常用材料的性质和选择

常用材料的性质和选择

制作模型飞机所需的材料很多,它们的性质和特点各不相同,就是同一种材料也会有差异。要想制作强度大、重量轻、不变形、性能优良的模型,就要熟悉各种材料的性质和特点,并善于在已有的材料中选择适合制作需要的材料。

木材

适合制作模型飞机的木材并不很多。目前我国常用的木材有桐木、松木、椴木、桦木、水松、轻木及层板。

选择木材时,首先要根据加工件强度的要求,选择合适的材料。如翼梁是细长的,又是主要受力件,就要选择强度较大、纹理平直的松木。

翼肋主要是保持翼型形状,受力不大,可选重量轻、有一定强度的桐木或轻木。翼根、翼尖等整形填充件,受力很小,做得越轻越好,可选择比重最轻的桐木、轻木或水松。

在保证强度的前提下,应选择材质均匀、纹理平直、无疤节、比重轻的材料,以达到保证强度和减轻重量的要求。

(1)桐木

制作模型飞机的桐木,应是经过干燥的泡桐。其他的桐树如梧桐、油桐等很少采用。泡桐成材的特点是比重轻、相对强度大、变形小、容易加工,所以是制作模型的良好材料。

(2)松木

制作模型飞机的松木主要有东北红松和白松,再经干燥脱脂后加工成材。其他松木往往比重较大、树脂多、纹理粗、容易变形,很少采用。东北松的特点是纹理均匀、木质细密、比重较轻、不易变形、易于加工并富有一定的弹性,是做模型中细长受力件的好材料。

(3)桦木

它的材质坚硬、纹理均匀紧密、比重较大,是做螺旋桨的好材料。它还可用作发动机架等受力件。生长年限较短的桦木,坚硬度较差、比重也稍轻、具有韧性、加工也较容易,适合作发动机架或供初学者加工螺旋桨。

(4)椴木

它的坚硬度比桦木差。纹理非常均匀细腻平直、具有较大的韧性、容易加工,是制作实体像真模型的好材料,也可用于硬壳机身(如竞速模型机身)、螺旋桨、发动机架等。

(5)水松

它的材质松软、纹理较乱、容易变形、比重很轻、易于加工,可用作整形和填充。

(6)轻木

它的材质很松软、纹理均匀、不易变形、比重很轻、易于加工,是制作模型的好材料,可以用来制作很多受力不大的部件。如用在尾部和翼尖部,既符合强度要求,又可减轻重量,提高模型的运动安定性。用轻木制作模型飞机能提高飞行性能,它是广大航模爱好者喜欢用的材料。

蒙皮

对模型飞机蒙皮的要求是薄而轻、纤维长、强度大、能张紧,常用的有绵纸和尼龙绢。

(1)绵纸

我国生产的绵纸质量很好,薄而轻、纤维细长、强度较好、收缩力适中、密度均匀。

绵纸可以浸染各种颜色,但浸染后绵纸已收缩过一次,其收缩力就与白棉纸不一样。使用时要注意,不宜与白绵纸交替分段蒙机翼和尾翼,否则易造成机翼变形,并很难校正。

在普及活动中,可利用蜡纸毛坯、电容器纸、卷烟纸等作蒙皮。

(2)尼龙绢

尼龙绢的强度很大,又有韧性、不易拉断,是高强度的模型飞机蒙皮,常用于线操纵和遥控模型上。它的最大优点是上涂料后不易破裂,但它的重量较大而不宜用于竞时模型。

尼龙绢的品种很多,纤维密度和厚薄的差异很大,选用时应注意。纤维密度大小将影响到它的收缩力。纤维密度越小的尼龙绢,需涂较多的涂料才能填满绢上的小孔,所以收缩力大。纤维密度大的则相反。所以,纤维密度过小的尼龙绢因收缩力过大,易使模型变形,不宜使用;纤维密度过大将会因收缩力不足、蒙皮张得不够紧而影响强度,并且重量又大,也不宜使用。一般选用最薄的纤维密度适中的品种。如没有合适的尼龙绢,合适的丝绢如乔奇纱等也可代用。

胶合剂

模型飞机上各个零件的结合,几乎都依靠胶合。因为胶合结构重量轻、强度大、应力分布均匀、外形光滑整剂、工艺简单。所以制作模型飞机离不开胶合剂。制作模型飞机常用的胶合剂有快干胶(硝化纤维溶剂)、白乳胶、酪素胶、501和502胶、树脂胶等。各种胶合剂的性能和成分差异很大,必须很好地了解才能根据需要,选择最合适的胶合剂。

(1)快干胶

快干胶是我国航模爱好者用得最广泛的一种胶合剂。但市面上极少出售,大都是自己动手炮制。方法很简单,将赛璐珞碎片放到香蕉水溶液里,几个小时后,赛璐珞碎片就溶化于香蕉水中,搅匀后就成为糊状的快干胶。胶的浓度取决于赛璐珞与香蕉水的比例,可对到和文具胶水相仿的浓度即可。

