Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Конструкции станков, линейные перемещения, направляющие, передачи.
Аватара пользователя
amikhailov
Опытный
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 11 апр 2015, 14:21
Репутация: 92
Настоящее имя: Александр
Откуда: Москва
Контактная информация:

Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение amikhailov »

Решил создать отдельную тему. В последние годы оказался плотно завязанным на этом материале и могу поделиться некоторыми соображениями.

1. Эпоксидная смола в качестве связующего не является оптимальным вариантом из-за цены и токсичности. Полиэфирная смола нетоксична, проще в работе и значительно дешевле. Бывает двух основных типов -- ортофталевая и изофталевая. Первая химически менее стойкая и желтеет со временем. В нашем случае это не критично. Оптимальная вязкость смолы не менее 100 секунд по ВЗ-4. Более жидкая смола проще в работе, но вызывает расслоение смеси.

2. В качестве матрицы (наполнителя) используется SiO2 (кремнезем). В природе из него состоит гранит и большинство песков, т.е. дешевое сырье с очень высокой твердостью по шкале Мооса. Оптимальная смесь должна иметь правильное гранулометрическое распределение. С одной стороны для достижения более плотной упаковки матрицы, с другой -- для сохранения подвижности смеси. Скажу сразу, что формула Фуллера здесь работает только частично. Поэтому не нужно гнаться за крупной фракцией гранита, достаточно ограничиться песками (0.6-0.9) + (0.3-0.5) + (0.1-0.2), т.е. крупный+средний+мелкий. И, самое главное -- в литьевую смесь необходимо добавить кварцевую пыль (Silica Flour) просева менее 50 u. Почему это важно:
  • кварцевая сильно повышает текучесть смеси;
  • удерживает песок "на плаву", не позволяя смеси расслаиваться;
  • уменьшает усадку;
Понятно, что влажность наполнителя должна быть менее 0,01%, т.е. в герметичной упаковке от проверенного поставщика. Если надо, могу отсыпать хоть тонну, но -- самовывозом.

3. При перемешивании смеси в нее вовлекаются пузыри воздуха и удалить их вручную не слишком реально. Если этот вопрос беспокоит, еще до смешивания с песком в смолу необходимо добавить т.н. деаэратор типа BYK-555. Смесь готовим в ведре, даем отстояться, чтобы пузырьки "всплыли", но не вибрируем ни в коем случае. Если совсем чешется, то смесь готовится в специальном "ведре", из которого потом откачиваем воздух для дегазации. И потом плавненько заливаем по стеночке тоненькой струйкой, чтобы исключить вторичный захват воздуха. Самые крутые для дегазации могут купить литьевую машину, где поток смеси проходит через вакуумную камеру (но это шутка). Таким образом мы получаем литьевую смесь с минимальным кол-вом воздуха, после чего заполняем форму свободным изливом. Вакуум к форме применять бесполезно -- не поможет.

4. Вибрация вещь неоднозначная. Вибрировать смесь в "ведре" нельзя ни в коем случае -- только после заливки. Мне непонятен смысл вибрации. Да, с вибрацией всплывут какие-то пузырьки, которые до этого плавали в толще или "висели" у стенок формы. Но неизбежно получим расслоение, когда вверху скопится смола без наполнителя. В общем, я бы дважды подумал. И, если бы решился, то перевел вибратор на круговые осцилляции в горизонтальной плоскости, чтобы уменьшить тиксотропный эффект от кварцевой пыли. И выключил бы вибратор сразу, как залил форму (об этом подробнее в "заливке").

5. Приготовление смеси. Сначала в смолу добавляем акселератор (если смола не предускоренная). Потом деаэратор (если деньги лишние или если не лень доехать за песком -- тогда пузырек отолью). Дальше делаем пробу в маленькой емкости и добавляем катализатор 2% от массы смолы. Если желатинизация смолы наступает раньше, чем через 15 минут, в следующую пробу добавляем ингибитор и далее методом последовательных итераций. Полученное кол-во ингибитора добавляем в смолу. Параллельно с этим готовим смесь из песков и кварцевой пыли (при работе с пылью респиратор обязателен). Готовим форму и убеждаемся, что она не опрокинется, не протечет и пр. Если все O.K. -- запускаем процесс. Добавляем катализатор понемногу и тщательно перемешивая. Лучше попросить второго человека. Время пошло, через 15 минут карета превратится в тыкву (незалитая смола превратится в гель). Дальше с помощью второго человека постепенно высыпаем наполнитель и все время перемешиваем. Если вопрос пузырей нас волнует, ставим приготовленную смесь отстояться, чтобы воздух всплыл. Наполнитель замедляет скорость реакции смолы, поэтому у нас будет минут 30 до окончания заливки (от момента внесения катализатора).

