Механическая обработка стеклопластика – стр. 8

§ 1.12. приформовочные угольники

Две
отформованные заготовки или одну такую
заготовку и деревянную деталь, или даже
две деревянные детали можно соединить
путем приформовки между ними угольника
или полосы. Такой способ крепления
деталей к стеклопластиковому корпусу,
а также соединения двух деталей известен
как крепление стекломатом или
стеклоровницей и является универсальным.

Он обеспечивает соединению прочность
и легкость, позволяет рассредоточить
действующую нагрузку, отличается
быстротой и легкостью выполнения и не
связан с большими затратами. Угольник
прилегает к соединяемым элементам
плотно, независимо от сложности их
профиля, поскольку он формуется в мокром
состоянии прямо на месте.

Сам
способ предельно прост. Придайте детали
(или деталям) форму, необходимую для
стыковки. Проверьте их подгонку, поскольку
как только начнется работа, вносить
дальнейшие изменения уже не будет
возможности, и подготовьте поверхности.
Если соединяемые детали сами не
удерживаются в необходимом взаимном
положении, зафиксируйте их с помощью
зажимов, подставок или липкой ленты.

Отформуйте стеклопластиковый угольник
или полосу между деталями, используя
их в качестве формы. Не освобождайте
детали из временных креплений до тех
пор, пока смола не отвердеет и они не
окажутся жестко закрепленными в нужном
положении. Иногда, чтобы удержать детали
в необходимом взаимном положении, их
можно сначала прихватить в нескольких
местах быстротвердеющим материалом
(аналогично выполнению прихваточных
сварных швов).

Угольник формуется по
возможности на обеих сторонах соединяемых
деталей, за исключением легких деталей,
не относящихся к основной конструкции.
Однако формование его по стороне с
наружным декоративным слоем производится
редко, поскольку оно портит внешний вид
отделки.

Соединяемые
детали должны быть надежно зафиксированы
от перемещений до тех пор, пока не
произойдет полное отверждение
приформовочных угольников, так как в
противном случае в последних могут
образоваться трещины и пустоты и
соединение окажется непрочным.

Прежде
чем смола отвердеет, проверьте еще раз
положение соединяемых деталей на случай
возможного смещения (через прозрачную
смолу метки хорошо видны). Как только
угольник станет жестким, деталь очень
трудно будет сместить, не повредив
соединения.

В производственных условиях
следует пользоваться зажимами. Успех
предварительного изготовления и
применения крупных отформованных секций
во многом зависит от точности расположения
основных элементов конструкций и мест
крепления. В случае же необходимости
корректировки их положения потребуется
проведение дополнительных работ и может
быть нарушен график производства.

§ 1.13. заделка подкладок

Формованная
конструкция в месте установки на ней
арматуры должна быть обязательно
усилена. В качестве усиливающего ее
элемента широко используют свободно
установленные или приформованные
подкладки; место установки арматуры
становится более массивным, а действующая
нагрузка распределяется на большую
площадь формованной конструкции.

Чаще
всего подкладки изготовляют из дерева
– самого доступного, дешевого и легко
поддающегося обработке материала. Кроме
дерева можно использовать металл или
туфнол. При выполнении работ самого
высокого класса применяют штампованные
подкладки из перфорированного
металлического листа (рис.7).

Перед
установкой подкладки зачистите
поверхность конструкции шлифовальной
шкуркой для удаления выступов и
обработайте подкладку так, чтобы она
плотно прилегла к своему месту. Просверлите
отверстия. Приформуйте подкладку,
используя заделочный компаунд,
уплотнительпый состав или мокрый
стекломат.

Размеры подкладки выбирайте
с учетом назначения арматуры, величины
и направления действия нагрузки. Имеют
значение толщина отформованной
конструкции, площадь свободного
пространства в месте установки подкладки
и наличие поблизости от него прочных
конструктивных элементов.

Возможно,
сначала понадобится укрепить отформованную
конструкцию для придания ей дополнительной
прочности. Чтобы уменьшить концентрацию
напряжений, все углы нужно тщательно
скруглить, а с кромок снять фаски.

Подкладка
может быть включена в конструкцию путем
наформовки материала поверх нее. В этом
случае она перестает быть самостоятельной
деталью, присоединяемой с применением
уплотнительных элементов, и становится
частью конструкции, обеспечивая ее
местное утолщение, способное вынести
значительные нагрузки.

Подкладку лучше
открыто устанавливать на поверхности,
чем слегка и неаккуратно заделывать в
конструкцию, оставляя негерметичные
участки, через которые будет просачиваться
вода, и карманы, в которых она будет
скапливаться. Кроме того, возможно,
заделка окажется пористой.

Подкладки
часто включаются в конструкцию в процессе
ее формования, но нужно внимательно
следить за тем, чтобы они точно заняли
предназначенное для них место. Если
подкладка имеет большие размеры, можно
допустить некоторую свободу в выборе
места установки как подкладки, так и
арматуры.

Если
на арматуру (и подкладку) действуют
сжимающие или срезывающие усилия, то
простой заделки достаточно. Но если
нагрузка может вызвать значительное
растяжение, т. е. она действует так, что
стремится оторвать подкладку от
формованной конструкции, необходимо
сквозное крепление подкладки, чтобы не
произошло расслоения.

