Попытка инструментального сравнения характеристик различных фотополимеров.

pl32
Идет загрузка
Загрузка
13.07.2020
3017
10
Расходные материалы

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

14

Приветствую, коллеги!

Как известно разные фотополимеры имеют разную механическую прочность.

Количество прочных и Нехрупких полимеров, доступных в РФ все время увеличивается и становится актуальным вопрос о сравнении их характеристик, чтобы выявить лучшего…

Казалось бы чего проще – многие производители пишут меххарактеристики своего продукта…

Но… увы,.. все не так просто. Т.к.непонятно по какой методике получались те или иные цифры и насколько она валидна. Так, многие производители демонстрируют малореальные величины удлинения при разрыве, достигающие иногда 50%. Вряд ли кто-то их сможет повторить в реальных условиях эксплуатации. Судя по всему при плавном и медленном прикладывании нагрузки в разрывной машине фотополимер ведет себя совершенно не так, как при резкой, что характерно для реальных условий эксплутатации.

Ниже приведен пример того, как можно согнуть образец, если сгибать его медленно и плавно… но при резком приложении нагрузки образец ломается намного раньше.

Рис 1. Пластичность современных КАЧЕСТВЕННЫХ фотополимеров такова, что если сгибать плавно и «правильно» – можно достичь значительной деформации, но если нагрузка приложена резко и «неправильно» - образец моментально ломается.

В целом меххарактеристики детали из фотополимера зависят от:

- режима печати (чем больше выдержка при печати и(или) выше мощность засветки – тем более хрупкая и менее пластичная деталь)

- дозасветки (при дозасветке деталь становится более прочная и менее пластичная),

- тепловой обработки и времени после дозастветки (при нагреве фотополимера до температуры на 10…20 градусов ниже температуры стекловарения его мехсвойства улучшаются, после дозастветки окончательная полимеризация длится еще несколько суток, в течении которых образец усаживается и охрупчается).

- цвета фотополимера (не совсем ясно – влияет ли сам краситель на мехсвойства, или это связано с изменением оптических свойств – и, соотвественно – режим печати и дозасветки)

Соответственно – мои данные – это мои «Попугаи», которые могут быть воспроизведены только на аналогичном оборудовании и аналогичном режиме печати и дозасветки.

Специально печатать образцы из разных фотополимеров – весьма затратно по времени и деньгам. Но каждый новый фотополимер у меня проходит тестовую печать – печать калибровочной линейки 4х6мм длиной 120мм с миллиметровыми делениями – для оценки усадки и калибровки размеров деталей. Этих линеек у меня накопилось достаточно много и я решил проверить их на изгиб. Все образцы распечатаны с выдержкой в 1,5…2 раза выше минимальной, тщательно дозасвечены и выдерджаны.

Момент сопротивления такой балки (W) примерно 14 куб.мм, имеется множество концентраторов напряжений – т.е. полученный результат должен быть заведомо хуже, чем в испытательной машине, где испытываются образцы без концентрации напряжений.

Изгибается балка на опоре из двух гвоздей на расстоянии 90мм друг от друга, усилие изгиба измеряется бытовым цифровым безменом. Приложение усилий неоптимальное, - еще один повод не выйти на паспортные данные. По мере увеличения величины прогиба свыше 25мм гвозди сдвигались.

Величина прогиба контролировалась при помощи просверленных отверстий – каждый раз шло увеличение величины прогиба на 5мм с выдержкой по времени для стабилизации нагрузки и фиксации показаний безменом.

Были испытаны следующие образцы:

- GL Simple – самый непрочный из нехрупких фотополимеров.

- Hardlight Hard

- Hardlight xABS

- Harzlab хABS (досерийный образец версия 1.1)

В целом измерения проходили следующим образом:

Рис 2. Фотографии процесса испытаний. Колхоз… Точность – никакая… Но в целом понять какой фотополимер на что пригоден, какой прочнее, а какой нет – вполне возможно.

GL Simple и Hardlight Hard сломались при попытке достичь прогиба 30мм – много это или нет при расстоянии между опорами 90мм и толщине образца 4мм – решать вам.

Образцы хABS достигли прогиба 40мм и, если удавалось обеспечить равномерный плавный изгиб – могли изгибаться и дальше, но лопались при малейшем резком движении.

Для того, чтобы понять, что такое прогиб на 40мм при длине образца 120 мм:

Рис 3. Фотография, демонстрирующая последние фазы испытания.

Сравнительный график представлен ниже, показания безмена округлены до сотен грамм.

Рис 4. Результаты испытаний. По горизонтали – прогиб в мм, по вертикали – усилие в граммах (округлено до сотен грамм).

Ну, а если перевести данные в предел прочности на изгиб получится 12 МПа для GL Simple, 26,5 МПа для Hardlight Hard и 37 МПа для хABS. Это несколько ниже официальных данных производителя, но это результат испытания образцов с концентраторами напряжений, и при сложном изгибе – за счет силы трения об опоры присутствовали и растягивающие образец напряжения.