6. Заливка. Самое простое и приятное. Льем тонкой непрерывной струйкой по стеночке "без булек и бурунов". Льем медленно, чтобы фронт смеси не захватывал воздух и чтобы воздух успевал выйти из узких мест. Скорее всего, при ручном приготовлении смеси у нас будет некоторый избыток смолы, который поднимется вверх. Если форма открытая, то это не беда. Просто подсыпайте понемногу наполнитель, чтобы он тонул в смоле -- не перемешивая. Нужно понимать, что самый верхний слой останется слегка липким даже после полного отверждения, поэтому рассчитывайте его срезать. Для борьбы с мелкими выступающими пузырьками (если это важно?) можно слегка распылить ацетон (огнеопасно, кстати). Пузырьки смягчаются и лопаются.

7. Постотверждение. Смесь становится твердой в течение часа, но полную твердость набирает только после полной конверсии стирола. В реале это несколько недель или даже месяцев. Поэтому промышленные изделия подвергаются процедуре термостатирования 24 часа при 80С, чтобы сократить производственный цикл до готового изделия.

8. Механическая обработка. Инженерный камень имеет очень высокий абразивный индекс, т.е. убивает режущий инструмент нещадно. Поэтому мехобработка должна быть минимальной и только алмазным инструментом.

Ну вот, все что вспомнил. Если что-то забыл -- задавайте вопросы.
aftaev
Зачётный участник
Зачётный участник
Сообщения: 34042
Зарегистрирован: 04 апр 2010, 19:22
Репутация: 6191
Откуда: Казахстан.
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение aftaev »

amikhailov писал(а):сли что-то забыл -- задавайте вопросы.
Где все закупать? :)
Дилетанту сложные вещи кажутся очень простыми, и только профессионал понимает насколько сложна самая простая вещь
Кто хочет - ищет возможности, кто не хочет - ищет оправдание.
Найди работу по душе и тебе не придется работать.
Аватара пользователя
Fisher
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 3391
Зарегистрирован: 09 апр 2012, 12:39
Репутация: 424
Откуда: Киров
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение Fisher »

Спасибо! Очень нужная инфа.
www.cncru.ru - все виды станков с ЧПУ. Комплектующие.
Аватара пользователя
tooshka
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 1803
Зарегистрирован: 24 окт 2012, 14:26
Репутация: 209
Настоящее имя: Андрей
Откуда: Нижний Новгород
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение tooshka »

Отлично и полезно!!! Спасибо.
Милая, ты услышь меня
под окном стою со своим я ЧПУ! (Протяжно; с надрывом; форте)
Внимание!!! Чрезмерное увлечение ЧПУ приводит к проблемам в семейных отношениях!
Аватара пользователя
megagad
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 3207
Зарегистрирован: 05 апр 2014, 18:57
Репутация: 712
Откуда: Реуспублика Крым, Бахчисарай.
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение megagad »

Самого главного нет - состав "смеси". Процент смеси и связующего. Причины "неприятия" крупных фракций в смеси?
We Do What We Must, Because We Can!
Причинять добро, наносить пользу и подвергать ласке.
Аватара пользователя
mhael
Мастер
Сообщения: 2443
Зарегистрирован: 09 мар 2013, 11:22
Репутация: 769
Настоящее имя: Ильдар
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение mhael »

На заказ сможете отлить? В некоторых вопросах предпочитаю довериться профессионалам.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 11624
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Репутация: 4634
Настоящее имя: Михаил Львович
Откуда: Новоуральск
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение michael-yurov »

mhael писал(а):На заказ сможете отлить? В некоторых вопросах предпочитаю довериться профессионалам.
Тоже интересует (гипотетически).
Если бы я предоставил форму, и забрал бы результат?
romanru1
Мастер
Сообщения: 584
Зарегистрирован: 22 фев 2013, 22:31
Репутация: 177
Откуда: Первоуральск
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение romanru1 »