Если
нет опасений, что нагрузка будет
растягивающей, деревянную подкладку
закрепляют шурупами, но если такие
опасения есть, используют металлические
болты. Все основные крепительные утки
и планки, стойки, направляющие для
проводки снастей, проушины, вант-путенсы
и комингсы крепят болтами.

Кормовой
буртик, доски деревянного настила, банки
и большую часть деревянной оснастки в
обычных случаях устанавливают на
шурупах. Однако выбор способа крепления
прежде всего зависит от размеров и
назначения судна. Требования, предъявляемые
к креплениям крупного прогулочного
судна, могут оказаться излишними для
маленькой шлюпки, а крепления, применяемые
на шлюпках, вряд ли окажутся безопасными
для более крупных судов.

§ 1.20. нарезание резьбы и резьбовые
вкладыши

В
армированные пластики вследствие их
композитной структуры нелегко вворачивать
резьбовые детали. Нарезание в них резьбы
также затруднительно, но все же оно
иногда выполняется, если утолщение
формованной конструкции достаточное
и используется винт с крупной резьбой.

Резьба
должна быть крупной и выбираться в
зависимости от размеров прядей
стекловолокна и промежутков между ними.
Так, если толщина слоистого пластика
равна 9,5 мм, то диаметр винта не может
быть намного меньше этого значения,
поскольку в противном случае надежность
соединения будет недостаточной.

Необходимо, чтобы фактические размеры
винта значительно превышали те, которые
определяются расчетным путем, исходя
из действующий нагрузки. Нарезать резьбу
в формованной конструкции нужно только
в тех случаях, когда нельзя использовать
болтовое соединение или резьбовой
вкладыш.

Если
еще до формования известно, что в
определенном месте конструкции должна
находиться резьба, то целесообразно
сначала установить в этом месте вкладыш
из металла или туфнола, а затем нарезать
в нем резьбу. Вкладыш будет держать винт
гораздо надежнее, при этом можно применять
более нагруженные винты меньшего
диаметра.

Самым
простым способом установки резьбового
вкладыша является заделка в конструкцию
обычной гайки (рис. 10). Если к месту
установки имеется доступ, то выполнить
заделку можно в любое время, не обязательно
в процессе формования. При заделке гайки
очень важно точно установить ее в нужном
положении, но подобная необходимость
возникает редко, поскольку намного
проще прикрепить деталь болтами обычным
способом и затем заделать навернутые
на них гайки, удерживая их в требуемом
положении болтами.

В результате этого
достигается нужное положение всех
деталей соединения и не возникает
никаких затруднений при сборке. В случае
заделки гаек нагрузки распределяются
хуже, чем при установке вкладышей крупных
размеров, но, как правило, результаты
использования их в сочетании с шайбами
большого диаметра получаются
удовлетворительными.

Гайки
не следует заделывать, если они
подвергаются воздействию непрерывно
меняющихся по направлению скручивающих
нагрузок, как, например, в рулевом
механизме. Заделанная шестигранная
гайка может начать поворачиваться в
своем гнезде, при этом размеры гнезда
будут постепенно увеличиваться.

Очень
простое компромиссное решение заключается
в заформовке в конструкцию деревянного
вкладыша и в применении шурупов. Если
соединение необходимо периодически
разбирать, то такое решение непригодно,
но когда разборка происходит один раз
в несколько лет или вообще не
предусматривается, то оно вполне
приемлемо.

§ 1.25. крепление арматуры к трехслойным
формованным конструкциям

Основной
вид трехслойных конструкций—это две
стеклопластиковые оболочки, приформованные
к легкому заполнителю. Поведение
трехслойной конструкции, имеющей
достаточно большую площадь, аналогично
поведению жесткой фермы. Назначение же
заполнителя заключается только в том,
чтобы удерживать вместе оболочки.

Так
привлекательно это выглядит в теории,
а на практике совсем по-другому.
Значительное влияние на свойства
трехслойных конструкций оказывают
установленные на них детали и действующие
нагрузки. Поскольку легкий заполнитель
подвержен выкрашиванию, любое крепление
необходимо выполнять очень тщательно.
Этим требованием зачастую пренебрегают.
Что происходит в таких случаях , показано
на рис. 13.

Характерные
значения прочности на сжатие наиболее
распространенных материалов заполнителя
приведены в табл. 1.

К
указанным здесь данным различных фирм
следует относиться с известной
осторожностью.

Усилие,
создаваемое латунным винтом диаметром
5 мм, может достигать 200 кгс, диаметром
6 мм – около 360 кгс. Усилия, создаваемые
винтами из нержавеющей стали,- в 2-3 раза
больше. Эти значения соответствуют
напряжениям, близким к пределу прочности.

Если размеры винтов невелики, то
значительная часть усилий перераспределяется
вследствие жесткости стеклопластика.
Однако толщина каждой оболочки составляет
не более половины толщины однослойной
стеклопластиковой конструкции, поэтому
даже усилия, не превышающие нормальных
рабочих, могут разрушить большинство
заполнителей.

