Применение полимербетонных изделий и конструкций в строительстве. Технологии изготовления полимербетона и производство изделий из него Станины из полимербетона

Несмотря на разнообразие форм обрабатываемых поверхностей, можно установить общую последовательность обработки заготовок на токарном станке с ЧПУ:

1) подрезание торца;

2) центрование (если сверло имеет диаметр меньше 20 мм);

3) сверление;

4) черновая обработка основных поверхностей;

5) черновая обработка дополнительных поверхностей;

6) чистовая обработка этих же дополнительных поверхностей, так как она может выполняться, как правило, тем же инструментом, что и черновая обработка;

7) чистовая обработка дополнительных поверхностей, не требующих черновой обработки;

8) чистовая обработка основных поверхностей.

При обработке заготовки, установленной в центрах, первые три перехода (или рабочих хода) исключаются.

Важной и ответственной задачей при проектировании технологического процесса обработки на токарных станках с ЧПУ является обоснованный выбор режимов резания. Следует иметь в виду, что для большинства токарных станков с ЧПУ не предусмотрена возможность ввода коррекции режимов резания с пульта УЧПУ для каждого отдельного перехода, коррекции рабочих подач возможны только для всей программы в целом. Поэтому для станков с ЧПУ в управляющей программе следует задавать наиболее рациональные для каждой зоны обработки режимы резания.

Практикой выработаны определенные правила выбора таких режимов резания. Так, при черновой обработке основных поверхностей режимы следует назначать исходя из полного использования возможностей инструмента и станка, так как от черновых переходов в основном зависит производительность выполнения операции. При обработке стали максимально допустимая подача корректируется затем с целью удовлетворительного формирования стружки.

При наличии биения заготовок подачу на участке первого входа резца в металл следует снижать на 20-30% для предотвращения сколов режущих кромок. Скорость резания обычно выбирают по нормативам режимов резания для станков с ЧПУ, с учетом экономически целесообразной стойкости инструмента. Режимы резания для чистовой обработки основных поверхностей назначают с учетом требований к их шероховатости и точности.

По установленным режимам резания, которые должны быть согласованы с паспортными данными станка, находят основное время выполнения технологических переходов. Полученные результаты заносят в операционную карту (по ГОСТ 3.1404-74), которая является первичным документом. В ней указываются также наименование операции, выполняемые переходы обработки, приводится операционный эскиз, указываются используемый станок, шифры приспособления и инструмента и др.

Данные операционной карты используются в дальнейшем при составлении расчетно-технологической карты, являющейся исходным документом для программирования обработки, а также при разработке карты наладки станка 38.виды станин и предьявляемые к ним технические требования

Станиной называют базовую часть станка, на которую устанавливают и закрепляют (по-другому, монтируют) все составляющие его механизмы и узлы. Именно относительно нее происходит перемещение и ориентация подвижных агрегатов и устройств. Станины должны отвечать определенным требованиям:

• обеспечивать длительное правильное взаимное расположение всех устройств, которые смонтированы на ней. Причем на любых рабочих режимах станка, если соблюдаются нормальные эксплуатационные условия;
• оказывать минимальное влияние на точность работы станка. Для выполнения этого требования необходима большая масса, которая обеспечит нужную жесткость и способность к поглощению возникающих вибраций;
• направляющие, которые служат для обеспечения перемещений, должны быть устойчивы к быстрому изнашиванию.

Конструктивные размеры и формы станин зависят от их назначения, материала и способа изготовления (литьем или с помощью сварных соединений). Для станков разных типов проектируются следующие конструктивные формы станин:

К точности изготовления направляющих станины предъявляются повышенные требования, так как именно от точности зависит не только качество и точность общей сборки самого станка, но и точность его дальнейшей работы. Формы направляющих станины могут быть плоскими, треугольными, призматическими, цилиндрическими и комбинированными. Основные технические требования, предъявляемые к точности изготовления станин, следующие:

• отклонение от прямолинейности и параллельности не более 0,02 мм на длине в 1 метр;
• отклонение по изогнутости или извернутости не более 0,05 мм на 1 метр;
• отклонение неперпендикулярности поверхности 0,01-0,02 мм на длине в 1 метр;
• отклонение по шероховатости поверхности направляющих не более 0,4-0,8 мкм.

· 39.методы получения заготовок станин

· Для изготовления станин и рам используются: чугун СЧ15, СЧ21 и СЧ32, Ст. 3, Ст. 5. Накладные планки для направляющих изготавливают из стали 20Х.