А известны ли физ. свойства получаемого материала - ну там прочность , упругость , температурный коэффициент линейного расширения
— Мы месяц по Галактике «маму» попоём — и планета у нас в кармане.
Аватара пользователя
amikhailov
Опытный
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 11 апр 2015, 14:21
Репутация: 92
Настоящее имя: Александр
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение amikhailov »

aftaev писал(а):
amikhailov писал(а):сли что-то забыл -- задавайте вопросы.
Где все закупать? :)
Полиэфирная смола является распространенным материалом. Корпуса яхт, цистерны, резервуары, строительство, полиэфирные стеклопластики, строительство (наливные полы) и т.д. То есть поставщики смолы должны быть практически в каждом городе. Там же покупаются катализатор и акселератор. Песок можно купить в той же компании, которая занимается наливными полами. Единственная проблема, что у большинства серьезных компаний смола приходит десятками тонн, поэтому мелкой тары у них нет. Но если вы привезете свою, то вам отольют по разумной цене.

В общем, я стратег, а не тактик.
Аватара пользователя
amikhailov
Опытный
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 11 апр 2015, 14:21
Репутация: 92
Настоящее имя: Александр
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение amikhailov »

megagad писал(а):Самого главного нет - состав "смеси". Процент смеси и связующего. Причины "неприятия" крупных фракций в смеси?
У нас в вакуумной камере уплотнительный зазор полтора миллиметра. Поэтому мы заказываем гранитные смеси у немцев с учетом ограничения в 1 мм. Но "на заре" мы пробовали лить из вакуумного ведра с фракцией до 3 мм -- не понравилось. Возможно, нам не повезло с гранитной крошкой -- для литья ее не производят, использовали обычную декоративную, без обработки силанами и т.д.

В литьевой машине удается готовить пластичную с содержанием наполнителя до 77%-78% (остальное смола, отверждающая система и реологические добавки). С точки зрения экономики хочется еще меньше смолы и еще больше песка, но... Если при 80% наполнителя сделать срез и шлифануть, то под микроскопом видны пустоты -- то есть смолы не хватает, чтобы заполнить все межзерновые промежутки. Это если говорить про наполнитель с идеальным гранулометрическим распределением. Если просто насыпать разного песка, то смесь будет терять текучесть гораздо раньше (ну и пустоты на шлифе)

Когда мешают руками, то нереально получить пластичную смесь, если наполнителя больше 74%-75%. Понятно, что через некоторое время в таком лабораторном образце образуется слой "пустой" смолы (на вибростоле очень быстро). Поэтому я бы не превышал 72%-73%, а после заливки досыпал наполнитель, выдавливая смолу через край.

Да, еще один маленький хинт. Вязкость литьевой массы обратно пропорциональна температуре, поэтому есть смысл нагреть готовую смесь, чтобы она растекалась лучше. Но в нагретой смеси есть риск преждевременной желатинизации. Поэтому вместо смолы лучше предварительно нагреть литьевую форму до 40С, тогда в зоне контакта с формой образуется пограничный слой повышенной текучести.
Аватара пользователя
amikhailov
Опытный
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 11 апр 2015, 14:21
Репутация: 92
Настоящее имя: Александр
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение amikhailov »

mhael писал(а):На заказ сможете отлить? В некоторых вопросах предпочитаю довериться профессионалам.
Как бизнес, это "из пушки по воробьям". Могу "по-дружески". Мы выбираем время, вы привозите форму (Дедовск, МО), заливаем из машины в цикле основного производства и ставим в печь. Стоить это будет рублей 140-150 за кг смеси. Удельный вес смеси примерно 2400 кг/м3. Если форма совсем маленькая, я могу привезти-увезти на свой машине, но у меня спортивная купешка, т.е. багажник под размер теннисной сумки.
Аватара пользователя
amikhailov
Опытный
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 11 апр 2015, 14:21
Репутация: 92
Настоящее имя: Александр
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение amikhailov »

romanru1 писал(а):А известны ли физ. свойства получаемого материала - ну там прочность , упругость , температурный коэффициент линейного расширения
Во многом сходны с гранитом, то есть такие материалы плохо работают на разрыв. А вот на сжатие работает шикарно. Это что касается прочности. Что же касается модуля упругости и КЛР, то нужно смотреть характеристики гранита. Думаю, что много лучше стали или чугуна.

