制作模型是一個循序漸進的過程,在不斷學習新知識、新技術的同時,還需對常見的模型材料和制作工具有所了解,才能達到事半功倍的效果。為此小M找到大F,就這些問題進行一些探討。
不同的材料有不同的特點和用途,不同工具的使用方法差別也較大。下面,就從材料和工具兩方面分別加以介紹。
材料篇
一、木材
木材是最早用于模型制作的材料之一。雖然隨著技術發(fā)展,大量性能更優(yōu)異的新型材料相繼被用到模型上,但性價比較高的木材依然是最常用的模型制作材料。
木材的優(yōu)點:
1.種類豐富。常見的有輕木、桐木、松木、層板等。
2.價格便宜。一塊300mm×100mm×4mm大小的輕木板,價格通常只有幾塊錢。
3.易于加工。只需刻刀、砂紙等工具即可輕松加工出所需的部件。
4.固定方便。既可用膠水粘接,也可用螺釘固定。
5.強度較高。木板之所以能作為模型材料,是因為其有較高的強度。如松木的比強度(材料的強度與密度之比,又被稱為強度-重量比)可達0.2N·m/kg,而低碳鋼的比強度僅為 0.054 N·m/kg。在受力情況復雜的模型上,木材的強度有時并不比金屬差。
當然,木材也有比較明顯的缺點?:
1.原生木材有木痕、木結等,這些部位的強度不高,載荷過大時可能會造成斷裂。制作時需選擇適合的木紋,避免使用有缺陷的木材。
不同的裁切方法會產(chǎn)生不同的木材紋理。而紋理不同,對木材的強度有較大影響。常見的木紋有弦切木紋、徑切木紋和斜切木紋三種。木材的結構和裁切方法見上圖。
(1)弦切木片。這種木片只切原木的邊材部分,形成的紋路比較好看,很多實木地板會選用此類切法。然而對于模型來說,這種切法生產(chǎn)的木紋穩(wěn)定性不好,受環(huán)境影響較大,很容易彎曲變形。一般不用這種紋路的木材制作模型。
(2)徑切木片。這種木片只切原木的心材部分,紋路多為一條一條豎線。其橫向(與紋路垂直方向)強度小,容易發(fā)生彎曲變形,不適合做平面結構。但這種木片徑向(與紋路平行方向)的強度很高,使用時可通過在橫向粘貼木條的方法進行加強。這種紋路的木片常用于制作蒙皮曲面。
(3)斜切木片。這種木片是與徑切呈一定角度切下的木片。斜切的角度為45°時強度最大。斜切出的木片不易變形,且橫向和徑向的受力都比較好,適合制作強度要求較高的模型結構件。
2.木材吸水性強。如不進行特殊處理,吸水后的材料強度會明顯下降,很容易發(fā)生扭曲變形,對模型的飛行性能造成不利影響。日常使用時,要盡量避免在潮濕的環(huán)境中飛木制模型。
3.不夠環(huán)保。常見木材多為條狀或片狀,為加工出合理的紋路,損耗率非常高。
此外,模型飛機不同部位選用的木材也不盡相同。具體可分為以下幾個方面:
1.制作翼肋、蒙皮以及結構件時,應使用相對密度小且有一定強度的木材,通常為桐木。桐木的相對密度約為 0.28g/cm2。也可以選用輕木,其相對密度約為0.15g/cm2。
2.制作翼梁、機身桁條等受力部件,需要選用強度較大的木材。常用的有云杉、紅松、椴木等,其相對密度都在 0.5g/cm2上下。
3.制作螺旋槳或發(fā)動機架時,要選用強度和硬度都比較大的木材,并采用多層木料拼接的方式增加強度。常見的材料有樺木、櫸木等。
4.制作隔框、加強片、機頭或翼根蒙板時,可選用不同厚度的航空膠合板。常用的有0.5mm厚的三層航空膠合板、2mm厚的五層航空膠合板和3mm厚的三層航空膠合板等。
二、塑料
