Попытка инструментального сравнения характеристик различных фотополимеров.

pl32
Идет загрузка
Загрузка
13.07.2020
2716
10
печатает на RK-1
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

Погрузочные работы

Hello World

Эволюция 3DeLorean

Обзор на пластики Lider-3D ABS и PETG

Термокамера безрукого, или как из палок что-то натворить ч.2

Тест-обзор пластика фирмы "CYBERFIBER"