ОБРАБОТКА

ОРГАНИЧЕСКОГО СТЕКЛА

Автор: неизвестен

Органическое стекло, или, как его еще называют, плексиглас, — это прекрасный материал. Он легко обрабатывается. Его можно пилить, строгать, точить обычным резцом на токарном станке, выдавливать, выдувать... Детали из этого материала легко и прочно склеиваются. Да так, что даже линии склейки получаются прозрачными, почти незаметными. Однако есть у этого материала свои особенности, которые весьма полезно знать при его обработке. Расскажем о них. Органическое стекло обладает рядом положительных качеств: при нагревании размягчается, легко прессуется, хорошо обрабатывается на станках и всеми слесарными инструментами, поэтому широко применяется в производстве при изготовлении декоративно-художественных изделий.

Способы резания органического стекла

Листовой материал, конечно, можно пилить ножовкой по металлу, но это слишком хлопотно. Да и шов получается низкого качества. Чтобы поправить дело, пользуются специальными самодельными крупнозубыми ножовочными полотнами. Но лучше всего применять резаки. Резак — это, по существу, пила, имеющая только один зуб. Затачивают его на наждаке из куска ножовки (сталь Р9, Р18) и забирают в ручку по руке. На лист оргстекла кладут стальную линейку и проводят резаком несколько раз, пока материал не будет прорезан наполовину. Дальше его просто ломают, а край излома зачищают обычным столярным фуганком. Очень удобен для этой цели самодельный фуганок, состоящий из рашпиля с двумя ручками, а можно и просто — циклей, сделанной из куска старой фрезы с ровной прямоугольной гранью. Есть еще один прием циклевки — при помощи осколка обычного стекла. Плоскость его касается обрабатываемой кромки — в этом случае поверхность получается совсем прозрачной. Оргстекло можно резать и на циркульной пиле обычными фрезами для металла толщиной 0,5—1 мм. Правда, во время работы они быстро нагреваются, материал начинает дымиться, а обработанная поверхность получается шершавой, вспененной. По этой причине получить прямолинейный срез очень трудно. Но если фрезу охлаждать, такого не произойдет. Приспособьте для этого обычную бутылку, расположив ее по одну из сторон фрезы и наполнив водой. Воду подавайте по пластиковому шлангу диаметром 2-3 мм. 0,5 л хватит на час работы. В перерывах шланг можно зажимать бельевой прищепкой. Водяное охлаждение повышает производительность в 2—3 раза. Но самое главное, получается очень ровная полупрозрачная поверхность. Если же фрезу отполировать, а зубья заточить с применением оселка, то можно получить и совсем прозрачную. Резать листы органического стекла удобно с помощью специального ножа-резака, изготовленного из старого ножовочного полотна

Режущую кромку вытачивают на обычном наждачном камне. Ручку резака обматывают проводом типа МГШВ сечением 0,50-75 Рмм2, а затем изоляционной лентой. Лист органического стекла кладут на стол или доску с гладкой поверхностью, а затем, приложив к стеклу линейку, несколько раз проводят острием ножа по линии отреза. Края листа на разрезе получаются гладкими и часто не требуют дополнительной обработки. При предварительной разметке листа нужно учитывать, что ширина борозды должна быть равна толщине полотна ножовки. Фигурные детали из листового органического стекла можно вырезать обычным лобзиком. Относительно невысокая температура плавления органического стекла позволяет резать его следующим образом. В лобзик вместо пилки вставляют нихромовую проволочку диаметром около 0,5 мм, к концам которой подводят напряжение 3—4 В от понижающего трансформатора (лобзик должен быть с деревянной рамкой или же с изолированными зажимами). В месте соприкосновения с нагретой проволокой органическое стекло будет плавиться. Этим способом можно вырезать пластинки любой формы. Подавать большее напряжение не рекомендуется, так как при перегреве органическое стекло воспламеняется. Вырезать из органического стекла различные фигурные детали можно с помощью нагретой проволоки диаметром не более 0,5 мм из сплава высокого сопротивления (никелин, нихром и т. п.), к которой привязан.

Для нагрева проволоки можно использовать постоянный или переменный ток напряжением 6-12 В.

Полировка

Полностью обойтись без этой операции порой невозможно. Но прежде чем к ней приступить, поверхность хорошо подготавливают — сошлифовывают мелкой наждачной бумагой все неровности. Делать это лучше с водой. Ручная полировка производится куском фланели или старого шерстяного одеяла, предварительно смазанных полировочной пастой. Заканчивают полировку куском той же ткани, но совершенно чистой или смазанной маслом. Работа пойдет быстрее, если использовать полировочный круг, закрепленный на валу обычного наждачного точила. В простейшем случае это может быть пакет кружков из байки, фетра или сукна, зажатых между двумя шайбами. Для полировки круглых изделий пользуются мягким кругом, для более плоских — жестким. Одним, смазанным полировальной пастой, ведут полировку, другим, чистым, наводят окончательный глянец. Если линейная скорость полировочного круга слишком высока — около 10 м/с, — возможен местный перегрев поверхности изделия, материал будет пузыриться, а исправить этот дефект довольно трудно.

