Приспособление для испытаний на прочность

Почти одновременно с появлением 3D-принтера у меня возник интерес к проверке и сравнению различных напечатанных структур (прочность пластиков, спекаемость слоев, степень анизотропии и т.д.). Да, на просторах Интернета можно кое-что найти, но все равно информации очень мало, а подавляющий объем этой информации сгенерирован любителями и энтузиастами. Поиск по научной литературе показал, что серьезных испытаний на специальном оборудовании очень мало. Уточню, что это касается только термопластов, по металлам можно найти огромное количество научных работ. Оно и понятно, вероятнее всего промышленность не видит особого смысла развивать 3D-печать термопластами, ну разве что высокотемпературными. Хотя, здесь я могу ошибаться)) Решено было внести свою долю в общий объем любительских испытаний)

Мой интерес плавно перерос в желание собрать себе что-то наподобие простенькой разрывной машины. Для начала решил ограничиться только испытаниями филамента, а уже затем переходить на печатные образцы. Получилось нехитрое приспособление, собранное из того, что нашел в сарае. Докупил только динамометр и талреп. Вот общий вид приспособления.

Позиция 1 – кистевой динамометр. Заявленный интервал измерения 0 – 90 кг. Выбрал его, а не кухонные весы потому, что он отображает на экране максимальное показание после снятия нагрузки.

Позиция 2 – захваты для филамента (нить диаметром 1,75 мм). Белые накладки напечатаны из PLA пластика, на них наклеена наждачная бумага. Захваты соединяются с динамометром и талрепом с помощью шпагата.

Позиция 3 – талреп с резьбой М8 для создания усилия.

При проектировании приспособления основной задачей ставил достижение максимальной точности в домашних условиях. В итоге можно отметить следующие преимущества:

- Динамометр с фиксацией максимального значения;

- Образец в захватах крепится через наждачную бумагу, что позволяет надежно фиксировать образец без проскальзывания. Отмечу, что применение наждачной бумаги распространено при испытаниях неметаллических материалов.

- Благодаря наждачной бумаге не требуется сильная затяжка винтов захватов. Это позволяет максимально снизить величину паразитных напряжений, возникающих в образце в районе захватов. Я затягивал так: до упора «от руки», а затем чуть-чуть ключом (примерно на половину оборота).

- Захваты с динамометром и талрепом соединены через шпагат, обеспечивающий хорошую подвижность захватов и самоцентрирование образца относительно нагрузки. Это исключает возможность паразитного нагружения образца изгибающими или крутящими моментами.

Все это позволяет в домашних условиях максимально приблизиться к нагружению образца чистым растяжением.

Есть и недостатки:

- Точность динамометра. У меня нет возможности проверить показания динамометра на профессиональном оборудовании. А просто взвесить мешок крупы или блины от штанги из спортзала для меня не вариант. У таких «методик проверки» погрешность может быть выше, чем у динамометра. Поэтому приходится верить на слово тем цифрам, которые отображаются на экране.

- Отсутствие плавности нагружения. Я нагружаю образец вручную, просто затягивая талреп. Да, я делаю это медленно и стараюсь избегать рывков. Но идеальной плавности вручную не добиться.

Про методику испытаний я уже писал тут, а первые результаты испытаний публиковал здесь (испытаны PLA пластики различных производителей). Поэтому сейчас приведу лишь пару фото.

Обратите внимание на то, как искривился образец после испытаний. В статье с результатами я говорил о том, что большинство образцов после испытаний стали очень мягкими. Это можно наглядно увидеть на видео в конце этой статьи.

На видео краткий обзор приспособления, демонстрация испытаний и свойства образцов после испытаний.

На этом пока все.