ПРОЕКТ ПО ФИЗИКЕ "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

Содержание

1.Введение……………….....................................................................3

2.Пояснительная записка 3-8

3. Основная часть 9-14

4. Инструменты и материалы

(оборудование)…............................................................................... 10

5.Сборка ручного резака на нихромовой нити 11-12

6.Экономическая оценка проекта 12-13

7. Правила безопасности во время

работы………………………………………….. 11

8.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ инструмента 11

9. Экологическая оценка 14

10.Рекламный проспект

11.Заключение 15

12.Список

литературы......................................................................................................16

13.Приложение: Технический паспорт 17

1.Введение

Сейчас в продаже появилось много разных строительных и отделочных

материалов. Наряду с традиционными материалами, такими как дерево,

металл, керамика, стекло, пластмасса, используют новые: гипсокартон,

пенопласт, пластик. После проведения ремонта дома остаётся часть этих

материалов. Чтобы не выбрасывать их, не загромождать ими кладовки, из

этих материалов можно изготовить полезные вещи, например, для

оформления интерьера комнаты. Для этого больше всего подходит такой

материал как пенопласт. Пенопласт применяется во многих строительных

работах. Он обладает хорошей термоизоляцией. Однако это достаточно

хрупкий и крошащийся материал. Поэтому при его резке применяется

специальное оборудование. В противном случае края будут неровными, а сам

материал потеряет свои теплоизоляционные качества на стыках. Как правило,

изготовление моделей и его деталей связывается с применением в работе

отдельно взятых инструментов и станков. 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.

2.Пояснительная записка

Рассматривая, как сделать резак для пенопласта, я изучил конструкцию

простейшего оборудования этого класса, которое работает от электричества.

При этом потребуется подготовить тонкую гитарную струну или

нихромовую проволоку и несколько батареек (например, от фонарика).

Принцип работы этого оборудования прост. Конструкция из батареек

образует единый блок. К нему подсоединяют гитарную струну или

нихромовую проволоку . При прохождении электрического тока по цепи,

она будет нагреваться. Именно в таком состоянии струна или нихромовая

проволока сможет легко разрезать лист пенопласта. 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.

Сам по себе пенопласт является загрязнением окружающей среды, так как

плохо перерабатывается в природе. Таким образом, используя пенопласт для

изготовления изделий интерьера, мы частично решаем проблему утилизации

строительных отходов.

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.

Для самостоятельной обработки плит пенопласта часто применяются

различные подручные инструменты и приспособления. Наиболее

распространенными методами резки материала в домашних условиях

являются:

1. Раскрой сапожным ножом. Лезвие инструмента должно иметь

специальную заточку – кончик тупым, а широкая часть идеально

острой. Во время резки таким ножом создаются неприятные звуки.

2. Обработка материала паяльником. Конец рабочей части паяльника

рекомендуется расплющить, чтобы увеличить его толщину.

Инструмент позволяет быстро и ровно осуществить резку небольших

изделий из пенопласта. Также с помощью паяльника можно создать

округлые фигуры.

3. Резка нихромовой проволокой. Такой вариант считается самым

популярным при раскрое пенопласта в домашних условиях. Основным

его преимуществом является точность и быстрота обработки изделий.

Для резки материала струной изготавливается стационарная установка,

которая позволяет значительно повысить производительность процесса.

4. Всем известно, что даже при современных способах изготовления

моделей, без стандартных методов просто не обойтись. Одним из них

является способ «вырезания» пенопласта.

5. В магазинах строительных материалов пенопласт продается в виде

пластин разной толщины и размеров. При ремонте зачастую нужны

листы пенопласта разной толщины. При наличии электрического

резака пенопласта всегда можно нарезать из толстой пластины листы

нужной толщины. Инструмент для резки пенопласта также позволяет

сделать фигурную пенопластовую упаковку для бытовой техники и

успешно разрезать толстые листы поролона, пенопласта для ремонта

мебели.

