Расход ламината на 1 м2: Расход ламината при укладке | Сколько м2 нужно купить на обрезки

Загрузите и откройте калькулятор. Ячейки голубого цвета показывают, что они являются входными ячейками. Вы должны ввести параметр в соответствии со спецификациями работы, для которой вы хотите рассчитать стоимость.

Количество: Введите количество ламината в кг для одного цикла. Как правило, количество менее 100 кг не является коммерчески выгодным для производства, и оптимизация затрат достигается при количестве 25 тонн, поэтому диапазон входных значений сохраняется от 100 кг до 25000 кг.

Ширина повтора / раскрытия: Это размер одинарного изображения. 100 X 100 можно взять в случае рулонной формы для ламината без печати или когда размер задания неизвестен.

No Of Cylinders: Стоимость баллона включена, если ни один из цилиндров не введен. Если 0, то стоимость баллона не включена.

Количество повторов/поперек страниц: они определяют окружность и ширину цилиндра, соответствующие требованиям печатной секции.

Подложка и микрон: Введите значение в соответствии со структурой ламината.

Чернила и г/м²: Введите г/м2 сухих чернил в зависимости от дизайна. Если ни один из цилиндров не равен нулю, введенное здесь значение не влияет на калькуляцию, поэтому вы можете ввести только 1

Ниже приведены результаты, полученные с помощью этого калькулятора

1. Стоимость за кг ламината заданной структуры
2. Стоимость одного пакета или одного листа указанной ширины повтора и раскрытия
3. Пакет/одинарный Вес и количество пакетов на кг ламината
4. Разбивка затрат – увеличение в процентах в графической форме

Мы приветствуем ваши отзывы на [email protected]. Если вы хотите, чтобы мы разработали аналогичную модель затрат для других продуктов или хотите, чтобы модель затрат учитывала стоимость сотен SKU менее чем за минуту, вы можете написать нам.

Раджеш Модвадия

Раджеш Модхвадия — консультант Business Solution Group

Раджеш Модхвадия имеет степень магистра делового администрирования Университета Гуджарата и имеет около 30 лет опыта работы в полиграфической и упаковочной промышленности в сфере продаж и маркетинга. Он увлечен разработкой систем и моделей, полезных для повышения эффективности организации.

Основные числа и расчеты для композитов

Обновлено: 21 февраля 22

Автор: Крис Роджерс

ПРИМЕЧАНИЕ. Это все еще вычитывается, проверяется и может быть сильно изменено, чтобы сделать его более понятным. Однозначно WIP!

Эта статья представляет собой обзор основных свойств композитных ламинатов и отдельных пластин, из которых они состоят. Это должно помочь в обсуждении свойств композитов как с инженерами, так и с производителями, и стать основой для разработки композитов.

Сначала немного о том, что делает композитные материалы особенными и сложными. Металлы и пластмассы почти одинаковы на всем протяжении и в любом направлении. Подобные материалы называются «гомогенными», потому что они сделаны из одного и того же материала одинаковым образом, и «изотропными», потому что независимо от того, как вы толкаете или тянете, свойства примерно одинаковы. Это значительно упрощает моделирование и проектирование. Композиты не очень!

«Композит с полимерной матрицей, армированный волокнами» представляет собой комбинацию двух (или более) различных материалов. Первый представляет собой полимер (пластик, смола и т. д.), который является однородным и изотропным. Эта полимерная матрица связывает воедино второй неоднородный волокнистый армирующий материал. Поскольку отдельные волокна представляют собой длинные тонкие маленькие цилиндры, они имеют «направленный» компонент, влияющий на их вклад в свойства композита. Эта направленность может сделать композит намного прочнее в направлении волокна, но таким же прочным, как смола в других направлениях. Такой материал называется «анизотропным» или, в большинстве случаев, «ортотропным» материалом, поскольку свойства различаются в зависимости от оси измерения.

Однородный компонент композита называется «матрица» – клей. Неоднородный волокнистый материал называется «армированием». Вы увидите, что слова «матрица» и «армирование» используются часто. Не стесняйтесь думать об этом как о «смоле» и «волокне», если это звучит более очевидно, потому что именно так вы будете называть их при создании вещей.

