обезжирить. Ремонт стеклопластиковых изделий начинается с обработки поверхностей абразивными материалами.

Воздух – побочное явление, с которым необходимо бороться. Оставшиеся пузырьки воздуха не только испортят внешний вид изделия, но и негативно отразятся на его прочности. При наличии вакуумной камеры избавиться от лишнего воздуха просто. В домашних условиях для этого применяют валики. Ленты стекловолокна раскладываются по поверхности и прикатываются валиком. После отверждения никаких особых ограничений действий нет. Материал можно обрабатывать любым доступным способом.

Бампер из стекловолокна. Изготовление матрицы бампера.

В связи с тем, что после дтп придётся восстанавливать обвес наткнулся на неплохую статью, которую представляю вашему вниманию, статья довольно старая, но написано хорошо. Текст и фото взял отсюда http://bosscar.ru/archives/529

Рано или поздно перед мастером встает вопрос: делать или не делать матрицу, а если делать, то какую. Я знаю людей, утверждающих, что можно сделать чистовую матрицу по пластилиновой модели. А кто-то (и я в том числе) бывает, совсем не делает матрицу. Но без матрицы невозможно изготовить два одинаковых изделия из стеклопластика и уж тем более тираж.

Поэтому я решил делать промежуточную черновую матрицу, а в случае необходимости, с очередного законченного изделия можно будет снять чистовую.

Если черновая матрица не просто одноразовая скорлупа для одного оттиска, а рассчитана на изготовление нескольких деталей, то ее придется делать по всем правилам.

01. Фланец- ключевое понятие при конструировании работающей матрицы. Форма детали часто имеет подвороты внутрь, или вообще замкнутую круговую поверхность. Поверхность сложной формы делят на фрагменты, ограничивая и одновременно соединяя их фланцами в единую, но разборную конструкцию. Наш бампер- простая, расширяющаяся в направлении кузова корка. Единственный «тормоз» при съеме детали-это боковые внутренние подвороты по краям бампера (перед колесами). Значит эти куски матрицы должны быть съемными. Для опалубки фланца черновой матрицы я вылепливаю пластилиновый брусок шириной 50-70мм и прилепляю на ребро по контуру намеченного разъема на бампере.

02.Теперь можно намазать разделитель- три слоя автомобильной тефлоновой полироли с промежуточной просушкой.

03.Первый слой полиэфирной смолы, наносимый на модель, копирует ее поверхность и служит лицевой, рабочей поверхностью матрицы. Рабочая поверхность черновой матрицы, рассчитанной на несколько (а тем более десяток) съемов должна быть однородной, по возможности без раковин и выступающих стекловолокон. Надежную и прочную рабочую пленку гарантирует фирменный матричный гелькоут, но в целях экономии средств и других причин некоторые мастера используют простую полиэфирную смолу смешанную с аллюминиевой пудрой. Я развожу смолу с «серебрянкой» до состояния густой сметаны и быстро намазываю на всю поверхность модели. При этом, очень важно не класть слишком толстый слой на вогнутых поверхностях (и особенно в углах) потому, что утяжки могут поднять или даже разорвать пленку смолы во время полимеризации.

04. Пока гелькоут полимеризуется, можно готовиться к формованию. Для первого слоя я нарезаю стекломат марки 300. Тонкие волокна и небольшая толщина позволяют быстро пропитывать и без пузырей укладывать стекломат на сложную форму. Раньше, когда стекломат был недоступен, мне приходилось использовать тонкую стеклоткань, выкраивая ее под рельеф модели. Да и сейчас еще многие пользуются стеклотканью для изготовления стеклопластика. По застывшему гелькоуту я прокладываю первый слой стекломата.

05. На затвердевшем первом слое стеклопластика можно обнаружить прозрачные пятна воздушных пузырей. Обычно их осторожно вскрывают ножом или зачищают наждачной бумагой. Наждачкой же зачищают всю поверхность стеклопластика, чтобы убрать торчащие иглы волокон и улучшить сцепление материала между слоями.

06. Первый слой тонкого стекловолокна с полиэфирной смолой сгладил рельеф модели и теперь можно набирать основную толщину матрицы более толстым материалом. На черновых матрицах я обычно сразу использую стекломат марки 600, но наношу его не более двух слоев за одну формовку. Всего я положу на всю поверхность три слоя мата 600 и еще полосу мата 600 по периметру матрицы для усиления кромок. Общая толщина матрицы на краях будет около 4мм.