· Станины из чугуна получают литьем в земляные формы, в мелкосерийном и серий­ном производстве - ручной формовкой по деревянным моделям, в крупносерийном и массовом производстве - машинной формовкой по металлическим моделям.

· Для ответственных станин необходимо производить старение отливок (естествен­ное или искусственное). Естественное старение заключается в вылеживании заготовок в течение определенного промежутка времени (3-6 месяцев).

· Искусственное старение осуществляется нагревом или вибрациями.

· Старение производится для снятия остаточных напряжений в заготовке, которые приводят к их короблению.

· Станины и рамы из стали обычно получают сваркой.

· В последнее время станины некоторых станков изготавливают из бетона, железобе­тона и полимербетона. Их отливка осуществляется в деревянные или металлические формы с последующим уплотнением вибраторами.

· Заготовки станин бывают:

· – литые;

· – сварные;

· – из бетона (бетон, железобетон, полимербетон – для тяжелых станков).

· Литые заготовки станин должны обладать высокой износостойкостью и твердостью монолитных направляющих, не допустим отбел чугуна в тонких стенках, приводящий к большим напряжениям, короблениям, трещинам.

· Отбеливание чугуна – получение белого чугуна, обладающего повышенной твердостью и износоустойчивостью, путем местного увеличения скорости охлаждения отливки при помощи установки в форму металлических вставок-холодильников.

· Удовлетворение противоречивых требований к массивным направляющим и тонким стенкам отливки станины может быть обеспечено несколькими путями:

· 1) использованием высококачественных чугунов;

· 2) использованием специальной технологии литья;

· 3) уменьшением разницы в толщине направляющих и стенок станины;

· 4) упрочняющей обработкой направляющих, например, закалкой;

· 5) применением накладных направляющих.

· 3.1.3. Изготовление литых заготовок станин

· Общая последовательность изготовления литых заготовок станин представлена на рис. 27.

· Для станин широко используется модифицированный чугун. Для получения высококачественных отливок применяют нелегированный чугун оптимизированного состава марок СЧ20, СЧ25, СЧ30, серый легированный чугун монолитных направляющих. Уменьшить расход легированных элементов можно путем поверхностного легирования, при котором пасту с легирующими элементами наносят на поверхность формы в местах направляющих до заливки чугуна, а также послойной заливкой в форму сначала легированного чугуна под направляющие, а затем нелегированного чугуна.

·

· Рис. 27. Последовательность изготовления литых заготовок станин

· В местах направляющих устраивают холодильники (плоские, ребристые и шиповидные чугунные плиты). Это ускоряет охлаждение направляющих, что повышает их твердость, а также предохраняет форму от размывов при заливке чугуна. Крупные дефекты заваривают газовой или дуговой сваркой с предварительным нагревом основного металла ( С). Мелкие – сваркой без предварительного нагрева заготовки или с незначительным нагревом ( С).

· 3.1.4. Изготовление сварных заготовок станин

· Сварные станины изготовляют из листовой стали марок Ст3, Ст4, Ст5 и других толщиной мм. Тонкостенные станины из листов мм менее металлоемки по сравнению с толстостенными из листов мм, но сложнее в изготовлении из-за большого числа перегородок и ребер, необходимых для обеспечения требуемой жесткости.

· Процесс изготовления сварных станин состоит из нескольких этапов:

· 1) подготовки набора деталей;

· 2) сборки деталей и соединения их сваркой;

· 3) снятия остаточных напряжений;

· 4) обработки станины;

· 5) окраски и отделки.

Рамы транспортных машин изготовляют преимущественно сварными 40.литые станины

Литые станины и выступающие ее части не должны иметь острых (прямых) углов, а также заусенцев и следов литейного шва. Кромки наружных граней выступающих частей нужно закруглить по радиусу не менее 10 мм либо снять с них фаски.

Литые станины при прочих равных условиях более виброустойчивы, так как чугун имеет большой коэффициент внутреннего трения и обладает способностью гасить возникающие колебания. Однако стремление снизить вес станины, который в литых конструкциях достигает 30 % от веса станка, заставляет конструкторов изыскивать возможность применения сварных станин.

Литые станины обычно применяют при крупносерийном производстве станков, сварные - при необходимости быстрого изготовления одного или нескольких станков.

Литые станины изготовляют из стали или сталистого чугуна, клепаные собирают из стальных листов и профилей. Мостовые ковочные молоты, выпускаемые в нашей стране, имеют сварной мост, установленный на двух круглых сварных колоннах, прикрепляемых к фундаментным чугунным плитам.

Литая станина приспособлена для установки и крепления пневматического клиньевого захвата. Это позволяет механизировать захват и освобождать колонны бурильных и обсадных труб при выполнении спуско-подъемных операций.