Композитные детали обычно состоят из нескольких слоев (слоев) армирования и смолы, которые вместе называются «ламинат». Если каждый слой содержит только волокно в одной ориентации (или распределении ориентации), он называется «слоем». Многие ламинированные листы складываются именно так, чтобы получился ламинат. Ламинаты отформованы в виде частей.

Итак, как мы можем говорить о том, сколько того, что находится где? Важно соотношение количества волокна и количества смолы в заданном объеме, равно как и ориентация волокон. Вы бы говорили о ламинате, имеющем определенный объем волокна и смолы, причем волокно направлено в определенном направлении (направлениях). Часто эти объемы описываются в виде пропорций или дробей, о которых мы поговорим ниже. Чтобы сделать это несколько запутанным, большую часть времени производители и строители будут иметь дело с названиями вещей, основанными на весе. Вес смолы и волокна измерить гораздо проще, а материалы обычно указываются по весу.

СОДЕРЖАНИЕ

• Определения
• Плотность
• Репрезентативные объемы
• Правило смесей
• AREAL Weight
• Фракция
• Оценки толщины ламината
• Фракция
• . Оценки толстых ламината
• Fired
• . Оценки толстых ламината
• Fired
• .
• Сбалансированные ламинаты
• Сбалансированные, симметричные и квазиизотропные!
• Ресурсы
• Бесплатные или дешевые инструменты анализа

Определения

Очень быстро, вот некоторые термины, используемые для описания композита, их определения и синонимы!

• Волокно: также известное как «армирование» — такое как электронное стекло, углерод или лен.
• Смола: также известная как «матрица» или «полимер» — это «клей», скрепляющий волокна. Обычно эпоксидная смола, полиэстер или винилэфир для термореактивных композитов. Также существует множество термопластичных матричных материалов.
• Композит: волокно + смола — обычно все смешивают вместе и сплющивают, чтобы он был однородным и не содержал большого количества воздуха.
• Ламинат: Композит, в котором определенный набор армирующих элементов или определенный вес направлены в определенных направлениях.
• Пластина: также известная как «слой» — один из слоев ламината, часто сделанный из материала, направленного только в одном направлении.

Плотность 

Определение: Плотность – это масса на единицу объема материала.

В производстве композитов масса или вес являются типичным способом описания деталей. Только смола (до застывания!) измеряется в объеме – и то лишь иногда. Вы говорите: «Эта деталь требует 1,2 л смолы», но не говорите: «В этой детали 1,5 кг волокна и 1,2 л смолы». Вы только что сказали, что деталь весит 3 кг! 92

Представительские объемы

Свойства многослойного композита зависят как от свойств волокна, так и от смолы. Сумма, которую каждый вносит в целое, в значительной степени зависит от его относительного объема в композите. Если мы разделим многослойный композит на отдельные «ламинаты», каждый из которых представляет собой слой общего «ламината», мы сможем рассмотреть каждый по отдельности. Для каждой пластины/слоя мы можем посмотреть на теоретический «репрезентативный объем», который включает волокно («армирование») и смолу («матрица»).

Вот пример репрезентативного объема пластинки с большим количеством смолы и небольшим количеством волокна. Волокно составляет определенную долю объема. Представив весь объем волокна отдельно от всего объема смолы, мы можем визуализировать «объемную долю волокна». Тут немного: всего 0,18! Это самый нижний предел диапазона, который обычно можно найти в термореактивных композитах – подробнее об этом ниже.

Механические свойства композита зависят от сочетания свойств волокна и смолы… и от направления нагрузки. В целях анализа репрезентативному объему обычно присваивают пронумерованные ортагональные оси, независимо от анализируемого ламината большего размера. Это «1» по оси волокна, «2» в поперечном направлении и «3» в направлении «вверх». Вы увидите, что это обозначение используется в расчетах анализа ламината.

Правило смесей

Вы можете (теоретически!) рассчитать свойства композита, взвесив свойства волокна и смолы по их относительным объемам. Это называется подходом «правило смесей», потому что он основан на простой взвешенной смеси компонентов композита. Результаты, которые вы получаете таким образом, являются лишь приблизительными результатами, которые вы получили бы, если бы измерили реальный репрезентативный ламинат. Композиты сложно проектировать, поэтому всегда важно проверять свои оценки с помощью реальных испытаний материалов. А также – наймите опытного композитного инженера!

