Индивидуальный проект "Резак для пенопласта"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «Барано-Оренбургская СОШ ПМО»   Индивидуальный проект    Резак для пенопласта   Выполнил: Макиенко Илья ,ученик 10 класса Руководитель: Попова Е.Н., учитель математики и физики   с.Барано-Оренбургское 2021                         Выполнил: Макиенко Илья ,ученик 10 класса Руководитель: Попова Е.Н., учитель математики и физики           1.Введение

• В настоящее время на рынке есть спрос на вырезанные из пенопласта разные фигуры и изделия из пенопласта. С применением инструмента для резки пенопласта можно изготовить разные фигуры из пенопласта или из поролона за непродолжительное время. Именно поэтому я решил изготовить инструмент для резки пенопласта. Данный самодельный инструмент идеально подойдет для любителей моделирования. С его помощью без особого труда можно изготовить детали любой формы. Надежность данного инструмента обусловлена простотой конструкции. Также его достаточно просто собрать в домашних условиях.
•  
•  
•  

Пояснительная записка

• Принцип работы такого инструмента заключается в сопротивлении электрического тока в проводнике, что собственно и вызывает нагрев нихромовой проволоки. Нихром обладает весьма большим сопротивлением, что позволяет при относительно небольшой длине проводника получить достаточно высокую температуру. При работе такого инструмента материал будет плавиться. Струна или нихромовая проволока нагревается до 120 ºС и даже больше. При этом вполне можно разрезать несколько больших плит из пенопласта.

Актуальность темы

• Резак для пенопласта – это очень полезное в быту приспособление, которое не трудно изготовить своими руками. С ним можно сделать много интересных вещей, которые обязательно пригодятся нам в быту.
•  

  Цель проекта: Спроектировать и изготовить инструмент декоративно-прикладной направленности для оформления интерьера и резки пенопласта. Проверить свои навыки, приобретенные на уроках технологии и физики.  

• Задачи: Изучить виды поделочных и строительных материалов;
• - помощь в профессиональном самоопределении,
• - развитие технического мышления, творческого отношения к труду и интереса к художественной обработке материалов,
• - углубить и расширить свой кругозор, совершенствовать свои знания и умения. Развивать навыки самостоятельного творческого труда и умения логически мыслить. Рассмотреть практическое применение физики в повседневной жизни человека.

Проблема:

• Как и чем резать пенопласт в домашних условиях и как самостоятельно изготовить инструмент, чтобы упростить эту работу? При современных способах изготовления моделей, без стандартных методов просто не обойтись. Одним из них является способ «вырезания» пенопласта. Безопасность использования инструмента при работе с пенопластом.

Гипотеза: Инструмент для резки пенопласта – это удобный, оригинальный, простой в использовании, экологически чистый инструмент, который станет незаменимым помощником любого умельца. Продукт: Изготовление инструмента для резки пенопласта Объект исследования

• Тепло и звукоизоляционные строительные материалы: вспененный полиэтилен, минеральная и базальтовая вата, пенопласт и многие другие материалы, нихромовая проволока, стальная проволока. По внешнему виду нихромовая проволока мало чем отличается от стальной проволоки, но сделана она из слава хрома и никеля. Наиболее распространена проволока марки Х20Н80, содержащая 20% хрома и 80% никеля. Однако в отличие от стальной или медной проволоки, нихромовая проволока имеет большее удельное сопротивление и выдерживает, сохраняя, высокую механическую прочность температуру нагрева до 1200˚С.

Предмет исследования

• Предмет исследования: Инструменты для механической резки и раскроя изделий из пенополистирола и аналогичных материалов, стандартные инструменты: нож, ножовка, электрический лобзик, а также хорошо натянутая металлическая струна, нихромовая проволока.
• Методы исследования: Наблюдение, изучение и анализ литературы, исследование удельного сопротивления металлов: нихромовая проволока, медная и стальная проволока, прочность материала при изменении температуры, строительные материалы из пенополистирола и аналогичных материалов.

Практическое значение. Ожидаемый результат.