07. Изрядно потяжелевший от стеклопластика бампер мы переворачиваем для формовки недостающих фрагментов. Первым делом убираем пластилиновые бруски опалубки фланцев разъемов боковых подворотов бампера. Промытые керосином фланцы и подвороты бампера трижды покрываем разделителем с промежуточной сушкой.

08. Хотя эта деталь и кажется простой для формовки, делать ее нужно аккуратно. Наспех набросанный стекломат может деформироваться, сжимая в углу плоскости навстречу друг другу.

09. Стеклопластик, при всех его преимуществах, имеет существенный недостаток- деформируется под нагрузкой и «плывет» при повышенных температурах. Поэтому для сохранения формы детали из стеклопластика часто применяют усиливающие конструкции из металла, в крайнем случае из древесины. Городить стальной подрамник для черновой матрицы я считаю нецелесообразным, а вот подклеить каркас из досок не помешает. Мы нарезали четыре доски и собрали их таким образом, чтобы потом матрица могла бы устойчиво на них стоять.

10. Дерево хорошо пропитывается полиэфирной смолой и приклеить подрамник из досок к матрице не сложно. Места подклейки на матрице зачистили наждачной бумагой и приформовали к ней доски полосками стекломата. Свежезаформованной матрице я даю постоять несколько дней.

11. Перед съемом составной матрицы надо не забыть наметить точки сборки ее фрагментов. Для больших кусков матрицы или многотиражной чистовой матрицы во фланцах сразу сверлят отверстия под болт (примерно М8). В нашем случае я ограничился отверстиями под саморез.

12. Если бы меня спросили, что я больше всего не люблю делать со стеклопластиком, я бы ответил- резать его, особенно болгаркой. Стеклянная пыль проникает во все щели на одежде, и потом долго неприятно о себе напоминает. А о другом способе выровнять края детали я не слышал, так что пилите…

13. По тому, как отходят детали матрицы от твердых поверхностей модели можно судить о качестве нанесения разделительного слоя. Просушенный и намазанный без пропусков тефлоновый автовоск дает хорошие результаты. Мягкие пластилиновые фрагменты модели почти всегда разрушаются.

14. Матрицу труднее снимать с модели, чем потом доставать из этой матрицы склеенную в ней деталь. Наформованный вокруг модели стеклопластик, утягиваясь, плотно сжимает модель и доставляет немало трудностей при съеме. Спасает только податливый мягкий пластилин, который не жалко ковырять и сминать.

15. Куски пластилина и остатки автовоска вычищаются из матрицы керосином, уайтспиритом или при помощи фена- расплавленный пластилин легко вытирается тряпкой. Очищенную от пластилина и воска лицевую поверхность матрицы мы слегка выравниваем наждачной бумагой. На мой взгляд, не стоит пытаться исправлять большие неровности в матрице, так- подровнять ребра, сточить торчащие крошки. Я считаю, что удобнее и быстрее подготовить сам бампер перед покраской, чем пытаться доработать поверхности в «негативе».

Кажется, пришло время порадоваться, ведь теперь у нас есть матрица, по которой можно сравнительно быстро сделать бампер.

Статьи о тюнинге: «Экспресс стайлинг» часть 2, автор: Михаил Романов, публиковалась в журнале «Тюнинг Автомобилей» №03, 2008

Полезная информация для изготовления стеклопластика

Стеклопластик это материал, состоящий из двух основных компонентов. Это материал из стекловолокна (стекловолокно, стеклоткань, стекломат), который служит для армирования (усиления) изделия, и смолы, являющейся связующим.

Материалы для изготовления стеклопластика.

Смола

Смола является связующим материалом и поэтому к выбору смолы надо подойти наиболее ответственно, особенно при отсутствии опыта изготовления стеклопластиковых изделий. Если при выборе стеклоткани или стекломата можно довольствоваться рекомендациями специалистов, т.к. этим выбором определяются, в основном, механические свойства готового изделия, то разная смола требует разных технологических процессов.

Для начинающих мы рекомендуем эпоксидную смолу. Эпоксидная смола менее привередлива в работе и имеет большее время застывания и поэтому у вас будет больше времени для исправления возможных ошибок. Эпоксидную смолу также рекомендуется использовать при ремонте изделий (лодок, бамперов…). Она хорошо склеивается с пластиком, деревом, металлом.