Таким образом, для любого заданного свойства слоя «X» вашего волокна ( X_волокно ) и смолы ( X_resin ) с объемной долей волокна V_волокна и объемной долей смолы V_resin :

Общий объем = 1 900 Итак: V_fiber + V_resin = 1 (можно добавить в объем V_voids и для содержания пустот)

V_resin = (1-V_fiber) (также V_fiber = (1-V_resin)

По «Правилу смесей» для каждого композитная пластина:

X_composite = X_волокно * V_волокно + X_резина * (1-V_волокно)

Таким образом, каждое свойство вносит свой вклад пропорционально своему объему в композитной пластинке. И каждая пластина вносит свой вклад в общие свойства композита относительно своего собственного объема, свойств и положения в «стеке ламината».

Но чтобы узнать соотношение объемов волокна и смолы, мы должны знать, сколько фактического места каждый из них занимает в пластинке. Это может быть трудно измерить, потому что волокна крошечные, а смола сжата вокруг них. Но мы знаем плотность из спецификаций смолы и вес волокна… и мы можем знать общий вес ламината. Как мы определяем объемы? 92!

Небольшое замечание: заявленный вес на площади может отличаться от того, что вы получите на самом деле, особенно с более тяжелым усилением из электронного стекла. Ведь продается на вес! Возможны отклонения до 5 или 10% — обычно они тяжелее, чем должны быть. Углерод обычно ближе к указанному весу. Просто будьте осторожны и проверяйте поверхностный вес вашего материала, прежде чем делать предположения — ошибка веса в 10% может быть довольно «упс!»

Объемная доля волокна

Как мы могли видеть, изучая подход правила смесей для оценки пластинки – для инженерных целей важно знать относительные объемы волокна и смолы. 2. С композитами все по-другому!

Итак, нам нужно рассчитать «Объемную долю волокон» или «Объемное соотношение волокон» пластины или ламината в целом. Поскольку волокно выполняет тяжелую работу, обычно речь идет об объеме волокна, но в случае с весом часто указывается процентное содержание смолы.

Определение: объемная доля волокна – это объемное отношение волокна к смоле в композите или объемная доля волокна в пластине.

Чтобы рассчитать V_fiber и, следовательно, V_resin (которое равно 1 – V_fiber – V_voids), нам сначала нужно узнать вес волокна (W_fiber) в единице ламината, которую мы оцениваем.

V_void — это объем пустот (например, не волокно или смола) в виде доли, поэтому V_void = 0,01 представляет собой 1%-ное содержание пустот. Но пока забудем о пустотах…

Зная вес композита (W_composite) и волокна (W_fiber) для данной площади, мы можем рассчитать вес смолы (W_resin). Эти расчеты проще всего выполнить для определенной площади ламината, скажем, для одного квадратного метра, а затем использовать для конкретных площадей после их обобщения.

W_смола = W_композит – W_волокно

И поскольку мы ищем объемную долю волокна, нам нужна массовая доля волокна:

W_фракция = W_волокно / W_композит

Из спецификаций мы знаем плотность волокна (D_fiber) и смолы (D_resin ). С их помощью мы можем рассчитать долю волокна по весу для композита:

Плотность доли волокна в смоле:

D_фракция = D_волокна / D_смола

И мы можем рассчитать долю объема волокна:

Fiber_Volume_Fraction = 1 / ( (1 + ( D_fraction ) x ((1 / W_fraction ) – 1))

Хорошо! – Fiber_Volume_Fraction

Если мы хотим вернуть содержание пустот, мы можем добавить это в уравнение объемной доли волокна:

Fiber_Volume_Fraction = (1 – V_void) / ( (1 + ( D_fraction ) x ((1 / W_fraction ) – 1) )

Наша цель состоит в том, чтобы иметь возможность переключаться между оценками объемной доли волокна, объемной долей смолы и массовым соотношением волокна и смолы (см. выше W_fraction ).

Теоретическая максимальная объемная доля волокна будет составлять около 0,80 для упакованных однонаправленных волокон малого диаметра. В поперечном сечении цилиндрики только так плотно упакованы! Однако это не будет очень полезным композитом, потому что смолы будет едва достаточно, чтобы скрепить его. На практике диапазон составляет от 0,2 до 0,7, что все еще довольно много.

