Скорее всего большинство знает, что прочность напечатанных изделий не одинакова во всех плоскостях. Вот я и решил узнать на сколько хорошо склеиваются слои пластика и какой пластик (из того что я имею) лучше использовать для прочных изделий.
Для тестирования я нарисовал модельки держателя, куда вставлялся тестируемый образец, и сам тестируемый брусок.
Предполагалось следующее:
Для чистоты эксперимента g-code я использовал один для печати ABS и Nylon, второй g-code для PLA и Filamentarno, меняя только температуру экструдера. Печать велась в два периметра и 12.5 процентном заполнении. Кроме прочего, я намеренно печатал с завышенной температурой.
В испытаниях принимали участие следующие пластики:
ABS FDplast
PLA FDplast
Filamentarno
ABS Classic Принтпродукт
Nylon M2 Принтпродукт
Nylon COSMIC Принтпродукт
Печатал сразу по два экземпляра
Сечение места излома 10 на 8 мм.
И так, у меня получились следующие результаты:
Прочнее всего оказался PLA пластик (что и следовало ожидать). А вот нейлон, скорее всего, плохо переносит перегрев.
А теперь почему не стоит этого делать, когда жена дома:
Изначально, я полагал, что будет достаточно полуторалитровой бутылки, но... веса оказалось не достаточно, пришлось использовать пятилитровые бутылки. При падении вода часто выплескивалась и часть комнаты стала мокрой.
Появилась информация, что в новом смартфоне iPhone 6 производитель откажется от использования Gorilla Glass и будет снабжать экран сапфировыми стеклами. Давайте разберемся на сколько же сапфир тверже и прочнее Gorilla Glass?
Прежде всего САПФИР — это не стекло вовсе!
ЧТО ТАКОЕ САПФИР
Природный сапфир (он же корунд, он же рубин) — это драгоценный минерал, отличающийся крайней твердостью. Выше сапфира располагается только алмаз. Соответственно и поцарапать его ни песком, сверлом, каким-либо абразивом без алмазной основы — НЕЛЬЗЯ. Химическая формула Al
2O
3 Драгоценные сапфиры, рубины имеют цвет благодаря природным примесям других металлов. Химически чистый сапфир абсолютно прозрачен.
КАК ПРОИЗВОДЯТ САПФИР?
Оксид алюминия очень дешевое вещество. Но это порошок или же мелкие кристаллы с дефектами, которые никому не нужны. Для получения в промышленности в специальном тигле расплавляют оксид алюминия при температуре свыше +2400 °С и заливают в форму. Но самое главное — для получения цельного крупного монокристалла его приходится крайне медленно и равномерно охлаждать в течение 70-ти дней. Малейшее отклонение от графика приводит к образованию трещин и полной негодности для дальнейшего применения.
В результате охлаждения получаются болванки весом 150кг, которые затем режутся (вероятно алмазной проволокой или лазером, по этому поводу Apple уже оформила патент:)).
НА СКОЛЬКО ПРОЧНЫЙ САПФИР?
По шкале твердости Мооса твердость сапфира 9. Высшая оценка у алмаза — 10. Сапфир очень, очень твердый. В частности сапфировые 9они же корундовые) пластины и шарики применяются в танковой броне многих стран мира для противодействия твердым подкалиберным снарядам из вольфрама.
БУДЕТ ЛИ САПФИР ЧАЩЕ БИТЬСЯ?
сапфировые болванки
Многие наивно полагают, что вместе с приобретением твердости новые экраны станут значительно более хрупкими. ЭТО МИФ!!!
Нет — сапфир ни в коем случае не будет хрупче стекла! Gorilla Glass — это специальные каленые сорта стекла, которые в самом деле хрупкие. Но стекло — это аморфное тело, не имеющее кристаллической решетки вовсе. Корунд напротив — это монокристалл с четко упорядоченными узлами, благодаря чему и появляется такая прочность. При любых условиях и тестах, ударах, изгибах, скручиваниях и т.п. сафпир ВСЕГДА (!) будет в разы прочнее любого стекла. И при этом тверже. Его старший собрат алмаз вообще крайне тяжело разрушить даже молотом (природные алмазы ювелиры раскалывают используя естественные трещины).