Полиэфирная смола, в основном, используется для изготовления цельных деталей

Хотим также напомнить, что на свойства смол и на их рабочие параметры довольно сильно влияют температурные характеристики помещения, в котором производятся работы, и его проветриваемость. Порой для лучшего застывания матрицу с изделием помещают в специальную сушильную камеру. Это помогает значительно ускорить процесс получения готового изделия. Самые прочные изделия изготавливаются в автоклавах под большим давлением и при высокой температуре.

Сама смола достаточно хрупкая, и именно стекломатериал придает ей необходимую прочность и гибкость

Материалы из стекловолокна

Для изготовления стеклопластиков используется стекловолокно, ровинг, стекломат, стеклоткань и другие стекломатериалы.

Самые распространенные это ровинг, стекломат и стеклоткань.

Ровинг

Ровинг это стекловолокно собранное в пучок и намотанное на бобину. Ровинг похож на некрученую стеклонить. Укладка ровинга производится специальным пистолетом, в который, во время работы, подается еще смола и катализатор.

Стекломат

Стекломат состоит из хаотично расположенных волокон, а стеклоткань выглядит как обычная ткань. Наибольшее упрочнение дают стеклоткани. Стекломаты дают меньшую прочность, но они более легки в обработке и по сравнению со стеклотканью лучше повторяют форму матрицы.

Стекломат может быть очень тонким, а бывает толстым, как одеяло. Стекломаты различаются по толщине и плотности, но разделяют их по весу одного квадратного метра материала в граммах: 300, 450, 600. Чем тоньше мат, тем более сложную поверхность он позволяет вывести, с большим количеством граней и резких переходов. Толстый мат (600 или 900) позволяет набрать толщину изделия и добиться необходимой прочности. При создании толстых изделий работа проходит в несколько этапов. Выкладывается несколько листов для получения первого слоя и дается время на застывание. Затем дополнительно, уже на твердую поверхность, укладываются дополнительные листы мата для придания необходимой толщины. Если попытаться уложить сразу все слои, то велика вероятность, что готовое изделие покоробится, стянется.

Стеклоткань

Стеклоткани бывают разной толщины. Стеклоткани также используются для придания жесткости и объема готовому изделию. Как и любая ткань, стеклоткань неодинаково работает при разнонаправленном растяжении. Поэтому для придания необходимой жесткости стеклоткань укладывается под разными углами. Стекловолокно в стеклоткани играет немаловажную роль. Оно должно хорошо пропитываться смолой и удерживать ее между волокнами. На это свойство пропитываемости в стеклоткани влияет наличие в ней и количество парафина. На ответственные изделия желательно выбирать стеклоткани без парафина. Парафин также можно выжигать перед применением.

К слову о прочности. Как это ни странно прозвучит, но чем меньше смолы в стекловолокне (при условии его полной пропитки и отсутствии пузырьков), тем прочнее будет готовое изделие и тем меньше окажется и его вес.

Гелькоут (gelcoat)

Для придания цвета готовой детали , а также для защиты от внешних воздействий используется особый материал гелькоут (gelcoat – гелевое покрытие). Можно сказать, что гелькоут это та-же смола, но с добавлением красителя. Его можно подобрать по цвету или создать свой оттенок колеровочными составами. Кроме того, слой гелькоута увеличивает срок службы изделия, защищает от воздействий окружающей среды и скрывает структуру стеклопластика. Готовое изделие будет иметь ровную (зависит от качества матрицы) поверхность, нужного цвета.

Гелькоуты бывают внутренними и внешними (topcoat).

Внутренний гелькоут наносится первым слоем в матрицу. После того как гелькоут затвердел, укладывается стекловолокно и смола. В этом процессе кроется один важный момент. Если слой гелькута будет в одном месте слишком тонкий, то может случиться следующее: или в этом месте будет просвечивать структура стекловолокна, или гелькоут может вообще отойти и сморщиться. Поэтому крайне важно пользоваться правильными материалами и следовать технологии. Для равномерного нанесения гелькоута часто используют не кисти, а краскопульты. Так удается значительно сократить количество брака и уменьшить расход материала. Но для распыления гелькоут должен быть более жидким, чем для ручного нанесения. В настоящее время в продаже имеются готовые гелькоуты для нанесения кистью и для напыления.

Внешний гелькоут (topcoat) наносится после того, как изделие вынули из матрицы. Здесь он выполняет роль краски. Благодаря присутствию в составе топкоута парафина поверхность после отверждения не остается липкой, хорошо шкурится и полируется. Топкоут можно изготовить самим на базе гелькоута или смолы, добавив раствор парафина в стироле.