Пенополиуретан хрупок.
Разновидности пенополиуретана очень
непрочны. Вспененный поливинилхлорид
обладает упругостью; его можно подвергать
довольно сильному сжатию без разрушения,
однако вокруг крепежных деталей прочность
поливинилхлорида уменьшается вследствие
ползучести, а при значительном нагреве
палубы заполнитель размягчается.
Прочность бальзы при длительном
смачивании также снижается, а сама она
пропитывается водой.

В
случае применения трехслойных конструкций
следует избегать таких способов крепления
деталей, которые могут вызвать расслоение.
Даже в высококачественных конструкциях
оболочка слабо соединена с заполнителем.
Более того, заполнитель может расслаиваться
на некотором расстоянии от поверхности
его соединения с оболочкой.

Поэтому
даже мелкую арматуру нельзя крепить
только к одной оболочке трехслойной
конструкции, используя химическую связь
или самонарезающие винты. Крепление
шурупами с применением вкладыша также
может привести к расслоению в случае
приложения растягивающих усилий.

Всегда
целесообразно использовать сквозное
крепление и вкладыш. Если детали сквозного
крепления невелики, затяжка соединения
умеренна, а заполнитель достаточно
прочен, можно обойтись и без вкладыша,
но применять крепления, которые могут
вызвать расслоение, не следует ни при
каких обстоятельствах.

§ 1.29. пути и последствия проникновения
воды в заполнитель

Теоретически
заполнитель состоит из отдельных ячеек,
которые ограничивают распространение
воды. На деле же вода находит бесчисленное
количество путей для проникновения в
виде канавок и пористых участков в
материале. Однажды при обследовании
судна было обнаружено, что вода прошла
по многочисленным каналам в заполнителе
от одного края до другого.

Попав в
заполнитель, вода проникает глубоко
внутрь него; ее не видно снаружи и
избавиться от нее путем просушки
невозможно. И все это обычно происходит
задолго до того, как появятся какие-либо
внешние признаки случившегося или хотя
бы возникнут подозрения.

Вода
проникает в заполнитель различными
путями. Наиболее типичный из них —
просачивание через плохо заделанные
крепежные детали и арматуру. Если при
установке и закреплении арматуры не
применять вкладыши, то надежное ее
уплотнение станет невозможным, поскольку
увеличение затяжки крепежных деталей
вызывает выкрашивание заполнителя,
деформацию поверхности оболочек и лишь
приводит к ухудшению качества уплотнения.
В результате появляются открытые пути
для проникновения воды внутрь конструкции.

Трехслойные
формованные конструкции сильно подвержены
повреждениям, которые обычно бывают
хорошо заметны. Сосредоточенный удар
воспринимается одной только тонкой
стеклопластиковой оболочкой, опирающейся
на слабый в конструктивном отношении
заполнитель.

Последний в таких случаях
оказывает оболочке незначительную
поддержку. Вторая оболочка расположена
слишком далеко и изолирована непрочным
заполнителем. Удар, который однослойная
формованная конструкция восприняла бы
без каких-либо последствий, может
привести к сквозному повреждению
оболочки трехслойной конструкции.

Стеклопластик
является проницаемым материалом. В
течение нескольких лет он может поглотить
такое количество влаги, которого будет
вполне достаточно для начала загнивания,
разложения или пропитывания трехслойной
конструкции (этот факт оспаривается
поставщиками бальзы, однако многолетний
опыт подтверждает сказанное).

Скопившаяся
вода, независимо от причины ее проникновения
внутрь трехслойной конструкции, вызывает
разложение не только заполнителя, но и
стеклопластика. В отличие от наружных
поверхностей, покрытых обогащенным
смолой декоративным слоем, внутренние
поверхности стеклопластиковых оболочек
трехслойных конструкций не защищены
смолой и могут быть подвержены разложению.

Как высушить заполнитель, если невозможно
определить, насколько далеко проникла
в него влага и пропитан ли он вообще
влагой. Это одна из серьезнейших проблем,
связанных с применением трехслойных
формованных конструкций. По мнению
автора, вопрос о целесообразности их
использования в судостроении еще долго
будет оставаться открытым.

Можно
горячо спорить о том, является расслоившаяся
трехслойная конструкция ослабленной
или нет. Если по проекту предусматривается
трехслойная конструкция, то она и должна
быть таковой, а утверждения, что несмотря
на некоторые отступления от проекта
конструкция будет работать ничуть не
хуже, следует признать несостоятельными.

Расслоение можно до некоторой степени
устранить, хотя и со значительными
трудностями. Внутреннее разложение
нельзя приостановить, даже если известна
степень его распространения. Более
того, вода по канавкам и пустотам может
проникнуть к жизненно важным
узлам конструкции, таким, как
соединение палубы с обшивкой корпуса,
где скрытое разложение окажется
гибельным.

§ 1.30. целесообразность применения
трехслойных конструкций

Конструкция,
состоящая из двух оболочек, расположенных
на некотором расстоянии одна от другой,
обладает высокой прочностью балки. При
создании трехслойных конструкций
следует условно «расщепить» одну
однослойную оболочку на две, тогда
дополнительным слоем будет лишь масса
легкого заполнителя.