(2)聚醋酸乙烯乳液(俗称白乳胶)

白乳胶的主要成分是聚醋酸乙烯酯和蒸馏水,以及少量的乳化剂、过硫酸铵及苯二甲酸二丁酯。使用时如胶液太稠,可用水稀释。这种胶干固得较慢,较大面积的胶合约需12小时后才能基本干固。在构架等小面积的胶合处,由于通风好,水分挥发较快,干固较快。

(3)酪素胶

酪素就是脱脂的乳渣,它是从牛乳中制取的,所以酪素胶也叫干酪胶。酪素原不溶于水,但在加入适量附加剂(如苛性纳或氢氧化钾)后,就可溶于水而成胶液。如再适当地加入少量的熟石灰,其干涸物就不再溶于水。买来的酪素胶已在酪素中调配入适量的附加剂,将其溶于1.5~2.5倍的水中,就可取得浓度不同的胶液。胶液使用的时间长短不同,根据配制的成分不同,可使用的时间为2~6小时,超过时间后的胶液不可使用。

酪素胶胶合时需要用夹子、台钳或橡筋捆绑等方法加以适当的压力,直至胶液干固,方可取得较好的胶合效果。由于以上原因,给酪素胶的使用带来了一些不便。但如能正确使用,其胶合效果很好,强度很大。

(4)树脂胶

树脂胶的种类很多,胶合的工艺过程和性能也不相同。

凡在常温下可以固化的树脂胶都可用于模型上。这类胶合剂一般由以下几个部分组成:树脂、固化剂、增塑剂、填料和溶剂。

①树脂——是胶合剂的基体。它决定了胶合剂的黏附或黏合特性。树脂的种类不同,胶合效果也不同。

②固化剂——与树脂发生化学反应,使其固化。

③增塑剂——提高树脂胶的柔韧性,增加抗冲击强度。

④填料——提高胶合剂的内聚力、硬度和耐磨性,降低热膨胀系数、收缩率等。

⑤溶剂——调节胶合剂的黏度以便于使用。

这类胶合剂在使用时都有一定的工艺要求,如要求胶合件的表面无尘土、疏松氧化层、油污、水分以及盐结晶在配制时有一定的比例和配制程序。胶合时还有一定的技术要求,如有时要求涂敷后晾置一段时间,要给予一定的温度或压力等。只有严格地按照要求去做,才能取得良好的胶合效果。所以,给使用者带来了一些不便。

由于这类胶合剂的固化剂有不少对人体有毒害作用,使用时要特别注意。

(5)501和502胶

这两种胶都是液态的快速胶合剂。使用这类胶合剂时,除了以上说的表面处理要求外,还要求粘接面互相吻合,间隙要很小,否则胶合效果很差。由于它是液态,容易渗透到很小的缝隙中去,宜于胶合裂缝。它干固得非常快,可用于快速抢修。如果使用不慎,碰上手指,甚至能将皮肤粘住。

涂料

模型飞机上涂覆涂料的作用是防护、美化、形成薄膜,张紧蒙皮,并增加蒙皮强度。不同的涂料有不同的作用。常用的涂料有透布油、硝基漆、有机玻璃溶剂等。

(1)透布油(又名涂布油、皮尺清漆)

硝基清漆的一种,但与一般硝基清漆不同。透布油的收缩率大,形成的薄膜柔韧性好,不易开裂。涂刷时用香蕉水稀释。主要用在蒙皮上以形成薄膜,张紧蒙皮。也可用于无需美化或已蒙彩色纸的模型上作为防护层。

彩色纸可用酸性染料,红蓝色墨水或碳素墨水等浸染绵纸而成,蜡纸毛坯染出的彩纸更好。在没有透布油的情况下,硝基清漆也可代用,但蒙皮张紧的程度较差,并且薄膜较脆,容易产生龟裂。可在清漆中加几滴蓖麻油,增加薄膜的韧性。

(2)硝基漆(又名喷漆)

硝基漆的漆膜坚固耐磨,强度较好,色泽鲜艳,并可打磨抛光,获得光彩夺目的表面。硝基漆不怕水和一般油类,但遇到电热式发动机燃料中的甲醇就会软化逐渐脱落。硝基甲烷等则能溶化硝基漆。用电热式发动机的模型飞机,要在硝基漆的外面再涂敷防护层。

(3)有机玻璃溶剂

有机玻璃溶于丙酮、三氯甲烷、三氯乙烯或苯等有机溶剂中而得到的一种涂料。涂刷后,能形成一层有机玻璃薄膜,主要用来防止电热式发动机燃料对模型的侵蚀。但其效果并非很好,特别是当含有硝基甲烷的燃料与它直接接触后,仍会被溶化侵蚀。目前有比较理想的涂料出现,如脂肪族聚氨酯涂料,特点是颜色鲜艳、表面光滑、强度大,干后不怕任何溶剂或油料,但其售价也较高。