Макет и матрица

Для изготовления изделия из стеклопластика первое, что необходимо, – создать его макет. В некоторых случаях макетом может являться уже существующее изделие, которое Вы хотите размножить. Например: бампер автомобиля. Для еще не существующих изделий макет может быть изготовлен различными способами: фанера, пластилин, пенопласт и т. д. От того, насколько правильно сделан макет, будет зависеть качество будущих изделий. Более того, если необходимо, чтобы у детали, которая будет затем создаваться, была идеально ровная поверхность, над ее качеством придется поработать уже на макете. Чем более гладким и ровным будет макет, тем меньше работы потребуется потом, при изготовлении и доведении матрицы.

Еще до создания макета необходимо понять, можно ли изготовить деталь целиком или нет. Дело в том, что при работе со стеклопластиками и другими подобными материалами необходимо, чтобы готовую деталь после застывания можно было вытащить из матрицы, ничего не повредив при этом. Возможно, деталь будет иметь такую форму, что ее придется изготавливать из нескольких частей, а затем скреплять их друг с другом.

Матрица создается по макету. Это самый ответственный момент. Прежде всего макет покрывается тонким слоем воска. Эту процедуру можно сравнить с полировкой автомобиля. После того как макет подготовлен, на него наносится слой специального матричного гелькоута. Это покрытие в дальнейшем позволит вывести поверхность матрицы практически до зеркального блеска. Матричный гелькоут гуще, чем обычный, и ложится более толстым слоем.

После того как встанет этот слой, начинается укладывание стекломатериала. Сначала более тонкого (стекловуаль, …). Он позволит точно повторить все изгибы и контуры макета. Далее желательно дать подсохнуть первому слою. Затем уже можно выложить еще несколько слоев более толстого материала (мат, стеклоткань), но сразу набирать толщину не стоит, иначе матрицу может повести (изогнуть и покоробить). При создании матриц на простые детали можно упростить процедуру.

Если матрица будет разъемной, то при ее изготовлении делаются специальные перегородки вокруг макета, разделяющие его на сегменты. Выложив основной, после его застывания перегородки вынимаются и, обработав кромки первого сегмента матрицы, выкладываются остальные. Для правильного позиционирования сегментов друг относительно друга в первом при формовании делаются специальные ямки. Когда будут формоваться следующие сегменты, эти ямки будут заполнены смолой и стекловолокном, и появятся бугорки. Эти пары и позволят при будущем использовании правильно скрепить различные части матрицы воедино. Для скрепления сегментов матрицы в ребрах всех отдельных частей сверлятся отверстия под крепежные болты.

Для того чтобы матрица была прочной и хорошо держала форму, после ее изготовления, прежде чем вынуть макет, к матрице приформовывают ребра жесткости. В зависимости от ее размеров это может быть прочный стальной каркас или небольшие фанерные или деревянные ребра.

Готовая матрица, если макет был изготовлен аккуратно, может и не потребовать дополнительной обработки, но зачастую приходится выводить поверхности, шлифовать и полировать матрицу до блеска. Только тогда можно получить идеальную деталь. А к кузовным элементам вообще нужно особое внимание.

Затем начинается долгий процесс вощения. Матрицу приходится тщательно натирать воском несколько раз с перерывами. Воск нужно не просто намазывать, а растирать до получения тонкой, гладкой, невидимой пленки. Если этого не сделать, то поверхность готового изделия будет не гладкой, а шершавой.

После, а порой и вместо вощения иногда используют специальные жидкости, которые, высыхая, создают пленочное покрытие, предотвращающее попадание смолы или гелькоута на матрицу, чего никак нельзя допускать. Как нельзя и царапать ее поверхность. В противном случае смола может намертво прирасти к матрице, и тогда процедуру шлифовки, полировки и вощения придется повторять снова. Порой используют особые составы, обработав которыми матрицу можно снимать с нее до 100 изделий, но старый добрый воск всегда остается самым понятным и надежным средством.

Процесс создания матрицы, описанный выше, является довольно распространенным вариантом, используемым в большинстве фирм, но существуют и другие, более сложные технологии.