• Данная самоделка не потребует тяжелого инструмента и большого количества времени, ее можно сделать буквально за 2-3 часа.
• Проанализировав все возможные варианты конструкции станков и инструментов для резки пенопласта, исходя из ее внешнего вида, соблюдения основных принципов конструирования: прочности, надежности, технологичности и экономичности, я пришел к выводу, что конструкция должна быть удобная для возможности изготовляемых моделей.
• К достоинствам конструкции можно отнести:
• удобство при использовании и транспортировке;
• возможность выдержать определенные нагрузки;
• легкость и устойчивость изделия.
• Изготовление такого резака даст нам навыки работы с электрическим паяльником, использования измерительных и разметочных инструментов, возможность научиться понимать свойства нагрева материалов до нужной температуры.

Этапы работы над проектом:

• 1.Подготовительный. Разработка проектного задания:
• 2.Этап разработки и плана проекта. Реализация проекта:
• 3. Анализ и обобщение.
• 4. Формулировка выводов.
• 5.Защита проекта: Представить инструмент для резки пенопласта, показать , как работает инструмент. Создать паспорт инструмента.

Формулы для расчёта:   Расчёты по формулам

• Сопротивление проволоки можно рассчитать по удельному сопротивлению (сопротивлению одного метра проволоки). Удельное сопротивление проволоки из нихрома марки Х20Н80 приведено в таблице. Для проволоки диаметром 0,8 мм удельное сопротивление составляет 2,2 Ом, следовательно, нихромовая проволока длинной 8 см, которая была выбрана для инструмента резки пенопласта, а для нихромовой проволоки диаметром 0,4 мм. будет иметь сопротивление
• 1,1 Ом. Воспользовавшись преобразованными формулами законов Ома и Джоуля – Ленца, получим формулу для расчета величины питающего напряжения для инструмента резки пенопласта. Величина питающего напряжения будет равна корню из произведения величины потребляемой мощности и сопротивления проволоки. Выполняется расчет исходя из того, что на сантиметр длины проволоки необходима мощность 2,5 Вт. В результате расчетов определено, что для нагрева нихромовой проволоки изготовленного инструмента необходим источник питания переменного или постоянного тока, выдающий напряжение 1,6 В. При уменьшении или увеличении длины проволоки, напряжение источника питания необходимо будет пропорционально уменьшить или увеличить соответственно. При этом величина тока не изменится. Нихромовая проволока – материал с большим удельным сопротивлением. Поэтому при прохождении электрического тока этот материал нагревается.

Расчёты по формулам

• В результате проведенных экспериментов, я определил, что для эффективной резки пенопласта необходимо найти мощность инструмента. Мощность, которую необходимо подавать на единицу длины проволоки должна быть в пределах 1,5-2,5 Вт на сантиметр длины проволоки, для такого режима работы лучше всего подходит нихромовая проволока диаметром 0.4-0,5 мм. Она позволяет выделить достаточное количество тепла для быстрой резки пенопласта любой плотности, сохраняя при этом свою механическую прочность. Поэтому для изготовления инструмента для резки пенопласта была использована нихромовая проволока диаметром 0.4 мм. С учетом того, что на сантиметре длины проволоки нужно выделять мощность не более 1,25  ватта и длине проволоки 6 см, можно рассчитать мощность источника электропитания. Для этого нужно умножить величину выделяемой мощности на длину проволоки. В результате получается, что для разогрева проволоки инструмента для резки пенопласта понадобится источник электропитания мощность
• 8 Вт. Удельное сопротивление нихромовой проволоки даётся в справочнике .

МАТЕРИАЛЫ И ИНСТРУМЕНТЫ (оборудование) НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРОЕКТА

• 1.1Материалы
• Нихромовая проволока длиной 6 см и диаметром 0,4мм.
• Блок питания с выходным напряжением 4,5В и силой тока 1А.
• Соединительные провода.
• Клеммы.
• Крепеж (винт, шайбы, гайки, уголок).
• Одна небольшая пружина.
• Несколько деревянных заготовок ( карандаши).
• 1.2 Инструменты (оборудование)
• Пистолет для горячего клея.
• Шуруповерт. Саморезы
• Линейка, маркер.
• Канцелярский нож, щетка для пыли
• Паяльник.
• Флюс для пайки и припой
•  

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ инструмента

• 2.1. Правила безопасности во время работы.
• Надёжно закреплять заготовку при распиливании, опиливании.
• Работать исправным, налаженным инструментом.
• Пыль, стружку, опилки удалять щёткой-сметкой.
• Работать в хорошо освещённом помещении.
• Во время шлифования следить за чистотой рук.
• Помним о технике безопасности, так как рабочая поверхность резака нагревается свыше ста градусов, поэтому об неё можно обжечься.
• Для изготовления инструмента для резки пенопласта потребуется выполнение только изученных операций, таких, как разметка, пиление, опиливание, сверление, зачистка, шлифование, паяние сборка.