В целом методика несовершенна, но в кустарных условиях другой пока не придумал.

На этом пока все, надеюсь информация окажется для кого-то полезной или сподвигнет на какие-либо аналогичные тесты и измерения.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

14
Комментарии к статье

Комментарии

13.07.2020 в 10:00
1

Вот сам давно хочу сделать подобный тест для всех имеющихся у меня полимеров. Даже начинал печатать тестовые образцы, но не довел дело до конца.

Но я думал про другую методику - закреплять тестовую пластину за один край, а за второй край тянуть на изгиб пока пластина не сломается. Все это на фоне линейки и записывать на видео, чтобы в момент слома было видно и усилие на безмене и деление линейки, до которого пластина согнулась.

13.07.2020 в 10:08
0

После своих опытов согласен с вами - именно так и надо (крепление за один край), причем тянуть не вниз, а перпендикулярно краю, меняя направление по мере изгиба.

А то у меня при больших прогибах трение об опоры убивает все... При прогибе более 20мм усилие падает не из-за того, что теряется прочность образка, а из-за трения в опорах и неправильного направления нагрузки.

13.07.2020 в 10:41
1

Ну, изменение направления усилия я не планировал :) Но да, усилие перпендикулярно плоскости тестовой пластины. Если она так и не сломается при максимальном усилии - ну значит прочность материала на высоте :) Но большинство полимеров будут ломаться, вот и засекать усилие на безмене и величину изгиба на линейке в момент излома. По идее, этих данных должно хватить на достаточно полные сравнительные характеристики - хрупкость, упругость, прочность.

13.07.2020 в 11:08
1

У разрывной машине на стенде для изгиба на краях валы небольшие, чтобы уменьшить трение. Когда-то давно, пока ещё не было ни стендов, ни оборудования, делал тесты на изгиб при помощи тензодатчика, ардуины и шагового двигателя от Wanhao :)

13.07.2020 в 11:28
1

Это важно при измерении абсолютных характеристик, а при сравнительном можно пренебречь :) Главное, чтобы условия были одинаковы для всех образцов.

13.07.2020 в 10:49
2

Мы испытываем стандартные образцы (балки, лопатки) на универсальной разрывной машине, получаем более менее достоверные данные. Но есть несколько НО - параметры сильно зависят от расположения модели при печати, условий постобработки. Интересно было бы сравнить с реальным ABS. По данным физмех испытаний они очень похожи, но поскольку ABS это термопласт, а отвержденный фотополимер это полиуретанакрилат, их свойства будут различаться

13.07.2020 в 10:53
2

Кстати, хорошая идея - провести еще испытание такого же образца, напечатанного на FDM из ABS/PLA/PETG и сравнить с результатами фотополимеров :)

30.07.2020 в 08:30
0

Интересно было бы сравнить с реальным ABS.

 https://3dtoday.ru/blogs/elrenuir/abs-filament-s-serdechnikom-iz-polikarbonata

вот тут ребята утверждают, что прочность печатного ABS 

так как прочность печатного АБС порядка 30МПа

т.е. замеренная мной прочность 37 МПа будет поболее печатного ABS.

13.07.2020 в 11:03
1

Интересное сравнение. Правда всегда считал Simple хрупким ) У нас вот что на сайте написано по этому поводу: "Смола имеет интересные механические свойства. Она имеет низкое изгибающее напряжение, что придаёт ей эластичность. Однако, в следствии не высокой прочности на изгиб, при достижении относительной деформации при изгибе в 6-12 градусов, она ломается."

Показатели, кстати, не сильно отличаются от "машинных". У нас на разрывной машине у Симпла изгибающее напряжение 7-15 МПа.

Было бы интересно сравнить гибкие полимеры, по типу Flexа. У вас он, вроде бы, был. Но под такое дело могу отправить образец. Если нужно - пишите.

13.07.2020 в 11:20
1

правда всегда считал Simple хрупким

Смотря с чем сравнивать... его правильнее назвать непрочным, а не хрупким. Кстати, если не экономить на толщине - неубиваемый фотополимер.  Стенка 2...4 мм обеспечивает достаточную прочность, а свойства пластика - стойкость к ударным нагрузкам.

Было бы интересно сравнить гибкие полимеры, по типу Flexа

Их сложно сравнить - они не разрушаются при изгибе. Только по жесткости.

Со временем сравню...

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Чёрная пятница 2020: 27.11 - 04.12

Schüler. Erster Druck auf Photon Mono X.

Дробовик производства Bandit "Чистильщик" из Borderlands 2

Первый обзор промышленного 3D принтера Creatbot PEEK 300. 3D печать в 500 градусов!

Жёсткость корпуса, влияние на печать. Blind joint, профиль 2020, Voron 1.6, QQ-S.

Наконец закончил ремонт. Новое место для работы