Литая станина 1 коробчатой формы нижней частью крепится к чугунной плите. Внутри-станины размещается бак с абразивной суспензией и элементы управления ультразвуковой головкой. Доступ к внутренним полостям станины осуществляется через дверь и окна, закрытые съемными крышками.

Литые станины представляют собой чугунную трубу с ребрами. Сварные станины в зависимости от выбранного способа охлаждения машины могут иметь одно из следующих трех конструктивных исполнений: первое - гладкая сварная стальная труба; второе - стальная сварная труба с ребрами; третье - сварная конструкция, состоящая из трех цилиндров; между двумя соединенными между собой ребрами цилиндров спрессован статор, поверх надет третий цилиндр.

Литые станины могут быть целесообразны лишь для прессов с Рн S 100 - т - 160 тс.

Литая станина весит 685 кг, штампо-сварная - 105 кг.

Литые станины чаще всего делают с разъемом по горизонтальной плоскости 41.сварные станины

Сварные конструкции должны иметь достаточную толщину профилей и оснащаться ребрами жесткости для уменьшения возможных вибраций. В этом смысле предпочтение нужно отдать литым конструкциям, отличающимся большей жесткостью.

Сварные станины , у которых толщина стенок отличается от толщины соответствующих литых станин меньше чем в 1 5 раза, относятся к толстостенным. Толстостенные сварные станины станков средних размеров обычно имеют толщину стенок - 10 мм. Такие станины наиболее просты в изготовлении, но с точки зрения экономии металла наименее эффективны. Конструктивные формы толстостенных сварных станин принципиально тождественны формам литых.

Сварные станины выгодно отличаются от литых тем, что, обеспечивая ту же жесткость, они обладают большей износостойкостью и меньшей металлоемкостью. Как правило, направляющие сварных станин изготовляют из специального профильного проката, а основание, ребра жесткости, корыто и другие составные части - из листовых штамповок, собираемых и свариваемых в специальных поворотных приспособлениях.

Сварная станина / ножниц, состоящая из двух ооковых стенок связанных между собой ребрами жесткости 2, служит основанием ножниц.

Сварная станина 25 генератора изготовлена из толстолистовой стали СтЗ и имеет цилиндрическую форму. Одним концом с центрирующим буртом 24 станина генератора прикреплена непосредственно к большому фланцу картера дизеля. На раму тепловоза генератор опирается лапами 26 (через пружины), приваренными к станине, проушины в верхней части станины служат для подъема генератора. Машина выполнена с самовентиляцией, встроенное вентиляторное колесо закреплено на корпусе якоря. Воздух для охлаждения генератора засасывается вентилятором 21 из капота через отверстия в подшипниковом щите. Со стороны дизеля станина имеет закрытые сетками отверстия для выхода нагретого воздуха. Катушки главного полюса имеют независимую и пусковую обмотки. Непосредственно на каркас катушки уложена пусковая обмотка (см. табл. 3.2), а обмотка независимого возбуждения укладывается поверх пусковой.

Сварные станины исключительно просты в изготовлении и дешевы, но их использование требует для увеличения коэффициента виброизоляции, особенно на большегрузных машинах с малым фактором разделения, увеличения массы установкой дополнительного постамента.

Сварная станина 1 дробилки образована передней и двумя боковыми стенками коробчатого сечения и задними поперечными балками.

Сварные станины делают из листовой или фасонной прокатной малоуглеродистой или низколегированной стали, а также литых и кованых заготовок.

Сварные станины получаются более дешевыми, чем станина литой стали; чугунные же станины з цене конкурируют со сварными.

Сварные станины широко применяются при изготовлении прессов, станков, двигателей.

Сварная станина пресса с усилием 400 Т состоит из листов толщиной 15 - 20 мм. Такая конструкция значительно легче литой и технологичней. При обеспечении достаточной жесткости в ней наиболее выгодно распределены местные напряжения, возникающие при сварке.

Сварные станины дают возможность уменьшить вес машины, лучше использовать материал и дать большую жесткость машине, которая играет значительную роль в получении более чистого реза.

Каркасная сварная станина для горизонтально расположенных роторов показана на фиг. Роторы в такой станине монтируют на любых расстояниях друг от друга на привертных поперечинах или непосредственно на стойках станин, к которым крепят фланцы подшипниковых опор и стаканы копиров роторов.

Верхняя сварная станина пресса 4000 т состоит из следующих есновных элементов: двух стоек из проката толщиной 60 и 80 мм.

Сварная станина шлифовального станка представляет собой сварную конструкцию коробчатого сечения.