6. Пенопла



ст — класс материалов, представляющий собой вспененные

(ячеистые) пластические массы. Поскольку основной объём

пенопласта занимает газ, плотность пенопласта существенно ниже,

чем плотность его исходного сырья (полимера). Это обусловливает

сравнительно высокие теплоизоляционные свойства (конвекционная

передача тепла проходит в отдельно взятой ячейке, теплопередача по

стенкам ячеек незначительна в силу их малой толщины) и

звукоизоляционные свойства (тонкие и сравнительно эластичные

перегородки ячеек — плохой проводник звуковых колебаний) материалов

данного класса. Его используют для упаковки техники, продуктов

питания, как теплоизоляционный и звукоизоляционный материал, как

основу для изготовления предметов быта и многих других вещей. Один

из главных плюсов пенопласта – его дешевизна. Многие покупают его

для того, чтобы сделать какое-то изделие из данного материала и выгодно

продать его. Но даже простому человеку пенопласт будет очень полезен,

ведь из него можно сделать очень много вещей для дома. Главное – уметь

правильно работать с материалом, а также выбрать его для конкретных

целей. Благодаря высоким физико-химическим свойствам, простоте

монтажа, малому весу и низкой стоимости пенопласт имеет низкий

коэффициент теплопроводности, высокий коэффициент

звукопоглощения, устойчив к воздействию воды, слабых кислот,

щелочей. Пенопласт устойчив к воздействию температуры окружающей

среды, от минимально возможной до 90˚С. Даже через десятки лет

пенопласт не меняет своих физико-химических свойств. Пенопласт также

обладает достаточной механической прочностью. Пенопласт обладает

еще очень важными свойствами, это пожароустойчивость (при

воздействии огня пенопласт не тлеет как древесина), экологическая

чистота (так как пенопласт сделан из стирола, то в таре из него можно

хранить даже пищевые продукты). На пенопласте не возникают грибки и

очаги бактерий. Пенопласт относится к самым востребованным

отделочным изделиям. Особой популярностью вырезанные из такого

материал пользуются различные фигуры. Объемные композиции из

пенопласта применяют в качестве архитектурной декорации, для

создания рекламных элементов, различных дизайнерских конструкций

для оформления интерьера. 5

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.

Срок реализации

Проект рассчитан на месяц.

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, составить

технический паспорт инструмента.

Объект исследования: Тепло и звукоизоляционные строительные

материалы: вспененный полиэтилен, минеральная и базальтовая вата,

пенопласт и многие другие, 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: 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.

Инструмент можно купить, но вряд ли будет разумно тратить немалые

деньги ради однократного использования. Тем более, что резак для

пенопласта можно собрать за короткое время из имеющихся в хозяйстве

комплектующих. 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. 7

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:

а) выбор темы, определение целей и задач;

б) определение проблемы, формулирование гипотезы;

в) сбор информации ,определение источников, способов сбора информации;

г) планирование итогового продукта.

2.Этап разработки и плана проекта. Реализация проекта:

а) консультация с учителем, систематизация и анализ информации;

б) работа с Интернет ресурсами, литературой по поиску информации данной

темы

в) оформление результатов, Выбор методов исследования и практическое

овладение ими.

г) Сбор собственного материала – комплектование подручных материалов

для изготовления инструмента. Нихромовая проволока широко используется

в качестве нагревательных элементов в бытовых и промышленных изделиях,

таких как электрический фен, утюг, электроплитка, лучевые обогреватели,

паяльники, водонагреватели и даже в электрочайниках. Привел перечень

приборов не случайно, просто из вышедшего из строя нагревательного

элемента можно взять нихромовую проволоку для изготовления станка,

конечно, если она не успела перегореть от долгой работы.

3) Анализ и обобщение.

4) Формулировка выводов.

5.Защита проекта: Представить инструмент для резки пенопласта,

показать , как работает инструмент. Создать паспорт инструмента.

3.Основная часть

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. Для разогрева нихромовой

проволоки инструмента для резки пенопласта подойдет источник

электропитания как переменного тока, так и постоянного тока. С учетом

того, что на сантиметре длины проволоки нужно выделять мощность не

более 1,25 ватта и длине проволоки 8 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 10 Вт. Теперь

необходимо определить величину напряжения источника

электропитания. Для этого нужно знать сопротивление нихромовой

проволоки. Удельное сопротивление нихромовой проволоки даётся в

справочнике

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 станка резки пенопласта, для нихромовой

проволоки диаметром 0,4 мм. будет иметь сопротивление 1,1 Ом,

Формулы для расчёта:

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 напряжение1,6 В.

При уменьшении или увеличении длины проволоки, напряжение

источника питания необходимо будет пропорционально уменьшить или

увеличить соответственно. При этом величина тока не изменится.