Порезанные заготовки сапфира - будущие экраны смартфонов
Разумеется всему есть предел, и прочности сапфира тоже. Стекло ведь не такое уж и толстое. Но в любом случае после применения сапфировых «стекол» в смартфонах можно будет говорить, что основной несущей конструкцией будет уже не корпус, а экран. Очень многое будет зависеть от толщины этого самого стекла.
БОИТСЯ ЛИ САПФИР ОГНЯ ИЛИ ЧЕГО-ТО ЕЩЕ?
Нет, сапфир не боится ни огня, ни большинства кислот щелочей или чего-то еще. По-сути (химически) это сгоревший алюминий, повторно сгореть он не может даже при нагреве. Сапфир боится только алмаза и идиотов.
ЦЕНА
Gorilla Glass стоит с конвейера 3$, сапфирная панель — 30$ и все время дешевеет. Но наверняка щедрый Apple накинет сверху еще 200-300$.
Предвосхищая ожидаемые вопросы:
— А можно ли в Айфон 6 забить гвоздь?
или
— Спасет ли сапфировое стекло от пули?
можно сразу ответить… Забить гвоздь будет проблематично — понадобится приличный молоток и, собственно, гвоздь. Примечательно, что защита телефоном с сапфировым стеклом от пули тоже определенная будет, не зря же корунд пихают в танки! Но вместо транжирства денег на новомодные игрушки купите лучше добротный стационарный комп. Он тепло шуршит, и стрелять в вас никто не будет и гвозди будете забивать куда жена попросит.
P.S. И еще раз — сапфир это НЕ СТЕКЛО!
Не забываем лайкать.
С раннего средневековья до наших дней солдаты противоборствующих сторон для защиты своей головы в бою использовали металлические шлемы различной формы и прочности. Со временем они эволюционировали в каски, обязательные к ношению солдатами во время боевых действий. При этом массовое производство данных головных уборов в нашей стране началось лишь в период Великой Отечественной войны. Возникает вопрос, насколько были прочны советские каски и способны защитить воина в бою?
По данным статистики за время Великой Отечественной войны в Советском Союзе было произведено более десяти миллионов металлических касок. Впрочем, не так важно было количество, как качество данных головных уборов. Как показала война, оно было на высоте. Дело в том, что будто предчувствуя надвигающуюся трагедию, Советское правительство еще в 1932 году, почти за десять лет до начала войны поручило Лысьвенскому металлургическому заводу, ведущего свою историю с 1785 года разработать новую металлическую каску для солдат пехоты. Задача оказалась практически не выполнимой. Каска должна была надежно защищать голову солдата от выстрела винтовки, автомата, осколков артиллерийских снарядов и шрапнели. Мало того, заказчик в лице Министерства Обороны СССР хотел, чтобы головной убор имел удобную форму, и весил не более 800 грамм для самого большого пятого размера головы. Отказаться от сложного заказа руководство предприятия не могло, и его специалисты принялись за дело. При этом необходимо отметить, что Лысьвенский металлургический завод был выбран для производства касок не случайно. В царской армии подобных металлических касок, предназначенных для защиты солдат от пулевых и осколочных ранений, не изготовлялось. В стране выпускались лишь каски для пожарных. Причем их производство осуществлялось как раз на Лысьвенском металлургическом заводе. Не удивительно, что заказ на создание касок для солдат поступило именно на это предприятие, которое располагалось на Урале вдали от театра военных действий.