Поэтому сварные станины получают более широкое применение. Для тяжелых уникальных станков имеется опыт создания железобетонных станин.

Для сварных станин это обычно не представляет слишком больших труд 42.станины из бетона и полимербетона

Достоинства станин из полимер-бетона в сравнении с чугунными:

§ Увеличение производительности станков за счет снижения собственных частот в 1,5-2 раза

§ Увеличение качества поверхности и точности обработки.

§ Экономия металла более 50%

§ Полная коррозионная стойкость станин

§ Нечувствительность станин к термоудару

При таких условиях современный полимер-бетон стал идеальным материалом для производства станин и других корпусных изделий в станкостроении. Он является достаточно прочным, для изготовления станин, и в тоже время показывает гораздо лучшую в сравнении с литыми узлами статическую и динамическую жесткость. Он обладает высоким коэффициентом демпфирования, малой теплопроводностью (практически нечувствителен к термоудару и кратковременному нагреву), коррозионной стойкостью, отсутствием внутренних напряжений. В многочисленных научных статьях и трудах имеется информация, что замена только лишь материала станины в некоторых станках на станину из полимер-бетона позволило на 1-2 класса увеличить чистоту поверхности и точность.

Области применения полимер-бетона:

· Полимерцементный бетон - В полимерцементных материалах в бетонную или растворную смесь добавляют в небольших количествах (5…15 % от массы цемента) полимер, хорошо совместимый с цементным тестом. Этому соответствуют водорастворимые олигомеры, отверждающиеся в процессе твердения бетона (например, водорастворимые фенол-формальдегидные полимеры) или чаще водные дисперсии полимеров (поливинилацетата, синтетических каучуков, акриловых полимеров и др.). Полимерцементные растворы и бетоны отличаются высокой адгезией к большинству строительных материалов, низкой проницаемостью для жидкостей, очень высокой износостойкостью и ударной прочностью. Применяют полимерцементные материалы для покрытий полов промышленных зданий, взлетных полос аэродромов, наружной и внутренней отделки по бетонным и кирпичным поверхностям, в том числе для приклеивания керамических, стеклянных и каменных плиток, устройства резервуаров для воды и нефтепродуктов.

· Пластобетон - разновидность бетона, в котором вместо минерального вяжущего использованы термореактивные полимеры (эпоксидные, полиэфирные, фенолформальдегидные и др.). Полимербетон получают смешиванием полимерного связующего и заполнителей. Связующее состоит из жидкого облигомера, отвердителя и тонкомолотого минерального наполнителя, необходимого для уменьшения расхода полимера и улучшения свойств полимербетона. Твердеют полимербетоны при нормальной температуре в течение 12…24 ч, а при нагревании - еще быстрее. Главнейшее свойство пластобетона - высокая химическая стойкость в кислотных и щелочных средах. Пластобетоны обладают высокой прочностью (Ясж = 60… 100 МПа, ЯИзг~2О…4О МПа), плотностью, износостойкостью и отличной адгезией к.другим материалам. Наряду с этим пластобетоны характеризуются повышенной деформативностью и невысокой термостойкостью. Их стоимость намного выше стоимости обычного бетона, но несмотря на это, полимербетоны эффективно используют для устройства защитных покрытий и изготовления конструкций, работающих в условиях химической агрессии (химические и пищевые предприятия), ремонта каменных и бетонных элементов (восстановление поверхности, заделка трещин и т. п.).

· Бетонополимер - представляет собой бетон, пропитанный после затвердевания мономерами или жидкими олигомерами, которые после соответствующей обработки (например, нагревания) переходят в твердые полимеры, заполняющие поры и дефекты бетона. В результате этого резко повышается прочность бетона (ЯСж ДО 100 МПа и более) и его морозостойкость и износостойкость. Бетонополимер практически водонепроницаем. Для получения бетонополимера главным образом применяют стирол и метилметакрилат, полимеризующиеся в бетоне в полистирол и полиметилметакрилат.

Полимерные связующие[править | править вики-текст]

Термореактивные полимерные вещества, используемые в строительстве в качестве связующих, обычно представляют собой вязкие жидкости, называемые не совсем правильно «смолами». В химической технологии "nи продукты частичной полимеризации (с молекулярной массой в пределах 100…1000), имеющие линейное строение молекул и способные к дальнейшему укрупнению, получили название олигомеров. К термореактивным олигомерным связующим относятся, например, эпоксидные и полиэфирные смолы, олифы, каучуки в смеси с вулканизаторами и т. п.