В теории эта
особенность формованных конструкций
выглядит весьма привлекательно, а на
практике она приносит немало неприятностей.
Изготовить доброкачественную и надежную
трехслойную конструкцию труднее, чем
выполнить любую другую задачу в процессе
создания формованных изделий из
стеклопластика.

Основная
рекомендация автора состоит в том, чтобы
вовсе избегать применения трехслойных
конструкций. Разумеется, полноценная
трехслойная конструкция может быть
изготовлена, но сначала в совершенстве
овладейте опытом ее изготовления на
образцах небольших размеров, ибо ошибки,
допущенные при постройке всего судна,
обойдутся очень дорого.

Главный
дефект трехслойных конструкций—отслаивание
наружной стеклопластиковой оболочки
от заполнителя. Внутренняя оболочка,
как правило, наформовывается и поэтому
отслаивается гораздо реже (см. приложение
III.3).

Оболочка
должна присоединяться к заполнителю
так, как отвержденная стеклопластиковая
конструкция приклеивается к заполнителю
из совершенно иного материала, а не как
при обычном процессе формования. С этой
целью применяйте клей соответствующего
типа, например, эпоксидный, и обеспечьте
необходимое давление, гарантирующее
полное прилегание соединяемых поверхностей
во всех точках. Заполнитель должен легко
принимать форму изготавливаемой
конструкции и быть абсолютно сухим
(особенно если это бальза).

Для
уменьшения вероятности образования
пустот и каналов, по которым могла бы
проникнуть вода, заполните зазоры между
оболочками и заполнителем смолой или
шпаклевкой. С трехслойными конструкциями
следует обращаться очень осторожно.
Напряжения, возникающие при переворачивании
секций палубы трехслойной конструкции,
часто служат причиной появления
расслоения.

Не
рекомендуется полагаться только на
адгезионную связь оболочки с заполнителем.
В наиболее надежных трехслойных
конструкциях через определенные
промежутки устанавливают ребра из
стеклопластика, которые соединяют между
собой оболочки и тем самым локализуют
расслоение.

Около
90% трехслойных конструкций расслаивается,
многие из них очень интенсивно, причем
даже на ранней стадии и в процессе
изготовления. Возможно, что с самого
начала формования не обеспечиваются
условия для надежной адгезионной связи
между элементами конструкций.

Обнаружить
расслоение нелегко. Для этого требуется
мастерство. Многие расслоившиеся участки
или участки со слабой, точечной, связью
могут остаться ненайденными. Обнаруженный
расслоившийся участок следует считать
лишь частью фактически существующей
или потенциально возможной зоны
расслоения.

В процессе эксплуатации и
с течением времени расслоение будет
распространяться под действием
напряжений, возникающих при движении
судна, тепловых напряжений, повреждений,
загнивания, разбухания пропитанного
водой заполнителя и т. п. Удар по борту
судна может вызвать начало расслоения
палубы вследствие ее продольного изгиба,
даже при отсутствии видимых повреждений.

Расслоившаяся трехслойная конструкция
будет разрушаться, и чем она новее, тем
более интенсивным окажется такой
процесс. Как только в нее попадет вода,
а воспрепятствовать этому может только
удача или чудо, наступит загнивание.
Опытный специалист обязательно обнаружит
дефектный участок. Если судно новое, то
есть все основания предъявить иск его
строителям.

Расслаивающаяся
палуба – серьезная неприятность, но
гораздо хуже, когда расслаивается
корпус. Напряжения здесь высокие и
переменные. Вода непременно проникнет
внутрь корпуса, если не путем просачивания,
то благодаря проницаемости оболочки,
и в результате риску будет подвергаться
жизнь членов экипажа судна.

Трехслойную
конструкцию целесообразно применять
только для изготовления корпусов
гоночных судов, рассчитанных на
непродолжительный срок службы и
хранящихся на берегу в благоприятных
условиях. Исключение составляют
конструкции, в которых конструктивными
элементами являются часто расположенные
стеклопластиковые ребра, а не заполнитель,
прикрепленный за счет адгезии, и
трехслойные конструкции, изготавливаемые
без применения форм, с заполнителем из
пенопласта.

§ 1.31. термические напряжения

Ввиду
прочной связи между слоями однослойная
стеклопластиковая конструкция редко
расслаивается под действием термических
или механических напряжений; она
воспринимает нагрузки как однородный
материал (за исключением случаев,
рассмотренных в § 1.3).

Заполнитель
представляет собой хороший изолятор,
поэтому по сечению трехслойной конструкции
возникают перепады температур и,
следовательно, внутренние термические
напряжения. На широкой палубе, например
такой, как палуба катамарана, под лучами
жаркого солнца верхняя оболочка может
расшириться на 6 мм больше, чем защищенная
от них нижняя оболочка.

Трехслойная
конструкция должна поглотить такое
значительное относительное перемещение,
в противном случае она расслоится. При
использовании жесткого или хрупкого
заполнителя, а при высоких напряжениях
даже в случае применения полуэластичного
пенопласта эта задача невыполнима.