Первый вариант советской каски появился в 1936 году, но он абсолютно не соответствовал требованиям заказчика. Впоследствии было выпущено еще несколько модификаций касок, но, ни одна из них не дотягивала до высоких стандартов установленных Министерством Обороны СССР. Только в 1940-м году, наконец, появился СШ-40 (стальной шлем образца 1940 года), соответствующий всем предъявленным требованиям. Предыдущие модели каски отличало низкое качество стали и практически полное отсутствие пулестойкости. К тому же каски более ранних модификаций нельзя было одевать на теплые головные уборы, что в условиях русских морозов являлось существенным недостатком. В каске 1940-года было усовершенствовано подтулейное устройство, а также механизм амортизации. Но главным оказалась разработка углеродистой кремний-марганцево-никелевой стали, получившей уловное обозначение И-1. Именно ее применение позволило добиться необходимой пулеустойчивости.
Сразу после появления первых опытных образцов каски начались ее испытания на соответствие требованиям заказчика. Оказалось, что каска, выполненная из броневой стали И-1 толщиной 1,2 миллиметра являлась надежным средством защиты от пуль и осколков артиллерийских снарядов. Данные характеристики стального шлема были подтверждены с помощью отстрела из 3-х линейной винтовки, а также пистолетов марки «Наган» и «ТТ». В ходе первых испытаний в тире завода в стальной шлем стреляли с расстояния 10 метров из винтовки Мосина, рассчитанной на дальность стрельбы от 800 до 1000 метров, а также из «нагана». Испытания новая каска с честью выдержала. Затем на полигоне стальной шлем расстреляли из автомата ППШ с дистанции 115 метров, результат также оказался удовлетворительным. Данные испытаний аккуратно заносились в соответствующие журналы и сохранились до наших дней. Одновременно, новую советскую каску сравнили с аналогичными стальными шлемами, стоящими на вооружении армий Германии, Швеции и Италии. При этом отметить, что к началу войны у немцев было несколько модификаций стальных шлемов, но как показали натурные испытания, все они существенно проигрывали СШ-40 в пулестойкости, а также легкости и возможности использования в зимних условиях. Самое интересное, что во время войны сталь для каски, как и ее форму неоднократно пытались усовершенствовать, но добиться характеристик лучших, чем у стали И-1 и более оптимальной формы, чем у СШ-40 так и не смогли. Данный факт был зафиксирован после войны специальной комиссией Министерства Обороны СССР.
Металлы использовались человеком еще на заре цивилизации. Одним из первых известных была медь, благодаря своей легкости в обработке и широкой распространенности. Археологи находили в процессе раскопок тысячи медных изделий. Прогресс не стоит на месте, и вскоре человечество научилось производить прочные сплавы, чтобы изготавливать оружие и сельскохозяйственные инструменты. По сей день эксперименты с металлами не прекращаются, так что стало возможным выявить, какой самый прочный металл в мире.
Итак, самый прочный металл ‒ это иридий. Получают его путем выпадения осадка от растворения платины в серной кислоте. По прошествии реакции вещество приобретает черный цвет, в дальнейшем в процессе различных соединений может менять цвет: отсюда и название, в переводе означающее "радуга". Иридий открыли в начале XIX века, и с тех пор было найдено всего два способа растворить его: расплавленная щелочь и перекись натрия.
Иридий очень редко встречается в природе, в составе земли его количество не превышает 1 к 1 000 000 000. Вследствие этого, одна унция материала стоит как минимум 1000 долларов.
Иридий широко применяется в разных сферах деятельности человека, особенно в медицине. Из него производят глазные протезы, слуховые аппараты, электроды для мозга, а также специальные капсулы, которые вживляют в раковые опухоли.
По теории ученых, столь малое количество вещества говорит о том, что оно имеет инопланетное происхождение, а именно, принесено каким-либо астероидом.
Другой самый крепкий металл в мире, наименование которого произошло от названия нашей страны. Впервые его обнаружили на Урале. Вернее там нашли платину, в составе которой русские ученые позднее выявили новый металл. Это было 200 лет назад.