В зависимости от агрегатного (физического) состояния полимерные связующие могут быть:

· вязкими жидкостями: олигомерные (эпоксидные, полиэфирные и др.) и мономерные (фурфурольные, фурфуролацетоновые и др.)связующие;

· водными дисперсиями полимеров (латексы синтетических каучуков, поливинилацетатная и полиакрилатная дисперсии и др.);

· порошками и блочными продуктами (гранулы, листы, пленки): полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат.

Один и тот же полимер в зависимости от метода синтеза может иметь различное физическое состояние. Так, полистирол может быть в виде гранул, тонкозернистого порошка, раствора в органических растворителях и водной дисперсии.

Для получения полимерцементных материалов наиболее удобны водные дисперсии полимеров и водорастворимые порошкообразные полимерные продукты; для полимербетонов и полимеррастворов - жидковязкие олигомеры и мономеры, реже для этой цели применяют водные дисперсии полимеров.

По сравнению с цементными бетонами, полимерные и полимерцементные бетоны обладают большей прочностью на растяжение, меньшей хрупкостью, лучшей деформируемостью. У них более высокие водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление истиранию, стойкость к действию агрессивных жидкостей и газов.

Известно, что наполнение смол дисперсными наполнителями более 5 % резко понижает их прочностные свойства (в зависимости от степени наполнения). Пластоцементы никогда не используются в качестве композитов для деталей, находящихся под нагрузкой. Также цена пластоцементов значительно выше обычных неорганических цементных смесей, что определяет их узкую специализацию.

Полимербетон ещё называют «искусственный камень» из-за его прочности и внешнего сходства. Применяется полимербетон для герметизации резервуаров, шпатлёвки, грунтовки, при изготовлении наливных полов, для выравнивания неровностей и дефектов в металлических изделиях, в производстве мебели и как строительный материал.

Производители высокодинамичных станков используют полимер - бетон в качестве материала станин, рам, порталов станков и др., он обладает величиной логарифмического затухания в 10 раз выше, чем чугун. Уникальность демпфирования и жёсткости этого материала, малой массы (в 3-5 раз по сравнению со сталью), делают его передовым на рынке машиностроения

(иначе, литьевой камень) – материал, соединивший в себе прочность и красоту натурального камня с доступной ценой (благодаря дешевым минеральным добавкам) и простотой изготовления. Возможность применения практически любого заполнителя (песка, гранитной и мраморной крошки, стекла и многих других) гарантирует разнообразие . А наличие полимерного связующего делает их долговечными, воздействию воды и перегреву.

Давайте расммотрим типовые технологические процессы изготовления полимербетонов, а также возможность его создания своими руками.

Что потребуется?

Для получения продукта требуются:

• Наполнитель достаточно крупной фракции (песок, щебень, крупно измельченное стекло).
• Заполнитель более тонкого помола, уменьшающий стоимость материала. Это порошок из графита, кварца или андезита.
• Связующее вещество — его понадобится порядка 5 процентов. В этом качестве используют одну из полимерных смол. Например, полиэфирную (ненасыщенную), карбамидоформальдегидную, фурановую, эпоксидную.
• Отвердители, пластификаторы, специальные модифицирующие добавки, красители.
• Смазка для разделения форм и гелькоут для наружного покрытия.

Способы производства

Процесс производства может происходить по периодической или непрерывной технологии.

• В первом случае емкости, используемые для изготовления материала, нужно после каждого законченного цикла отмывать. Зато сделать полимербетон возможно в самом обычном ведре или бетономешалке.
• Непрерывная технология применяется в основном на крупных производствах. При этом слаженно трудятся, организуя единую цепочку, специальные литьевые машины, дозаторы и автоматические смесители.

Следующее видео рассказывает об изготовлении и напылении облегченного полимербетона:

Процесс

Для изготовления литьевого камня понадобится форма, хорошо покрытая особой разделительной смазкой (иначе готовое изделие вынуть будет невозможно). Форма может быть выполнена из силикона, стеклопластика, металла или даже ДСП (бюджетный вариант).

1. На разделительную пасту наносится слой гелькоута нужного цвета.
2. Внутрь формы закладывается композиционная смесь, состоящая из вышеперечисленных ингредиентов, предварительно хорошо перемешанных в бетоносмесителе. На крупных производствах, где объемы весьма солидные, смесь закладывают в форму с помощью бетоноукладчика. Если изделия небольшие, а технологический процесс является периодическим, то это делается вручную.
3. Теперь необходимо, чтобы уложенная смесь подверглась воздействию вибрации (виброуплотнению). Время данной процедуры составляет примерно две минуты. На заводе для этого служит резонансная виброплощадка, на небольшом производстве – вибростол.