Метод обработки также имеет значение – препрег в автоклаве будет иметь более высокую объемную долю, чем те же материалы, уложенные вручную с использованием только валика для уплотнения. Вот некоторые типичные объемные доли волокна для типов укладки:

• Открытая формовка: 20-40%
• Влажная укладка в вакуумных мешках: 40-55%
• Настоянная: 40-55%
• Препрег: 50- 70%

Плотность здесь имеет большое значение, поэтому типы используемых материалов будут иметь большое влияние на относительную объемную долю волокон. Углеродные волокна имеют меньшую плотность, чем стекло, поэтому для данной массовой доли волокна, скажем, 50%, объемная доля волокна будет намного выше для углерода (40%), чем для электронного стекла (30%). Таким образом, при той же объемной доле волокна стеклянные ламинаты будут иметь более высокое относительное содержание волокна по массе. Углеродные волокна, как правило, меньше в диаметре, чем электростекло, поэтому упаковка может быть более плотной, что дает более высокую объемную долю.

Расчет толщины ламината

Зная приблизительную объемную долю волокна, можно достаточно точно оценить толщину ламината. Чем выше объемная доля волокна (далее FVF!), тем меньше смолы в ламинате и тем тоньше он будет. На приведенной ниже диаграмме видно, что 1000 г электронного стекла с FVF 0,5 на 0,1 мм тоньше, чем те же 1000 г материала с FVF 0,4.

Они являются линейными и, за исключением очень тонких ламинатов, должны оставаться достаточно точными. Вы можете оценить, что 10 000 г углерода при 0,5 FVF будут иметь толщину 11 мм. Я всегда использовал правило «1000 г на миллиметр» для вливания и препрег-углерода для оценки — и оно обычно довольно близко. Ожидайте изменения для типов ткани и обработки.

Уголь ведет себя так же, но диаграмма показывает более высокий общий диапазон FVF для углерода. Я работаю над их оценками для более широкого диапазона объемных долей волокна и материалов!

Направленность волокна

Для данной пластины – жгута, пряжи или даже отдельного волокна – свойства композита зависят от направления волокна. В направлении волокон композит значительно выиграет от механических свойств волокна. Когда направление нагрузки отклоняется от направления волокна, волокно становится меньше вклада. В конце концов, работу выполняет только матрица из смолы!

Представьте, например, жесткость… вот посмотрите, как воображаемое волокно влияет на ламинат под нагрузкой. Когда угол нагрузки изменяется относительно оси волокна, доля потенциальной жесткости резко падает!

Квазиизотропный ламинат – «черный алюминий»

Определение: ламинат с одинаковым весом волокон, направленных в каждом направлении, обычно с ограничением на каждые 30, 45 или 60 градусов.

Одна из замечательных особенностей армирования волокном в композитах заключается в том, что вы можете направить его как угодно, фокусируя прочность деталей на соответствии с нагрузками. Но иногда вам просто нужна композитная панель, которая имеет одинаковую прочность во всех направлениях — и это на самом деле довольно сложно. Способ, которым инженеры и дизайнеры обычно достигают этих «квазиизотропных» ламинатов, заключается в укладке слоев, направленных во всех направлениях одинаково. Поскольку слои не могут быть бесконечно тонкими — невозможно получить точно одинаковое количество волокон, направленных в каждом градусе ламината — так что вы приближаетесь.

При шаге в 45 градусов приблизительного количества волокон в каждом направлении достаточно, чтобы обеспечить равномерную «прочность» (или жесткость, или что-то еще) в любом направлении. Этот график представляет собой просто кривую направленности волокна сверху, зеркально отраженную относительно оси и повернутую на каждые 45 градусов.

Волокно «Часы»

Представьте, что вы укладываете слои материала на циферблат (12 часов). Ориентация волокна нулевой степени будет в ориентации от 6 до 12. 90 градусов будет от 9 до 3. Вы можете просто уложить половину волокна под углом 0 градусов, а половину волокна под углом 9 градусов.0 — и у вас будет ламинат, который имеет одинаковую прочность в обоих направлениях — но если вы потянете его в направлении от 4:30 до 10:30, вы приложите нагрузку под углом 45 градусов к обоим стопкам волокна — и ни у кого из них не было бы большой способности справиться с этой нагрузкой. Решение: применяйте стеки с шагом 45 градусов, а не с шагом 90 градусов! Итак, теперь ваши часы содержат по ¼ материала с 6 до 12, с 9 до 3, с 10:30 до 4:30 и с 7:30 до 1:30. И теперь есть волокно относительно близко (минимум 22,5 градуса) к любому потенциальному направлению нагрузки — ваш «квазиизотропный» (часто сокращенно «QI») ламинат сверху. И нам лучше перевести это на углы ориентации волокон и перестать использовать настоящий циферблат для справки!