1.МАТЕРИАЛЫ И ИНСТРУМЕНТЫ (оборудование)

НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРОЕКТА

1.1. Материалы

• Нихромовая проволока длиной 8 см и диаметром 0,4мм.

• Блок питания с выходным напряжением 4,5В и силой тока 1А.

• Соединительные провода.

• Клеммы.

• Крепеж (винт, шайбы, гайки, уголок). 10

• Несколько деревянных заготовок ( карандаши).

1.2 Инструменты (оборудование)

• Пистолет для горячего клея.

• Линейка, маркер.

• Канцелярский нож, щетка для пыли.

• Паяльник.

Флюс для пайки и припой

Этапы изготовления:

1. Установка блока питания и контактных проводов;

2. Подключение контактов к нихромовой нити.

Декоративное оформление я считаю неприемлемым для данного

инструмента, так основной задачей данного инструмента является его

работоспособность.

Для изготовления подставки, я выбрал многослойную фанеру.

Нихромовая проволока – материал с большим удельным

сопротивлением. Поэтому при прохождении электрического тока этот

материал нагревается.

2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ инструмента

2.1. Правила безопасности во время работы.

1. Надёжно закреплять заготовку при распиливании, опиливании.

2. Работать исправным, налаженным инструментом.

3. Пыль, стружку, опилки удалять щёткой-сметкой.

4. Работать в хорошо освещённом помещении.

5. Во время шлифования следить за чистотой рук.

6. Помним о технике безопасности, так как рабочая поверхность резака

нагревается свыше ста градусов, поэтому об неё можно обжечься.

2.2. Выбор технологии изготовления

Для изготовления инструмента для резки пенопласта потребуется

выполнение только изученных операций, таких, как разметка, пиление,

опиливание, сверление, зачистка, шлифование, паяние сборка.

Каждая операция важна и требует точности выполнения:

• качественное выполнение разметки и распиливания и сверления

увеличивает точность сборки, уменьшает время на зачистку торцов и кромок;

• качество шлифования влияет на внешний вид изделия.

Повышение точности выполнения операций при упрощении

технологии изготовления инструмента мной достигается за счет:

• применение при пилении угольника; применение линейки.

• Сборка ручного резака на нихромовой нити:

• Схема цепи инструмента

Предлагаю инструкцию сборки ручного резака с режущей частью из

нихромовой проволоки. Этот резак можно использовать для аккуратной,

фигурной резки пенопласта.

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.

3. 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).

б) Производство данного изделия для нужд дома, экономически

выгодно.

4.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.

5.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. На скорую

руку из куска толстой фанеры и бруска я смастерил достаточно

универсальное приспособление для резки пенопласта. При изготовлении

ночников-светильников используется инструмент для резки пенопласта.

4.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.

1. Самородский П.С. Технология.- Москва, «ВЕНТАНА-ГРАФ»

2016.

2. Интернет ресурсы: https://usamodelkina.ru.

3. https://masterbrusa.ru/montazh/shkanty-svoimi-rukami.ht

4. 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.

Приложение:

Технический паспорт

Наименование изделия: Резак для пенопласта

Назначение: Предназначен для резки пенопласта

Принцип работы этого оборудования прост. Конструкция из

батареек образует единый блок. К нему подсоединяют гитарную

струну или нихромовую проволоку . При прохождении

электрического тока по цепи, она будет нагреваться. Именно в

таком состоянии струна или нихромовая проволока сможет легко

разрезать лист пенопласта. 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.

Сам по себе пенопласт является загрязнением окружающей среды,

так как плохо перерабатывается в природе. Таким образом,

используя пенопласт для изготовления изделий интерьера, мы

частично решаем проблему утилизации строительных отходов.

Схема инструмента: карандаш; батарейка квадратная ;

нихромовая проволока ;выключатель

Основные технические данные:

.МАТЕРИАЛЫ И ИНСТРУМЕНТЫ (оборудование) НЕОБХОДИМЫЕ

ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРОЕКТА

1.2. Материалы

• 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

Этапы изготовления:

3. Установка блока питания и контактных проводов;

4. Подключение контактов к нихромовой нити.

Нихромовая проволока – материал с большим удельным

сопротивлением. Поэтому при прохождении электрического тока этот

материал нагревается.

Скачать материал

ПРОЕКТ ПО ФИЗИКЕ "Резак для пенопласта"

Физика - еще материалы к урокам:

Предметы

Похожие материалы