Во
время ежегодного обследования одного
неэксплуатирующегося катамарана
обнаружили значительное расслоение
палубного покрытия, которое при предыдущем
обследовании отсутствовало и явилось
следствием постоянного воздействия
солнечных лучей в течение прошедшего
жаркого лета.

Предполагается,
что термическое расширение служит одной
из причин расслоения; возникающие при
этом напряжения необходимо учитывать
в процессе проектирования судна. В
противном случае они будут суммироваться
с обычно возникающими при движении
судна напряжениями, в результате чего
скрытое от глаз повреждение может
распространиться.

Глава
2. УВЕЛИЧЕНИЕ ЖЕСТКОСТИКонструкция,
отформованная из стеклопластика,
представляет собой в основном тонкую
оболочку (исходные материалы слишком
дороги, чтобы их можно было расходовать
на наращивание излишней толщины), поэтому
почти всегда необходимо дополнительно
подкреплять ее и увеличивать жесткость.

Естественная форма конструкции, сложные
криволинейные обводы, гофры, углубления
и декоративное рифление в значительной
степени повышают жесткость, но для
корпуса и надстроек судна, которое
больше шлюпки, или вообще для любой
крупной конструкции, подвергающейся
воздействию нагрузок, такого повышения
жесткости недостаточно.

Слоистый
стеклопластик, изготовленный на основе
полиэфирной смолы, эластичнее многих
металлов: при сопоставимой прочности
он эластичнее стали в двадцать раз и
алюминия в шесть раз. (Не путайте прочность
и жесткость: стальная проволока прочна,
но эластична, скорлупа яйца жестка, но
непрочна.)

Как правило, первоочередным
является требование обеспечения
жесткости, а не максимальной прочности.
Однако не следует считать, что стеклопластик
как материал похож на резину. Его
эластичность близка к эластичности
дерева, и он скорее напоминает упругую
фанеру, чем мягкую, гибкую резину.

Любая
попытка сопоставления стоимости
материалов будет бессмысленной, если
не учитывать стоимость формования.
Дерево и сталь могут быть дешевле как
исходные материалы, но для получения
из них конструкции требуемой формы
необходим большой объем обработки.

§
2.1. Способы подкрепленияК
основным способам подкрепления
формованных конструкций относятся
следующие:

• повышение жесткости за счет конструктивной
  формы, кривизны, гофров, углублений,
  декоративного рифления и т. п.

• увеличение
  толщины

• введение
  в конструкцию ребер и каркасов, получаемых
  в процессе формования или устанавливаемых
  дополнительно

• применение
  переборок

• создание
  местных утолщений в виде валиков и
  фланцев, осооенно на кромках

• установка
  подкрепляющих уголков и стоек

• применение
  трехслойных конструкций.

В
принципе формованный корпус судна по
устройству и технологии изготовления
более близок к стальному изделию,
получаемому методом обработки давлением
листового материала, например, к кузову
автомобиля, чем к корпусу судна
классической деревянной конструкции.

§
2.2. КривизнаРазумно
используя кривизну, конструкции можно
придать большую дополнительную жесткость
без увеличения массы или стоимости.
Следует избегать использования плоских
панелей. Кривизна конструкции должна
быть установлена на стадии проектирования,
хотя зачастую углубления и желобы
выполняют на более поздней стадии,
используя для этого несложные съемные
выступы, устанавливаемые в форму.

В
случае необходимости технологический
процесс организуют так, что съемные
детали извлекают из формы вместе с
готовой конструкцией без дополнительных
затруднений. Эти детали крепят к форме
с помощью штифтов или винтов, пропускаемых
через форму насквозь, или каплями не
слишком прочного клея.

Поскольку
дополнительные детали устанавливают
в готовую форму, их можно видоизменять
и совершенствовать без затрат труда,
времени и средств на изготовление новой
модели и формы.

§
2.3. Увеличение толщиныЛист
металла или фанеры имеет постоянную
толщину, поэтому выбор толщины материала
определяется максимальным значением
напряжений, которые должен выдержать
какой-либо его участок.

Конструкция,
отформованная из армированной пластмассы,
может иметь переменную толщину,
увеличенную в местах, где требуется
дополнительная жесткость или прочность,
и уменьшенную там, где достаточно одной
тонкой оболочки.

Таким образом,
квалифицированному конструктору
предоставляется прекрасная возможность
для проявления своих способностей и
получения большой экономии материалов
и средств при постройке судна. Известно,
что в случае использования достаточно
дорогого материала при небольшом
количестве отходов существует прямая
зависимость между материалоемкостью
конструкции и ее стоимостью.

Увеличение
толщины — наиболее простой способ
повышения жесткости в пределах
ограниченного участка, например, для
укрепления конструкции в местах установки
арматуры или для усиления жесткости
таких конструктивных элементов, как
киль коробчатого сечения, штевень,
комингс и любой естественно образовавшийся
или специально запроектированный
уголок, буртик или углубление. На больших
площадях указанный способ применять
нецелесообразно, а более экономично
использовать другие средства.

Толщину
какой-либо части конструкции можно
увеличить не только в процессе формования,
но и всегда, когда это необходимо. Для
выполнения такой операции не потребуется
никакого специального оборудования.