Благодаря своей красоте рутений нередко применяется в ювелирном деле, но не в чистом виде, ведь он очень редок
Рутений относится к благородным металлам. Он обладает не только твердостью, но и красотой. По твердости он лишь немного уступает кварцу. Но при этом он весьма хрупкий, его легко раскрошить в порошок или разбить, уронив с высоты. Кроме того, это самый легкий и прочный металл, его плотность едва ли составляет тринадцать граммов на сантиметр в кубе.
При всем своем плохом сопротивлении ударам рутений прекрасно противостоит высоким температурам. Чтобы его расплавить, необходимо нагреть более чем до 2300 градусов. Если сделать это при помощи электрической дуги, вещество может перейти сразу в газообразное состояние, миновав стадию жидкости.
В составе сплавов его применение чрезвычайно широко, даже в космической механике, к примеру, сплавы металлов рутения и платины были избраны для изготовления топливных элементов для искусственных спутников Земли.
Первым на Земле этот металл открыл шведский ученый Экеберг. Но выделить его в чистом виде химику так и не удалось, с этим возникли трудности, поэтому он и получил название греческого героя мифов, Тантала. Активно использоваться тантал начал лишь в период Второй мировой войны.
Тантал ‒ твердый долговечный металл серебристого цвета, при обычной температуре проявляет мало активности, окисляется лишь при нагреве свыше 280°С, а плавится лишь при почти 3300 Кельвин.
Невзирая на свою прочность, тантал довольно пластичен, приблизительно как золото, и работа с ним не вызывает затруднений
Допускается использование тантала в качестве заменителя нержавеющих сталей, срок службы может отличаться на целых двадцать лет.
Также тантал применяется:
Этот металл считается биогенным, значит, способен положительно влиять на живые организмы. К примеру, количество хрома регулирует уровень холестерина. Если хрома в организме меньше шести миллиграммов, то это приводит к резкому увеличению холестерина в крови. Получить ионы хрома можно, к примеру, из перловки, утятины, печёнки или свёклы.
Хром тугоплавок, не реагирует на влагу и не окисляется (только при нагревании выше 600°С).
Металл активно используют для создания хромированных покрытий, зубных коронок
Этот долговечный металл ранее назывался глюцинием, потому что люди отметили его сладковатый вкус. Кроме того, у этого вещества еще много удивительных свойств. Он неохотно вступает в химические реакции. Чрезвычайно прочен: опытным путем установлено, что бериллиевая проволока толщиной в миллиметр способна удержать на весу взрослого человека. Для сравнения, алюминиевая проволока выдерживает лишь двенадцать килограммов.
Бериллий очень ядовит. При попадании в организм он способен заменять магний в костях, это состояние носит название бериллиоз. Он сопровождается сухим кашлем и отечностью легких, может привести к смерти. Ядовитость, пожалуй, единственный существенный недостаток бериллия для человека. В остальном же у него масса плюсов и масса способов применения: тяжелая промышленность, ядерное топливо, авиация и космонавтика, металлургия, медицина.
Бериллий очень легок, в сравнении с некоторыми щелочными металлами
Этот прочный металл еще более дорогой, чем иридий (а уступает лишь калифорнию). Однако применяется он в таких областях, где важнее результат, чем затраты на него: для производства медицинского оборудования в самые лучшие мировые клиники. Кроме того, может использоваться для изготовления электрических контактов, деталей измерительной техники и дорогих часов вроде "Ролекс", электронных микроскопов, военных боеголовок. Благодаря осмию они становятся прочнее и выдерживают более высокие температуры, вплоть до экстремальных.
Осмий не встречается в природе самостоятельно, только в паре с родием, так что после добычи предстоит задача разделить их атомы. Реже встречается осмий в "комплекте" с платиной, медью и некоторыми другими рудами.
В год на планете вырабатывается лишь несколько десятков килограммов вещества
Этот металл обладает очень прочной структурой. Сам он беловатого цвета, а при измельчении в порошок становится черным. Металл очень редок и добывается в совокупности с другими рудами и минералами. Концентрация рения в природе ничтожно мала.