В условиях производства на заводе по изготовления полимербетона при необходимости осуществляют термообработку для более быстрого затвердевания деталей. В остальных случаях ждут естественного завершения этого процесса.

Про станки, формы и другое оборудование для производства изделий из полимербетона расскажем далее.

Необходимое оборудование

Особенности выбора и затраты

Тем, кто мечтает замахнуться на непрерывную технологию и солидные объемы, организовав крупное промышленное производство, потребуется специальное конвейерное оборудование. Которое будет включать в себя автоматы для дозировки, смешивания, литья, доводки, а также механизированный склад.

Обойдется всё это в кругленькую сумму, составляющую несколько миллионов долларов. Если ограничиться лишь фирменным оборудованием «под ключ», то расходы будут значительно меньше – от 30 до 50 тысяч долларов.

Но всё равно не всегда имеется возможность найти деньги на покупку, особенно в наше сложное время. Впрочем, можно обойтись еще меньшими затратами. Если приобретать все необходимые машины и прочие вещи по отдельности. А кое-что и самостоятельно смастерить. Далее – подробнее об этом варианте.

Перечень техники и приспособлений

Итак, вот перечень техники и приспособлений, без которых не обойтись:

• Вибростол – готовый будет стоить около 27 тысяч рублей. Если хотите сэкономить, сварите стол самостоятельно, используя двухмиллиметровые уголки из металла (60-ми). К столу привариваем вибратор промышленного типа – готово.
• Мешалка, которая соединит в однородную смесь все компоненты. Если приобретать вакуумный мощный прибор европейского качества, то придется выложить порядка 10 тысяч долларов. Но можно использовать и отечественную бетономешалку или строительный миксер. Выйдет гораздо дешевле – стоимость зависит от объема и мощности. Еще дешевле – сделать смеситель самому из железной бочки и электропривода с редуктором.
• Также понадобится компрессорная система с пистолетом. Без нее не получится ровно нанести гелькоут. Пистолет стоит от 50 до 100 долларов. Компрессоры можно взять автомобильные – двух штук от ЗИЛа будет достаточно. Их соединяют параллельно и крепят к установленным на крепкую раму металлическим площадкам.
• Формы из стеклопластика или силикона в широкой продаже пока не распространены. Их можно заказать под конкретные изделия (например, подоконники) в специализированной фирме. Или изготавливать формы самостоятельно, начав с более дешевого материала – ДСП с ламинацией.
• В обязательном порядке будет нужна вытяжка – на этапе литья производство отличается вредными испарениями. Соответственно, приобретем и индивидуальную защиту: перчатки, респираторы.
• Для отделочных работ понадобятся электрические инструменты: шлифовальная и полировочная машинки. А еще дрель, лобзик, болгарка, фрезер (по необходимости).

Про выбросы в атмосферу от производства полимербетона расскажем далее.

О еще одном способе изготовления полимербетона расскажет и этот видеосюжет:

Выбросы в атмосферу от такого производства

Как уже упоминалось чуть выше, во время литья выделение вредных составляющих присутствует.

• В частности, это стирол, который содержится в смолах, используемых в качестве связующего вещества. Как только мы открываем герметично закрытую емкость с такой смолой, начинается испарение ядовитого газа.
• Кроме того, крайне опасен и отвердитель (как правило, это метилэтилкетоновый пероксид). Впрочем, он не летуч и требует лишь защиты рук резиновыми перчатками.

Эти факты заставляют производителей полимербетона тщательно оборудовать литьевое помещение, делая его герметичным, устанавливая над столом мощную вытяжку, не забывая о собственной защите (респираторе). И если все эти меры соблюдены, а выходящий в вытяжку воздух очищается, то выбросов в атмосферу не будет (ведь помещение герметичное).

О том, как самому (своими руками) сделать эластичный полимербетон, читайте ниже.

Создание своими руками

А сейчас мы поговорим о том, как делать небольшие изделия из модного литьевого камня самостоятельно, затратив минимум средств. К примеру, это могут быть горшки для цветов, столешницы, подоконники (особенно популярные, так как они теплее мраморных или гранитных).

Выбор помещения и его обустройство

Для начала нужно подумать о помещении – понадобится метров 80 квадратных общей площади. Желательно где-то на отшибе подходящий домик присмотреть. И 12 квадратных метров сразу же надо будет отгородить для литьевого помещения, причем придется постараться максимально загерметизировать все щели. Чтобы стирол не утекал.