§
2.4. Недопустимость резких изменений
толщиныВ любом
месте резкого изменения толщины возникает
значительная концентрация напряжений.
В особенно неблагоприятных случаях это
может привести к неожиданному и
преждевременному разрушению
конструкции.

Например, ступенчатый
переход от отформованной в три слоя
основной оболочки к участку с местным
усилением, состоящему из шести слоев,
обусловливает ослабление конструкции
вдоль линии перехода, где концентрируются
напряжения. В таком соединении под
нагрузкой вместо плавной деформации
произойдет резкий перегиб (рис.
17).

Наращивать толщину следует
постепенно, добавляя по одному слою
через определенные интервалы. Например,
при удельной массе стекловолокна 450 и
600 г/м2 расстояние между последовательно
наращиваемыми слоями будет соответственно
равно: минимально допустимое – 25 и 30 мм,
рекомендуемое – 40 и 50 мм.

Приведенные
значения справедливы как для местного,
так и для общего увеличения толщины, в
случае углового стыка и т. п. Для других
значений удельной массы стекловолокна
и других видов усиления соотношения
будут пропорциональными. Эти зависимости
являются достаточно приближенными,
поскольку в условиях формования точные
измерения выполнить трудно.

Существует
общее правило: если хочешь добиться
высокого качества формования, не делай
никаких резких переходов. Толщина
сечения должна изменяться постепенно.
Углы и острые кромки необходимо
закруглять, элементы жесткости должны
плавно соединяться с другими такими же
элементами или сходить на нет.

§
2.5. Ребра жесткости коробчатого
сеченияСамым
распространенным элементом жесткости
является формованное коробчатое ребро,
сечение которого напоминает по форме
шляпу «цилиндр» (рис. 18). Однако часто
такое ребро в сечении больше похоже на
«котелок» или даже на некое творение
из салона дамских шляпок.

Основной
принцип создания ребра коробчатого
сечения заключается в наформовании
мокрого стеклопластика поверх заполнителя
с целью получения профиля типа швеллера
с фланцами (“поля шляпы”), которыми
ребро присоединяется к конструкции.
Такое ребро можно получить в процессе
формования или сразу после того, как
формование основной оболочки будет
завершено, или даже еще позже.

Его можно
сделать неотъемлемой частью оболочки,
накладывая последующие слои материала
поверх заполнителя, либо отдельной
деталью, присоединяемой к оболочке
дополнительно. Для достижения оптимальной
прочности данную операцию лучше
производить в процессе формования или
сразу по его окончании, но до отверждения
основной конструкции.

Однако практически
это не столь важно, поскольку некоторое
снижение прочности за счет воздействия
различных отрицательных факторов всегда
учитывается коэффициентом запаса
прочности. Сжатие коробчатого ребра
жесткости в процессе отверждения может
вызвать деформацию легкой формованной
конструкции. Чтобы избежать этого,
конструкцию следует закрепить с помощью
упоров или зажимов.

Обычно заполнитель
рассматривают лишь как форму, поверх
которой происходит формование коробчатого
ребра жесткости, являющегося конструктивным
элементом. Поскольку заполнитель нужен
лишь до тех пор, пока стеклопластик не
заполимеризуется, не требуется, чтобы
он был прочным и долговечным.

Вынуть
заполнитель по окончании формования
невозможно, поэтому его нужно относить
к расходуемым материалам. Очевидно,
заполнитель должен быть дешевым и
легким. Однако в районе киля полезно
иметь тяжелый заполнитель, чтобы
сократить объем, предназначенный для
заполнения балластом.

Следует
помнить: прочность обеспечивается
формованным коробчатым ребром жесткости,
а не заполнителем; именно в этом
заключается основной принцип создания
конструкции. Заполнитель должен
обладать только достаточной эластичностью
или, будучи надрезанным, принимать
форму, соответствующую контурам
конструкции, а также быть достаточно
дешевым.

Коробчатое ребро формуется в
мокром состоянии, поэтому оно очень
легко подгоняется и стыкуется с
конструкциями самой сложной формы.
Более того, оно с первого же раза
получается правильно изготовленным.
Не нужно никаких распариваний, подгибаний,
примерок, подгонок и повторных примерок,
которые могут повлечь за собой большие
затраты труда при использовании иных
материалов, в исходном состоянии гораздо
более дешевых.

Заполнитель может
быть изготовлен из любого материала,
не оказывающего вредного воздействия
на смолы. Он должен легко принимать
нужную форму, просто крепиться и не
оказывать отрицательных воздействий
на материал оболочки при старении. Если
же для получения заполнителя необходим
большой объем обработки, то проще
изготовить сплошное ребро жесткости
одним из обычных способов.

Для
изготовления заполнителя широко
используют следующие материалы:

§ 1.5. недопустимость подгонки с приложением
значительных усилий

При
соединении двух отвержденных жестких
отформованных заготовок, как и отвержденной
заготовки и деревянной детали, не
допускается подгонка с приложением
значительных усилий.