Итак, как мы немного обсуждали ранее, базовый квазиизотропный («квази», потому что это только приближение в одной плоскости — в отличие, скажем, от алюминия) ламинат может иметь одинаковое количество волокна на каждом шаге волокна 45 градусов. «часы» — вот так: 0,+45,90,-45.

Если можно, приращение угла можно уменьшить до 30 градусов: 0,30,60,90,120,150 — или любое другое произвольное число. Общая толщина панели должна быть составлена ​​из полных комбинаций стопок «QI», потому что, если вы оставите часть в последней стопке, ламинат будет иметь неравное количество волокон во всех направлениях! А поскольку порядок укладки имеет значение, а слои могут оказывать общее влияние на стабильность ламината, далее мы рассмотрим идею «сбалансированных» и «симметричных» ламинатов.

Симметричные ламинаты

Определение: ламинат, симметричный относительно своей нейтральной оси, имеющий зеркальные веса и ориентацию волокон.

Представьте, что вы очень специфический производитель сэндвичей и всегда кладете сыр прямо в середину (нейтральная ось) своих сэндвичей. Отходя от сыра, вы кладете один и тот же ингредиент с каждой стороны, сохраняя симметрию относительно оси сыра — я имею в виду нейтральную — ось. Так что, если вы добавите в бутерброд помидоры, по обеим сторонам «слоя» сыра будет аккуратный слой помидоров. Затем, может быть, немного соленых огурцов — полоски аккуратно нарезанного соленого огурца по обе стороны от помидора, затем листья салата по обеим сторонам от соленого огурца — и, наконец, два ломтика хлеба, покрытые спредом — так, чтобы спред просто так сочетался с салатом.

Этот бутерброд у вас «симметричный» — каждый ингредиент симметричен относительно сыра в середине. Сверху у нас есть последовательность укладки, которая выглядит следующим образом:

• Хлеб — верх
• Распространение
• Салат
• Рассол
• Помидор
• Сыр — это нейтральная ось!
• Помидор
• Рассол
• Салат
• Спред
• Хлеб – дно

Приготовление этого бутерброда, начиная с сыра и пытаясь удержать все вместе, было бы грязным процессом. Будучи очень привередливым производителем сэндвичей, вы запишете этот список и начнете снизу (хлеб) и аккуратно будете добавлять каждый слой. Возможно, вы укажете толщину спреда (в граммах на квадратный метр), а затем ориентацию огурцов — конечно же, ноль!

Итак, теперь, когда мы открыты для укладки наших материалов симметрично относительно средней нейтральной оси, я предполагаю, что этот тип укладки часто используется при разработке композитных ламинатов. Такие ламинаты называются «симметричными». По мере отверждения смолы часто сжимаются или немного меняют форму. Волокна ограничивают это изменение формы больше в том направлении, в котором они направлены, чем в других направлениях. Ламинат, состоящий всего из двух слоев однонаправленного волокна под углом 90 градусов друг к другу, может очень легко стать похожим на картофельные чипсы — он точно не останется плоским!

Вот видео о том, что происходит, когда ваши ламинаты несимметричны: Образец ламината № 34: Асимметричный углеродный препрег

Сбалансированные ламинаты

Определение: ламинат, в котором каждый слой, отличный от 0 или 90, соответствует слою равной массы в противоположная (на 90 градусов) ориентация.