В центре этой комнаты мастерим стол на раме из железных уголков, покрыв его столешницей из ДСП. Выставляем его поверхность по уровню – это важно! Над столом устанавливаем вытяжку – металлический короб с электродвигателем.

Чтобы было светло, крепим сверху лампы дневного света. В соседнем помещении ставим такой же стол – для отделочных и прочих работ. Здесь же разместим инструмент и емкости для сушки мела и песка (металлические низкие короба).

Необходимое сырье

Необходимое сырье:

• Речной кварцевый песок (расфасован по 20 килограммов). Его надо высушить хорошо.
• Просеянный мел – его также сушим.
• Смола полиэфирная – в ведерках по 20 литров покупается.
• Отвердитель, гелькоут, разделительная паста.

Процесс изготовления

1. Понадобится чистое пластиковое ведро для размешивания, перфоратор на 450 ватт и строительный миксер (к нему приделаем перфоратор, приварив сверло для перфорирования — получим смеситель).
2. Форму мастерим из ламинированных древесных плит, делая ее разборной. Разделительную пасту удобно наносить кистью, растирая капроновым чулком.
3. Гелькоут разбавляем смолой (добавив ее 10 процентов) и наносим флейцевой кистью. Делаем это дважды. Следим, чтобы волоски с кисти не прилипли.
4. Смешав в чистом ведерке смолу с отвердителем, добавляем 15 процентов мела, а затем – порциями песок. Масса должна стать вязкой. Чтобы удалить пузырьки воздуха, время от времени постукиваем ведерком по полу.
5. После готовности заливаем раствор в форму. Теперь разгладим поверхность: два человека берутся руками за форму (непременно снабженную ручками) и, приподняв, постукивают ее о стол. Смесь оставляют (минут на 40) и выходят из литьевой комнаты.
6. После застывания до «резинового» состояния — можно это определить по очень горячей поверхности и особому звуку при постукивании — вынимаем изделие из формы (разобрав ее) и переворачиваем заливочной стороной вниз. Даем полностью затвердеть, затем шлифуют и полируют.

Меры безопасности: взвешивая смолу, а также работая с ней, с гелькоутом и с залитой в форму смесью, трудимся только в респираторе, под вытяжкой. Отвердитель добавляем шприцом, надев резиновые перчатки.

О том, как изготовить своими руками полимербетон с разводами, расскажет следующее видео:

Проблема обеспечения соответствующего технического уровня и экономичности производства станков является составной частью об­щей проблемы технологии машиностроения и должна рассматриваться в органичной взаимосвязи со всеми ее элементами от заготовительно­го производства до сборки и испытаний готовых машин. В частности, для эффективного решения проблемы необходимы конструкционные материалы принципиально нового технического уровня с сочетанием различных эксплуатационных свойств (механических, физических, триботехнических и др.) Особое значение приобрели также технологичес­кие свойства материалов как объектов автоматизированной обработки.

Рис. 1 Структурная схема работ в области применения перспективных конструкционных материалов (ПКМ) для деталей суперпрецизионных и сверхскоростных станков

Для прогресса в области материалов и технологий формирования их эксплуатационных свойств характерны два общих направления:

l совершенствование традиционных материалов и технологических про­цессов с целью повысить их эксплуатационные свойства, технологич­ность и экономичность, а также максимально приспособить к конкрет­ным условиям применения (при этом на основе последних достиже­ний науки удается разрешить давние противоречия между эксплуата­ционными и технологическими свойствами материалов);

l создание принципиально новых материалов, таких как конструкцион­ная керамика (оксидная, нитридная и др.), композиционные матери­алы (композиты) на основе высокомодульных волокон (в частности, углеродных), композиты на основе дискретных наполнителей (напри­мер, гранитной крошки) и других.

Применение указанных материалов является весьма сложной техни­ческой и экономической задачей. Для иллюстрации этого на рис. 1 приведена принципиальная схема комплекса работ по освоению пер­спективных конструкционных материалов в станкостроении.

Не случайно в промышленно развитых странах реализуются круп­ные национальные программы по проблеме применения перспек­тивных конструкционных материалов в станкостроении.

В частности, в 90­е годы в Германии реализована специальная нацио­нальная программа по применению перспективных конструкционных материалов в станкостроении, на финансирование которой было выде­лено 1,2 млрд. долларов.

Одним из таких материалов является минерал­полимерный компо­зит , который широко осваивается в станкостроении промышленно раз­витых стран.

Минерал­полимерный композит (МПК) или полимерный бетон прин­ципиально отличается от традиционного цементного бетона связующим материалом, а именно полимером вместо цемента. Фирменные названия МПК в станкостроении – гранитан, синтегран и другие.