Сверление органического стекла

При сверлении органического стекла необходимо иметь в виду, что сверло затягивает в материал и заедает. Для устранения этого необходимо применять сверла, отвечающие следующим техническим требованиям: угол подъема канавки — 17°, угол заострения — 70°, угол задней заточки — 4-8°. Обычные, стандартные сверла из быстрорежущей стали могут применяться при сверлении отверстий диаметром 4-5 мм. Во избежание перегрева оргстекла и забивки сверла стружкой его периодически поднимают и очищают. При сверлении тонких листов, чтобы избежать выкрашивания и заедания, применяют сверла с углом при вершине 55—60°, а для сверления толстых листов угол у сверла может быть 90°. Сверление органического стекла возможно на вертикально-сверлильных станках или с помощью переносных ручных дрелей. Материал для сверления закрепляют зажимами или в тисках.

Склеивание органического стекла

Оргстекло чаще всего клеят дихлорэтаном — либо чистым, либо с растворенной в нем стружкой. Но дихлорэтан — яд. Поэтому работать с ним можно только в помещении с хорошей вентиляцией. И уж, конечно, чтобы поблизости не находились пищевые продукты. Склеиваемые поверхности смазывают дихлорэтаном и сжимают так, чтобы выдавились пузырьки воздуха. Место склейки схватывается в течение нескольких минут. Во многих случаях изделия из органического стекла состоят из отдельных деталей, которые при монтаже склеивают. Основные виды соединения при склеивании органического стекла — это соединение внахлестку, на ус, встык, в шпунт и с накладкой. Правильный выбор клея и метода склеивания обеспечивает необходимую прочность изделия и не портит его внешний вид. Например, при склеивании внахлестку следует стремиться к тому, чтобы нахлест был не менее 4-кратной толщины склеиваемого стекла. При склеивании на ус ширина уса должна быть не менее 3-кратной толщины материала. Склеивание встык и на ус требует тщательной подгонки склеиваемых поверхностей и т. д. Склеенные изделия зажимают струбцинами или туго обвязывают и в таком состоянии выдерживают не менее 3 ч. Клей готовится следующим образом: в 100 г дихлорэтана при интенсивном помешивании растворяют 2-5 г стружки органического стекла при комнатной температуре в течение 25-30 мин. Затем раствор оставляют для дальнейшего набухания стружки. Чтобы ускорить процесс, раствор периодически перемешивают. После приготовления клей выдерживают не менее 2—3 суток. Клеевой раствор наносят на обе склеиваемые поверхности равномерным движением кисти в одну сторону. Необходимо следить за тем, чтобы не было не промазанных клеем участков и пузырьков воздуха.

Формообразование

При температуре 110-135° С оргстекло становится пластичным и гнется под собственным весом. Но если температура чуть ниже — материал становится хрупким, чуть выше — появляются пузырьки, ухудшающие качество. Потому, разогревая оргстекло на противне в духовке газовой плиты, руководствуйтесь показаниями термометра. Точность его порой невелика. Проверьте на пробном куске материала, на какой отметке появятся первые пузырьки. Для формовки достаточно иметь деревянный пуансон и фанерную (10 мм) матрицу. Отверстие матрицы должно повторять контур изделия в плане с припуском на толщину обрабатываемого материала. Чтобы на изделии не оставалось следов от текстуры дерева, смажьте пуансон и края матрицы казеиновым клеем. Когда клей высохнет, всю поверхность зачистите шкуркой. Формовку лучше всего выполнять вдвоем на полу, подстелив кусок фанеры, чтобы не испортить линолеум или паркет. Работающий с разогретым оргстеклом должен надеть на руки теплые шерстяные или хлопчатобумажные перчатки, а сверху брезентовые рукавицы. Напоминаем: никакие синтетические изделия здесь неприменимы — они легко плавятся и могут стать причиной тяжелых ожогов). Когда кусок оргстекла разогреется, его быстро вынимают из духовки и кладут на матрицу. Ваш помощник, не мешкая, берет пуансон, слегка нажимает на него, фиксируя в нужном положении, а затем встает на него ногами. Примерно через 5—10 мин готовую деталь можно вынуть, удалить излишки материала и приступить к дальнейшей обработке. В тех случаях, когда необходимо изготовить деталь в виде полушария, вместо пуансона можно применить сжатый воздух. Штамп в этом случае представляет собой матрицу и основание со штуцером. Между ними прокладывается заготовка. Пластина оргстекла устанавливается между матрицей и основанием и стягивается винтами. Штамп нагревают в духовом шкафу до размягчения оргстекла. Затем его быстро вынимают, надевают на штуцер шланг и подают воздух под давлением. Для этого вполне пригоден автомобильный насос. Цилиндр из плоского листа проще всего получить, используя в качестве формообразующего элемента отрезок трубы. Взяв за проволочное кольцо разогретую заготовку, втяните ее в отверстие трубы и оставьте там до полного остывания. При изготовлении элементов оформления витрин, учебно-наглядных пособий и различных приборов из органического стекла требуются всевозможные уголковые кронштейны, обечайки корпусов приемников, измерительных приборов и т. п. Полоски органического стекла можно согнуть с помощью нагретого жала электропаяльника с прямым стержнем. Предварительно его тщательно очищают от окалины, при работе стержень плотно прижимают к поверхности материала по линии гибки, прогревают до появления характерного треска (органическое стекло начинает гореть), затем, перемещая стержень вдоль линии гибки, удаляют материал примерно на одну треть толщины. К этому времени материал оказывается достаточно прогретым, и его можно гнуть руками или с помощью металлических угольников, положив заготовку торцом на плоскую поверхность. Для сохранения формы заготовку выдерживают в согнутом виде до полного остывания материала. Этот способ гибки хорош тем, что материал детали нагревается практически только в небольшом объеме вблизи линии изгиба, поэтому вся остальная часть остается ровной.