Теперь, если в дополнение к сбалансированности, каждый слой, отличный от 0 или 90 градусов, был смещен равным слоем в «противоположном» направлении, ламинат был бы «сбалансированным» и симметричным. Итак, в сбалансированном ламинате все не 0 или 9Слои 0 градусов появляются парами! Вот НЕ сбалансированный ламинат:

• 200 г Углеродное плетение при 0/90
• 300 г Углерод однонаправленный при +45 (этому слою соответствует другой такой же слой, а не тот, который «противоположный» или -45).
• —нейтральная ось—
• 300 г Углерод Однонаправленный при +45
• 200 г Углерод Тканый при 0/90

Вот пример сбалансированного ламината — с весом слоев и ориентацией волокон, но НЕ симметричным:

• 200G углерод, тканой по телефону 0/90
• 300G Углеродный однонаправленный при +45
• 300G Углерод.
• 200 г углеродного плетения при 0/90

Теперь, слегка изменив порядок укладки, это может быть:  

• 200 г углеродного тканого материала при 0/90
• 300 г углеродного волокна однонаправленного при +45
• 3001 901 45
• —нейтральная ось—
• 300 г Углерод, однонаправленный при -45° (просто перепутал эти + и – 45 слоев, чтобы они были симметричны относительно нейтральной оси)
• 300 г Углерод, однонаправленный при +45

Но это не квазиизотропия – и даже близко! У вас есть 600 г волокна в направлениях +/-45 и 200 г в направлениях 0 и 90.

Когда дело доходит до дальнейшего анализа, свойства сбалансированных и симметричных ламинатов делают многие расчеты значительно менее сложными. Несбалансированные и асимметричные ламинаты имеют тенденцию выгибаться из плоскости панели при нагрузке. Эти проблемы «сцепления» могут привести к искривлению и скручиванию разгибания — это нормально, но требует дополнительного анализа. Если вы углубитесь в «Классическую теорию ламината», вы увидите, что матрица ABD связывает нагрузки и деформации посредством их растяжения, изгиба и соединения. Сбалансированные и симметричные ламинаты позволяют «обнулить» целые группы этих параметров, потому что нагрузки приводят только к плоскостной деформации.

Несбалансированные ламинаты (в основном однослойные / детали без сердцевины) могут вызвать коробление и припекание ламината. Иногда это нормально, но в целом лучше избегать. Если сомневаетесь – спросите у инженера!

Сбалансированный, симметричный и квазиизотропный!

Идеальный ламинат для квазиизотропной плиты также должен быть сбалансированным и симметричным. Иногда это сложно выполнить, учитывая потребность в конечной толщине, толщине слоя и количестве слоев в стопке QI (квазиизо). Каждый слой влияет на толщину, вес волокна и ориентацию волокна. Иногда это не может быть согласовано с панелью, отвечающей всем требованиям. Часто можно использовать материал полотняного или саржевого переплетения, потому что он сам по себе сбалансирован и самосимметричен, потому что как основные, так и уточные волокна усредняются вокруг нейтральной оси ткани. С однонаправленным управлением может быть сложнее, потому что каждый слой направлен только в одну сторону. Некоторые материалы не являются самосимметричными, например, атласные или сшитые без изгиба ткани — так что, если вы привередливы, на это стоит обратить внимание…

Вот пример из образца ламината № 4 сбалансированного, симметричного и почти QI ламината. Из-за доступного веса и толщины волокна это не совсем QI, но оно сбалансировано! Если бы нам нужна была панель толщиной 3,2 мм, то можно было бы добавить еще 200 г ткани посередине и иметь по 800 г материала в каждом из четырех направлений.

А вот образец ламината № 19 — полностью сбалансированный и QI ламинат из e-стекла, который работает как нельзя лучше:

Вы можете видеть, что ламинат симметричен относительно слоя 3. Вес «0/9Слои 0 дюймов (6+12+6 = 24) равны слоям «+/-45» (12+12 = 24), поэтому ламинат сбалансирован и QI. Если вы хотите быть в восторге от каждой мелочи, вы будете обеспокоены тем, что сшитое двойное смещение / биаксиальное само по себе не является симметричным — так что это требует либо тщательного внимания к переворачиванию слоев, либо более низких стандартов суетливости! В любом случае это не совсем симметрично из-за того, что средний двухосный слой не симметричен. Только ткань полотняного и саржевого переплетения и однонаправленное армирование являются самосимметричными.

Еще больше!

Эта статья будет хранилищем расчетов и основных «чисел», используемых для описания композитов и ламинатов с инженерной точки зрения. Это только начало! Пожалуйста, дайте мне знать, если что-то сбивает с толку или если вы найдете ошибки.