Минусом материала является сравнительно низкая температура тепловой деформации, около 280С. Хотя электроника, шпиндели и каретки выйдут из строя еще раньше. А машинист совсем мертвый будет.
Аватара пользователя
mhael
Мастер
Сообщения: 2443
Зарегистрирован: 09 мар 2013, 11:22
Репутация: 769
Настоящее имя: Ильдар
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение mhael »

amikhailov писал(а):Как бизнес, это "из пушки по воробьям".
А какой объем должен быть, чтобы было из пушки, но "не по воробьям"?
amikhailov писал(а):Могу "по-дружески". Мы выбираем время, вы привозите форму (Дедовск, МО), заливаем из машины в цикле основного производства и ставим в печь. Стоить это будет рублей 140-150 за кг смеси
Спасибо. Пометил себе :) При некотором объеме цена может быть ниже или и так уже "по-дружески"?
amikhailov писал(а):Если при 80% наполнителя сделать срез и шлифануть, то под микроскопом видны пустоты
А на месте шлифануть после печки у Вас есть возможность?
Аватара пользователя
amikhailov
Опытный
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 11 апр 2015, 14:21
Репутация: 92
Настоящее имя: Александр
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение amikhailov »

mhael писал(а):При некотором объеме цена может быть ниже или и так уже "по-дружески"?
А на месте шлифануть после печки у Вас есть возможность?
"По-дружески" имелось в виду, что я занимаюсь этим в свободное время и без всякой материальной выгоды. Но все компоненты литьевой смеси мы покупаем за деньги, поэтому я просто считаю смолу+химию+наполнители по цене закупки и возвращаю эти деньги в кассу. Нагружать персонал шлифовкой мне бы не хотелось, если честно. Возможно, в следующем году.
Askov
Мастер
Сообщения: 1103
Зарегистрирован: 13 май 2014, 12:35
Репутация: 731
Настоящее имя: Андрей
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение Askov »

Интересно посмотреть фотографии изделий выполненных из этого материала.
skyAlex
Мастер
Сообщения: 489
Зарегистрирован: 30 май 2014, 21:43
Репутация: 87
Откуда: Питер

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение skyAlex »

Ничего не сказано про усадку в цифрах, используется же полиэфирка, а это значит 3% усадки в легкую.
Аватара пользователя
amikhailov
Опытный
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 11 апр 2015, 14:21
Репутация: 92
Настоящее имя: Александр
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение amikhailov »

skyAlex писал(а):Ничего не сказано про усадку в цифрах, используется же полиэфирка, а это значит 3% усадки в легкую.
Все верно, чистая полиэфирка (без наполнителя) при отверждении уменьшается в объеме. Однако в литьевой смеси есть наполнитель, который создает пространственную матрицу. При плотной упаковке зерен они уже уперты "друг в друга" и усадка смолы размер изделия практичесски не уменьшает (в самой смоле при этом возникает растягивающее напряжение). Некоторой аналогией является заливка предварительно напряженного бетона -- только мы не растягиваем арматуру, а вызываем усадку смолы.

Из моего опыта стандартная усадка литьевой массы незначительна, менее 0.4%. Наверное, можно и меньше -- если задаться целью.
Аватара пользователя
amikhailov
Опытный
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 11 апр 2015, 14:21
Репутация: 92
Настоящее имя: Александр
Откуда: Москва
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение amikhailov »

Askov писал(а):Интересно посмотреть фотографии изделий выполненных из этого материала.
Да вот, например. На прошлой неделе запустили в производство новую модель, на фотке preproduction sample, еще без логотипа.
Вложения
A3.png (15764 просмотра) <a class='original' href='./download/file.php?id=61510&sid=49145aa815410fe6171ac351292b04c4&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (450.16 КБ)</a>
Onebe
Опытный
Сообщения: 100
Зарегистрирован: 02 апр 2015, 14:20
Репутация: 17
Настоящее имя: Александр
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение Onebe »

Для раковин пойдет литьевой состав, для станины не очень...
Ну и спорного много по технологии применительно к станкам.
Аватара пользователя
tooshka
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 1803
Зарегистрирован: 24 окт 2012, 14:26
Репутация: 209
Настоящее имя: Андрей
Откуда: Нижний Новгород
Контактная информация:

Re: Инженерный камень (aka полимербетон aka полимергранит

Сообщение tooshka »

Onebe писал(а):Ну и спорного много по технологии применительно к станкам.
"Критикуешь предлагай, предлагаешь отвечай")))
Милая, ты услышь меня
под окном стою со своим я ЧПУ! (Протяжно; с надрывом; форте)
Внимание!!! Чрезмерное увлечение ЧПУ приводит к проблемам в семейных отношениях!
Ответить

Вернуться в «Механика»