Изготовление цилиндров из органического стекла

Для изготовления цилиндров используют прозрачное или цветное органическое стекло толщиной 5-6 мм. По заданному размеру подбирают металлическую трубу. Вырезают нужных размеров лист органического стекла, протирают его поверхность содой и закрепляют с помощью металлических лент, как показано на рисунке

Приспособление состоит из двух деревянных брусков (подвижного и неподвижного), металлической трубы, паяльной лампы и четырех стягивающих хомутов. Металлическую трубу, на которой закреплен лист оргстекла, нагревают с двух сторон паяльной лампой, постепенно передвигая брус по окружности, сгибая лист органического стекла. Температура трубы — 90-10° С. Как только край согнутого оргстекла соединился с противоположным краем, нагревание трубы прекращают, остужают до 18—20° С и снимают готовый цилиндр.

Окраска органического стекла

Прежде чем приступать к этой операции, наведите окончательный глянец. При помощи кислородно-ацетиленовой горелки обработайте поверхности изделия, оплавив неровности. При этом не забудьте почаще делать перерывы, чтобы материал не перегрелся и в толще его не началось образование пузырьков.
Окрашивать плексиглас проще всего нитроэмалями. Они хорошо держатся на поверхности. Можно красить с наружной и с внутренней стороны изделия. Иногда для декоративных целей (вывесок, рекламных щитов) применяют обработку, называемую сколом. Ее выполняют остро заточенным зубилом, которым работают так же, как стамеской. Материал остается прозрачным, но его поверхность приобретает свойство рассеивать световые лучи и напоминает изморозь на окне. Известно несколько способов окраски органического стекла.

1. Лак для поверхностной окраски органического стекла: острым ножом или драчевым напильником настругивают опилки от обрезка оргстекла, а затем растворяют их в уксусной эссенции, на 6 ч. эссенции берут 1 ч. опилок. Когда опилки полностью растворятся, в раствор добавляют пасту для заправки шариковых авторучек. От пасты и ее количества зависит цвет лака. Приготовленный лак наносят на поверхность оргстекла. Лак, растворяя оргстекло и смешиваясь с ним, окрашивает его.

2. В качестве красителя используется цапонлак, который выпускается красного, зеленого, синего, фиолетового, черного и других цветов. В эмалированную или стеклянную ванночку наливают лак нужного цвета, погружают в него оргстекло и выдерживают там от нескольких секунд до 15 минут — все зависит от желаемого оттенка окраски. Чтобы получить относительно темный цвет, оргстекло можно погружать в ванночку несколько раз, каждый раз давая лаку высохнуть. Поскольку цапонлак растворяет оргстекло, окрашенная поверхность получается очень прочной, хорошо полируется и не выцветает.

3. 0,5 г анилинового красителя растворяют в метиловом спирте, полученный раствор наливают в плоскую эмалированную ванночку и ставят ее в кипящую воду. Поскольку температура кипения спирта около 70° С, краситель вскоре закипит. Окрашиваемое оргстекло предварительно подогревают в кипящей воде, а затем опускают в ванночку с красителем. Вследствие диффузии краситель проникает в поверхностный слой оргстекла и в дальнейшем не смывается.

4. В глубокую стеклянную, эмалированную или фарфоровую банку наливают красильный раствор, который приготовляют из 5 г красителя для ацетатного шелка, 2-3 г стирального порошка «Новость» и 20 г бензилового спирта, которые смешивают до образования однородной пасты. Затем пасту разбавляют горячей водой до 1 л, температура раствора должна быть около 80° С. Окрашиваемую поверхность оргстекла тщательно очищают бензином и после непродолжительной сушки опускают оргстекло на 10-15 мин в раствор моющего средства «Универсал» (около 1 г на 1 л воды). Температура раствора должна быть в пределах 50—60° С. Затем оргстекло ополаскивают в холодной воде и сразу же переносят в раствор для крашения.
Продолжительность окрашивания зависит от желаемого оттенка и в среднем составляет около 15 мин, все это время раствор нужно постоянно перемешивать.

Апрель 2003 г.