В
случае подгонки отформованной заготовки
с усилием напряжения появятся не только
в соединении, но и, в значительной части
заготовки, вследствие чего она будет
более склонна к разрушению. Это
обстоятельство может свести на нет
расчеты прочности или, во всяком случае,
снизить ее запас.

Аналогично нельзя
устанавливать с усилием какие-либо
элементы внутрь корпуса. В частности,
при установке с усилием жестких
несжимаемых элементов конструкции,
таких, как переборки, уже могут возникнуть
значительные напряжения и появиться
точки резкой концентрации напряжений.

Нередко
для заполнения небольших зазоров между
сопрягаемыми деталями используют
шпаклевку в виде смеси смолы со
стекловолокном. В процессе соединения
деревянной детали с формованной
конструкцией деталь подгоняют под
контур конструкции (снимают излишки
материала с поверхности детали или
наносят на нее слой шпаклевки).

При
проектировании получаемых формованием
двух конструкций необходимо иметь в
виду, что они должны точно подходить
одна к другой. Однако если в процессе
отверждения эти конструкции не закрепить
как следует, то заданные на их изготовление
жесткие допуски не удастся выдержать
и конструкции могут деформироваться.

В том случае, когда две отформованные
заготовки совсем не стыкуются, правильнее
одну из них заменить, а не пытаться
подогнать к другой. Если допуски имеют
решающее значение, заготовки должны
отверждаться в приспособлениях ,
фиксирующих их положение.

Во
всех случаях предпочтительнее соединять
две заготовки сразу же по окончании
формования, пока они еще не заполимеризовались
и достаточно гибки. Форму находящихся
в таком состоянии заготовок легко
изменить без приложения значительных
усилий.

Кроме
того, если отверждаются правильно
соединенные заготовки, то любая остаточная
деформация лишь способствует улучшению
их прилегания и получению заданной
формы конструкции.

Быстротвердеющие
смолы отверждаются в форме; им не присуща
так называемая сырая стадия. Поэтому,
если точная подгонка двух заготовок
невозможна, целесообразно одну из них
формовать с использованием обычных,
медленно отверждающихся смол. Через
непродолжительное время после формования
обе заготовки соединяют. Недостаточно
точная подгонка их компенсируется более
высокой эластичностью одной из заготовок.

Трудно
получить грубую внутреннюю поверхность
отформованной заготовки с обеспечением
жестких допусков. Если нет полного
контакта формуемой заготовки с формой,
обеспечивающей соблюдение ее конфигурации
и размеров, то неизбежна некоторая
неровность внутренней поверхности
заготовки.

Для
точного соединения по внутренней
поверхности отформованной заготовки
следует путем механической обработки
удалить выступы, а возможно, и значительную
часть самой заготовки. Этого удается
избежать, если заготовки подгонять на
той стадии, когда одна из них еще мокрая.
Другой возможный вариант подгонки –
оставить между заготовками зазор и
затем заполнить его уплотнительным
материалом.

§ 1.7. соединение с деревянными деталями

К
соединениям с деревянными деталями
следует относиться особенно внимательно.
Отставание приформованных угольников,
которыми крепят основные элементы
конструкции, такие как переборки и
шпангоуты, – широко распространенный
дефект. Известно, что при использовании
полиэфирных смол в соединениях с деревом
хорошая адгезия не обеспечивается.

Однако применяя эти смолы, можно получить
прочные соединения, если площадь контакта
соединяемых поверхностей будет
достаточной, а смола хорошо пропитает
неокрашенное, сухое и чистое дерево
надлежащего сорта, предварительно
обработанное грубой шлифовальной
шкуркой.

Обычные смолы, используемые в
производстве слоистых пластиков,
являются тиксотропными и слишком
густыми, чтобы пропитать дерево. Поэтому
необходимо предварительно нанести на
поверхность дерева менее вязкую смолу,
которая легче впитывается.в дерево и
сцепляется с ним.

Затем наносят более
густые смолы, которые за счет химических
реакций соединяются с предварительно
нанесенной смолой. Если нет жидких
грунтовочных смол, их можно приготовить,
добавив в обычную чистую полиэфирную
смолу, предпочтительно нетиксотропную,
10% стирола, который является наилучшим
растворителем.

Полиэфирная
смола быстро разжижается при нагревании,
поэтому нагретую смолу допускается
использовать в качестве грунтовки.
Помните, что холодные смолы становятся
густыми и плохая адгезионная связь в
значительной степени объясняется
применением холодных загустевших смол.

Не перегревайте смолу – температура ее
воспламенения низка , всего 24° С, и она
может загореться. Степень нагрева можно
регулировать, например, погружая банку
со смолой в горячую воду, температура
которой поддерживается не выше, чем в
умеренно теплой ванне. Нагретая смола
будет впитываться гораздо быстрее.

Содержание
катализатора следует уменьшить до
половины или даже до четверти обычного
количества, иначе процесс может стать
неуправляемым. Перед введением
катализатора в смолу его необходимо
нагреть. В качестве грунтовки иногда
используют ускоритель на основе нафтената
кобальта, но ввиду его взрывоопасности
непрофессионалам применять данный
ускоритель не рекомендуется (см. также
приложение IV.5).