Собственно, далее можно приступать к изготовлению деталей. Слой гелькоута в принципе не обязателен, но, во-первых, он придает более законченный вид готовому изделию, а будучи цветным, позволяет сэкономить на покраске или вообще от нее отказаться, а во-вторых, он защищает матрицу от стекловолокна, которое на самом деле очень даже абразивно, т. е. царапает.

Технологии

Технологий производства изделий из стекловолокна существует несколько. Стоит сразу оговориться, что эти методы используются и при работе с другими армирующими материалами, такими, как карбон, кевлар, другие тканые материалы и их сочетания.

Ручное (контактное) формование. Этот способ самый простой и дешевый (если не считать затрат на квалифицированную рабочую силу). Пропитка стекловолокна осуществляется валиком или кистью, которые должны быть стойкими к смолам. Волокно или сразу укладывается в форму, или уже после пропитки. Обработка стекловолокна разбивочными валиками способствует лучшему распределению смолы между волокнами. Затем укаточными валиками производят окончательную укатку стеклоткани, выдавливая пузырьки воздуха и равномерно распределяя смолу по всему объему. Крайне важно не допустить, чтобы под слоем стеклоткани оставались пузырьки воздуха. Если изделие застынет с таким браком, это место будет ослаблено вплоть до возможного сквозного продавливания. Такие брачки также могут помешать дальнейшей обработке изделия, потребовать его восстановления или полной замены. В любом случае будут затрачены дополнительные материалы, труд, а также деньги.

Ручной метод может быть несколько механизирован. Существуют смесители, подающие смолу с катализатором через валик, и иные приспособления. Но укатывать все равно приходится своими руками.

Достоинство ручного метода вполне очевидно: просто и дешево. Но любая экономия может иметь и обратную сторону. Качество готовых изделий очень сильно зависит от квалификации рабочих. И условия труда при таком подходе довольно вредные. Кроме того, очень сложно добиться большой производительности. Однако для небольших фирм и малых объемов работы этот метод самый подходящий.

Метод напыления рубленого ровинга. Этот подход куда более технологичен. В нем используется не стекловолокно, а стеклонить, которая подается в измельчитель специального пистолета, где рубится на короткие волокна. Затем пистолет «выплевывает» их вместе с порцией смолы и катализатора. В воздухе все смешивается и наносится на форму. Но после этой процедуры все равно массу необходимо прикатать, чтобы удалить пузырьки. Далее отвердевание происходит как обычно.

Такой способ выглядит очень заманчиво и просто. Казалось бы, стой и поливай из шланга. Но есть один существенный недостаток, из-за которого этот способ не столь популярен, – слишком большой расход смолы. Изделие получается очень тяжелым, и, так как волокна не переплетены друг с другом, механические свойства такого стеклопластика несколько хуже. Кроме того, к вредным парам смол подмешивается взвесь мелких частиц стекла от измельчителя, очень вредных для легких человека.

Метод намотки. Этот специфический метод предназначен для изготовления пустотелых круглых или овальных секционных компонентов, типа труб или резервуаров. Таким образом делаются парусные мачты, удочки, рамы велосипедов, глушители автомобилей и т. д. Стекловолокна пропускаются через ванну со смолой, затем через натяжные валики, служащие для натяжения волокна и удаления излишков смолы. Волокна наматываются на сердечник с необходимым сечением, угол намотки контролируется отношением скорости движения тележки к скорости вращения. Как намотка нитки на шпульку швейной машинки. В результате получаются крепкие и легкие изделия.

Метод препрегов. В данном случае используются не отдельные смола и ткань, а так называемые препреги – предварительно пропитанная смолами стеклоткань. Стекловолокно предварительно пропитывается предкатализированной смолой под высокой температурой и большим давлением. При низких температурах такие заготовки могут храниться недели и даже месяцы. При этом смола в препрегах находится в полутвердом состоянии. При формовании препреги укладываются в матрицу и закрываются вакуумным мешком. После нагрева до 120 -1800°C смола переходит в текучее состояние, и препрег под действием вакуума принимает нужную форму. При дальнейшем повышении температуры смола застывает.

Вся проблема этого метода в необходимости нагревательного оборудования, особенно автоклава. По этой причине изготавливать большие детали очень сложно. Но и плюсы очевидны. Использование вакуума позволяет значительно снизить вероятность появления воздушных пузырьков и существенно сократить долю смолы в готовом изделии.

Существуют и иные технологии – пултрузия, RFI, RTM и др. – практически на все случаи жизни. Выбор той или иной технологии зависит от необходимых объемов, сложности изделия и количества денег.