Сборка ручного резака на нихромовой нити:

• Подготавливаем все необходимое Нам потребуется:
• Нихромовая проволока толщина 0,4 -0,8 мм; изолента
• Две деревянные палочки от мороженого или карандаши и аналогичные деревянные планки;
• Две металлические планки от детского конструктора;
• Крепежные болтики и гайки с размером под отверстия в металлических планках;
• Блок для двух пластиковых батарей формата АА;
• Две пальчиковые батарейки формата АА или батарейка на 4,5В,квадратная;
• Кнопка малого размера;
• Паяльник, пистолет с термоклеем, плоскогубцы, дрель, отвертка.
• Крепим к блоку батареек деревянные палочки . На край палочек наносим термоклей. Прикладываем палочки к блоку батареек, к тем стенкам, где располагаются металлические клеммы.
• Сверлим в планках отверстия под кабель . С отступом в 5 мм от блока батареек, в деревянных палочках сверлим отверстие. Учитывая небольшой размер палочек, отверстия должны быть не более 2 мм.
• Выводим провод . Один из двух проводов от блока батареек проводим через первое и второе отверстие на противоположную деревянную планку.
• Крепим кнопку . Обрезаем свободный кусок провода с отступом 1 см от блока батареек.
• Припаиваем кнопку к обрезку провода, а с другой стороны припаиваем отрезанный кусок провода. Кнопку крепим к планке термоклеем и тем же термоклеем изолируем участки пайки.
•  

Сборка инструмента Схема сборки инструмента ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТА

• Стоимость изготовленного изделия в основном определяется затратами на материалы, электроэнергию и оплату труда. Из материалов было приобретено метр нихромовой проволоки стоимостью 150 рублей и батарейка 100 рублей. А в остальном, изделие было изготовлено из брошенных и неиспользуемых материалов. Учитывая то обстоятельство, что изделие было изготовлено за 2-3 часа, то можно не говорить о каких-то затратах на электроэнергию. Моя оплата труда тоже не оплачивается, и тем самым получается: 250 рублей
• а) Нихромовая проволока – 150 рублей за 1 метр (1000 мм).
• 12
• б) Производство данного изделия для нужд дома, экономически выгодно.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТА

• Инструмент для резки пенопласта изготовлен из фанеры и нихромовой проволоки – материалов которые не имеют вредных выбросов.
• На основании вышеизложенного считаю, что изготовление и использование данного инструмента не влечет за собой изменений в окружающей среде, нарушений в жизнедеятельности человека.
•  

Рекламный проспект

• Резак для пенопласта – метод самый эффективный и быстрый способ нарезки пенопласта и самый дешёвый. Кроме того этот способ изготовления плоских фигур из пенопласта не требует дополнительной оснастки, что делает его супер бюджетным. И при этом не образуется трудноудаляемый мелкий мусор. Учитывая легкоплавкость материала, резать пенополистирол данным инструментом легко и просто.
• При помощи
• данного
• инструмента
• можно сделать
• водопад и
• светильник

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

• При работе над проектом «Станок для резки пенопласта» решены все поставленные задачи:
• разработана экономичная и технологичная, достаточно прочная и надежная конструкция;
• согласно разработанной технической документации изделие изготовлено в установленный срок;
• Поэтому считаю, что цель по разработке и изготовлению удобного и недорогого инструмента достигнута.
• Однако в дальнейшем в конструкцию и технологию изготовления инструмента можно было бы внести некоторые изменения:
• увеличить размеры инструмента ;
• изготовить станок для резки пенопласта.
• Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, показывают возможность массового производства и реализации инструмента.
• Разработанную техническую документацию можно использовать на уроках технологии и в кружках технического творчества.
•  

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

• Самородский П.С. Технология.- Москва, «ВЕНТАНА-ГРАФ» 2016.
• Интернет ресурсы: https://usamodelkina.ru.
• https://masterbrusa.ru/montazh/shkanty-svoimi-rukami.ht
• https://infobrus.ru/obr-drev/derevoobrabatyvayuschie/stanki-dlya-izgotovleniya-shkantov-obzor-ttx.html
• 5.Б.Б.Буховцев и Г.И.Мякишев Учебник «Физика10»-Москва «Просвещение» 2011г.