Консервирующими
составами для дерева следует пользоваться
с большой осторожностью. Многие из них
отрицательно влияют на полиэфирную
смолу, особенно на поверхность, по
которой происходит сцепление. Это
влияние крайне опасно, потому что в
течение некоторого времени оно не
проявляется – до тех пор, пока под
действием сырой, способствующей развитию
гниения атмосферы не начнут действовать
активные компоненты консервирующего
вещества.

Лучше избегать применения
консервирующих веществ, но если они
необходимы или дерево уже обработано
ими, на прочную связь надеяться не
следует. В таких случаях целесообразнее
использовать «сухие» соединения или
подкреплять мокрую поверхность,
наформованную с перекрытием, винтами
после ее отверждения. Следует иметь в
виду, что сами полиэфирные смолы обладают
в какой-то степени консервирующими
свойствами.

В
некоторых случаях при формовании на
дереве рекомендуется применять эпоксидные
смолы, обладающие более высокими
адгезионными свойствами. Эти смолы
сначала используются как жидкая грунтовка
при пропитке дерева. Самым распространенным
растворителем для эпоксидных смол
служит ацетон, но его следует употреблять
в умеренных дозах (не более 5%).

Излишнее
количество ацетона, оставаясь в смоле,
может уменьшить ее прилипаемость.
Эпоксидные смолы разжижаются и при
нагревании, но поскольку никаких
изменений в соотношении между количеством
смолы и отвердителя не допускается,
управлять временем отверждения
невозможно.

Существуют реактивные
растворители, пригодные для этих смол.
Безусловно, при правильном употреблении
эпоксидных смол обеспечивается лучшая
адгезия, но ввиду высокой стоимости и
сложной технологии использования
применение этих смол для соединения
деревянных деталей в случае достаточно
большой площади контакта и умеренной
нагрузки себя не оправдывает.

Древесина
различных сортов впитывает неодинаковое
количество смолы. Наименее прочным
будет соединение формованных конструкций
с древесиной твердых пород, плохо
впитывающих смолу, или с маслянистой,
например, тиком. Для удаления масла с
поверхности такой древесины ее
обезжиривают растворителями, например,
ацетоном.

§ 3.5. обработка шлифовальной шкуркой

В
процессе обработки стеклопластика
стеклянная шкурка очень быстро забивается
смолой, особенно свежей. Поэтому
обрабатываемый участок нужно обильно
смачивать водой.

Неплохие
результаты получаются при смачивании
обрабатываемой поверхности уайт-спиритом,
обладающим более высокими смазывающими
свойствами. По окончании обработки
уайт-спирит необходимо тщательно смыть
водой. Остатки его ухудшают адгезию
наносимой впоследствии смолы или краски.

Если
вам заранее известно, что потребуется
значительный объем обработки шлифовальной
шкуркой, например, при зашкуривании
внутренней стороны формованной
конструкции в случае ее отделки или
обшивки, добавьте в смолу 10% талька.
Играя роль смазки и оказывая незначительное
воздействие на остальные свойства
смолы, он позволяет в значительной
степени уменьшить забивание шкурки.
Появившиеся в последнее время смолы
лучше обрабатываются шлифовальной
шкуркой, чем выпускавшиеся ранее.

При
механизированной обработке стеклопластика
шлифовальными дисками меньше других
забиваются диски с очень небольшой
плотностью расположения зерна.
Целесообразно использовать диски, в
которых связующим является смола.
Дешевые бумажные диски применять
бесполезно.

Такие диски диаметром 100
или 125 мм, укрепленные на шпинделе широко
распространенной электрической дрели
для инструмента диаметром до 6,5 мм, будут
забиваться смолой, проскальзывать и
разорвутся в течение нескольких минут.
Однако не следует забывать, что дрель
с абразивным диском в неумелых руках
может стать небезопасным инструментом,
способным нанестиглубокие царапины,
которые впоследствии невозможно будет
заполировать, или врезаться в поверхность
формованной конструкции.

Диски
на основе смолы гораздо дороже бумажных,
но зато служат в десятки раз дольше.
Если они забьются, их нетрудно очистить,
промыв в ацетоне. Такие диски выпускаются
с зерном различных размеров и с разной
плотностью его расположения. Идеальным
является диск с очень малой плотностью,
который выглядит как посыпанная гравием
дорожка.

В
случае тонкой шлифовки и окончательной
отделки грубой поверхности стеклопластиковой
конструкции, что бывает, например,
необходимо, когда для формования корпуса
судна используется внутренняя форма
(пуансон), следует применять планетарную
шлифовальную машинку, позволяющую
облегчить работу и получить отделку
более высокого качества.

В процессе
работы этой машинки по сравнению с
работой обычной дисковой машинки
исключается опасность нанесения царапин
из-за недостатка опыта или невнимательности
оператора. Однако планетарная шлифовальная
машинка пригодна только для отделочной
обработки; применять ее для сошлифовки
части материала не следует.

Шлифуя
стеклопластик, закрывайте лицо маской
(или хотя бы носовым платком), а шею
шарфом. Мелкие осколки стекловолокна
и смолы, попав на кожу, вызывают сильный
зуд.

Чем резать стеклопластиковую арматуру