塑料的比強度通常較高,且化學穩(wěn)定性好,不容易變形,也不易受環(huán)境影響。普通塑料的相對密度約為 0.83-2.2g/cm2。而復合泡沫塑料的相對密度約為0.02-0.03g/cm2。
航空模型常用的復合塑料有硬質泡沫塑料、注塑件、熱壓板材(KT板等)以及熱縮型塑料蒙皮等。具體分類如下。
1.硬質泡沫塑料。常見的有聚苯乙烯硬泡沫塑料(吹塑紙)、聚氯乙烯硬泡沫塑料(EPS)、聚丙烯硬泡沫塑料(EPP)以及最新出現(xiàn)的聚苯乙烯聚乙烯混合體硬泡沫塑料(EPO)等。在入門級航模成品中,硬質泡沫塑料使用得非常廣泛。其最大特點是可以根據(jù)模型的要求,選擇不同的泡沫塑料進行加工,而且非常方便、簡單,用電熱絲即可切割成型。此外,硬質泡沫塑料很適合批量生產(chǎn)。
2.注塑件??捎糜谧⑺芗牟牧虾芏啵S玫挠芯垡蚁≒E)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、尼龍等。這些材料通常用于制作螺旋槳、槳帽、整流罩、發(fā)動機架、各種接頭和搖臂等。
注塑件的特點是適合制作形狀復雜的零件,可以批量生產(chǎn),成本也較低。但這種材料的模具較貴,不適合少量或單件生產(chǎn)。
3.熱壓板材。這種材料可通過熱壓工藝制成各種形狀,主要用于制作機身、艙蓋、翼尖等。熱壓板材制作簡單、開模費較低,可用于小批量或訂制結構件的生產(chǎn)。
三、復合材料
復合材料通常具有很高的比強度和良好的化學穩(wěn)定性,近些年越來越多被應用于模型制作中,主要包括玻璃鋼和碳纖維。
1.玻璃鋼。又稱纖維強化塑料,通常指玻璃纖維與樹脂膠結合而成的復合材料。這種材料在模型制作中應用較廣,既可以附在硬泡沫塑料表面,形成復合夾層結構;也可單獨制成薄殼件,如機身、箭體、整流罩等。其特點是強度大、重量輕、易加工成型、適合單件生產(chǎn)。
2.碳纖維。這是一種含碳量在95%以上的新型纖維材料,具有強度高、耐疲勞、熱膨脹系數(shù)小、耐腐蝕等優(yōu)點,價格相較于上述材料貴,通常做成加強片或加強桿,也可用于制作模型機身、機翼或多旋翼飛行器的機架。如今,碳纖維在模型上的應用越來越廣,如碳纖維螺旋槳、碳纖維槳罩等。
四、金屬
金屬也是模型上不可缺少的重要制作材料。常見的金屬材料有以下幾種:
1.鋁。鋁合金是模型上使用最多的金屬材料,如橡筋動力模型的鋁管機身,還有鋁合金整流罩、搖臂、機翼插銷、起落架、發(fā)動機架等。此外,鋁箔還可用于制作蒙皮。這種蒙皮結構強度大、抗侵蝕性能好,可提高整機的像真度,很適合用于像真模型或靜態(tài)模型的制作。
2.鋼。除螺絲外,模型還會用到鋼絲。如線操縱模型的操縱鋼絲一般為直徑0.25-0.5mm的單股鋼絲。此外,部分模型的起落架也是用鋼絲彎折制成的。
3.銅。部分油動模型的油箱或油管等部件是用薄銅片制作的。
五、其他材料
對大部分模型來說,上述材料已基本涵蓋了目前制作模型時使用到的材料。除此之外,還有一些材料也被用于制作模型。而隨著材料技術的發(fā)展,它們有的逐漸被代替,有的只用于入門級的小體積模型上。
1.紙。常見的書皮紙、白板紙、卡片紙等,因具有一定剛性,可用來制作紙飛機或小體積模型的機翼、尾翼、機身等。
2.綿紙。通常用于制作蒙皮,并要刷上涂布油,以保證它的氣密性和張緊度。
3.紡織品。常用的有生絹、絕緣綢、尼龍紗等,多用于制作蒙皮。這些材料做的蒙皮不僅重量輕,而且強度大。另外,傘翼模型以及撲翼模型等具有柔性翼的模型常使用這些材料制作機翼。endprint