Из-за невероятной дороговизны вещество используются лишь в случаях крайней необходимости. Ранее его сплавы благодаря своей жаростойкости использовались в авиации и ракетостроении, в том числе для оснащения сверхзвуковых истребителей. Именно эта сфера и была основным пунктом мирового потребления рения, сделав его материалом военно-стратегического назначения.
Из рения делают нити накаливания и пружины для измерительных приборов, самоочищающиеся контакты и специальные катализаторы, необходимые для получения бензина. Именно это в последние годы повысило спрос на рений в разы. Мировой рынок готов буквально сражаться за этот редкий металл.
Во всем мире есть лишь одно его полноценное месторождение, и находится оно в России, второе, гораздо меньше, - в Финляндии
Ученые изобрели новое вещество, которое по своим свойствам может стать прочнее известных металлов. Его назвали «Ликвид-металл». Эксперименты с ним начались совсем недавно, но он уже зарекомендовал себя. Вполне возможно, в скором времени «Ликвид-металл» потеснит так хорошо известные нам металлы.
Как известно на сварочный шов возлагаются большие надежды. При сварке различных конструкций, изделий рассчитывают нагрузку на шов и проводят тесты перед серийным выпуском. Тестируют на излом, сжатие, растяжение и усталость металла в различных температурных режимах. Создают условия в которых будет эксплуатация деталей конструкций. Что касается ремонта в различных погодных условиях то проводить различные опыты довольно затруднительно за отсутствие специального оборудования.
В таких случаях наша надежда опирается на умение варить и определенные знания в области электродов и свариваемых металлов. В различных справочниках по сварке можно найти информацию о швах. Так же существует ГОСТ 5264-80 где можно найти нужный нам стык. Это касается простых конструкций из стали, железоникелевых и никелевых сплавов. Трубы свариваются швом совсем по другому ГОСТ 16037-80.
Рассмотрим пример по конструкционной стали. Варить будем электродом МР-3 арсенал.
Максимальное допустимое значение нагрузки 430 МПа. При условии если правильно сварим. Металл возьмем из паспорта Ст3. Его характеристики.
Как видим максимальное значение 490 МПа нагрузки. Толщину возьмем 3мм и будем варить шов как на рисунке.
Теперь рассмотрим само соединение Т6.
Видим что катет превосходит толщину металла примерно на оду третью. Тем самым мы уравниваем максимальное значение нагрузки на шов . В данном примере 490МПа. На видео проведен тест такого соединения.
Практика показывает что сварка выдерживает куда более сильные нагрузки чем сама сталь. Бывает что перегревают свариваемое место и происходит ослабление структуры что приводит к излому. Так как пластичность шва берет на себя часть внутреннего напряжения, то старайтесь варить с отрывом на тонком металле. Сам лично не раз прожигал. Особенно когда кроме диаметра тройки нет ни чего. А варить приходилось сталь 1,5мм в толщину и то в труднодоступных местах.
Что касается трубопровода самое главное отсутствие дефектов в наплавленном металле. Иначе малейшая трещина со временем приводит к аварии. Техника проварки шва ведется непрерывно за исключением смены электродов. Бывают не поворотные стыки и приходится работать с зеркалом. Если трубы под давлением то нагрузка распространяется на стенки трубопровода. Так как структура металла в зоне свари не однородна. Такие места подвергаются растяжению (раздуваются). К примеру зимой часто происходят аварии на трубопроводе по водоснабжению и отоплению.
По этому на вопрос, сколько может выдержать сварочный шов после сварки электродами, мы разобрали на одном примере. Если хотим достичь хороших результатов и не боятся что сварка лопнет по шву то пользуйтесь ГОСТами. Несколько из них я упомянул ранее. Что же касается качества сварки в зимний период это отдельная тема и более сложные требования к техпроцессу.
Справочник сварщика стр 353 расчет сварочных соединений на прочность.
Скачать книгу spravochnik_svarsh.djvu
Скачать программу (Оф сайт).