В состав МПК в качестве наполнителя входит крошка твердокамен­ных пород (гранита или габродиабаза) нескольких фракций по зако­ну плотной упаковки и полимерное, в данном случае эпоксидное, свя­зующее холодного отверждения.

Полимерное связующее является многокомпонентной системой, со­держащей смоляную часть (смола, разбавитель, пластификатор и т.д.) и отверждающий агент. От качества и количества связующего в соста­ве МПК зависят ползучесть и склонность к короблению, определяю­щие размерную стабильность деталей в процессе эксплуатации станков, а также технологические свойства, в частности, жидкотекучесть смеси и возможность формования деталей.

Важнейшим эксплуатационным свойством МПК является также термоустойчивость эпоксидного связующего. В результате интенсивных работ последних лет удалось повысить предел текучести эпоксидного связующего в 1,5 раза, а термостойкость довести от 40 до 100°С.

Основные физико­механические свойства чугуна, МПК и гранита приведены в Таблице 1. Из приведенных данных следует, что МПК и гранит имеют свойст­ва одного порядка. Однако МПК значительно превосходит гранит по технологическим возможностям формообразования деталей.

Свойства МПК и чугуна различаются радикально. И оценивать их нужно, как любой конструкционный материал, применительно к конкретной области использования, в данном случае - к станкостроению. Прочностные свойства МПК на порядок хуже, чем чугуна. Одна­ко, как известно, базовые детали станков рассчитываются на жесткость, а не на прочность. Поэтому эксплуатационные нагрузки в них не пре­вышают 5–10% прочности чугуна. Зато демпфирующая способность МПК в 3 раза выше, чем чугуна. Модуль упругости и плотность МПК в 3 раза меньше, чем чугуна. В результате, при прочих равных усло­виях детали из МПК и чугуна могут иметь примерно одинаковую массу. Теплопроводность МПК на 1,5 порядка меньше, чем чугуна, что обеспечивает его высокую термостабильность в условиях кратковре­менных колебаний температуры. Преимуществом МПК является также высокая коррозионная стой­кость.

Применение МПК для базовых деталей станков обеспечивает суще­ственное повышение их технического уровня:

• повышение точности и чистоты обрабатываемых поверхностей;
• повышение стойкости режущего инструмента, особенно керамичес­кого;
• повышение производительности обработки.

Технология производства деталей из МПК относительно проста и включает следующие основные операции:

• подготовка щебня, его рассев по фракциям и подача в смеситель че­рез дозаторы;
• смешивание щебня с полимерным связующим;
• заливка смеси в форму, в которой закреплены металличес­кие заклад­ные элементы детали;
• виброуплотнение смеси в форме;
• выдержка в форме 10–15 часов и извлечение детали из формы.

Значительная экономическая эффективность произ­водства деталей из МПК по сравнению с чугунными отливками дости­гается за счет таких основных факторов, как снижение трудоемкости, экономия энергетических ресурсов, сокращение производственных пло­щадей, снижение загазованности и запыленности.

Однако есть и дополнительные затраты, связанные с изготовлением закладных металлических элементов, использованием более дорогих полимерных материалов и другими факторами.

В итоге общий баланс таков, что себестоимость деталей из МПК и чугунных отливок одного порядка. Поэтому главным преимуществом МПК по сравнению с чугуном безусловно является возможность по­вышения технического уровня станков.

Как отмечалось выше, применение нового конструкционного мате­риала, в данном случае МПК, для базовых деталей станков является весьма сложной технической и экономической задачей. Например, фирма Carl Zeiss (Германия) изготовила измерительную ма­шину, в которой станина и стойка представляет собой 5­тонный мо­ноблок из полимерного бетона. Чтобы эта машина стала технически совершенной, а ее производст­во экономически выгодным, фирме потребовалось порядка 10 лет упорного труда. Однако, в конечном итоге, станкостроительные фирмы, освоившие применение новых конструкционных материалов, получают значитель­ный технико­экономический эффект. Так, например, швейцарская фирма STUDER, первой освоившая производство станин шлифовальных станков из полимерного бетона, обеспечила высокую конкурентоспособность своих станков и кроме того получает значительную прибыль (порядка 30% всей прибыли фирмы) от производства деталей из полимербетона для сторонних за­казчиков.

Таким образом, на основе всего изложенного можно заключить, что МПК является весьма перспективным конструкционным материа­лом для станкостроительной отрасли.

Д.т.н. Шевчук С.А., д.э.н. Смайловская М.С.
ОАО«ЭНИМС», тел. (495) 955­5235, 952­3602, [email protected]