От чугунных печей до ракетных двигателей: поставки МПКМ

Материал не обязательно должен входить в состав готового изделия, чтобы влиять на его качество. Иногда он работает на промежуточном этапе: защищает форму, укрепляет технологическую оснастку или помогает воспроизвести сложную геометрию будущей детали.

Один из таких примеров — производство чугунных банных печей. С 2019 года ООО «МПКМ» поставляет полиуретановую грунтовку российской компании «Техно Лит», где материал применяют при изготовлении модельной оснастки из МДФ.

Это лишь одно из необычных применений материалов, с которыми работает МПКМ. Углеродные ткани, фибру, жгуты и сетки также используют в ракетно-космической отрасли, производстве авиационных тренажёров, судостроении, нагревательных системах, промышленных щётках, антистатических покрытиях и огнезащите.

Как из МДФ получают модель будущей чугунной детали

«Техно Лит» работает на рынке литейного производства с 2008 года. Предприятие располагает производственными площадками полного цикла в Московской, Волгоградской и Тульской областях, собственным конструкторским бюро и парком станков с ЧПУ.

Производство сложной чугунной детали начинается задолго до заливки металла. Сначала необходимо изготовить точную объёмную модель, геометрию которой затем воспроизведёт песчаная литейная форма.

Для крупных элементов несколько листов МДФ склеивают в массивную заготовку. После этого её обрабатывают на станке с ЧПУ. Фреза последовательно формирует наружные поверхности, внутренние полости, пазы, каналы, выступы и другие элементы будущей детали.

МДФ удобен для такой работы: он хорошо обрабатывается и позволяет получать сложный рельеф. Однако у материала есть уязвимое свойство — пористая структура. Особенно интенсивно жидкость впитывают открытые торцы, кромки и участки, появившиеся после фрезерования. При многократном использовании они могут пылить, осыпаться и постепенно терять первоначальную точность.

Поставляемая компанией МПКМ полиуретановая грунтовка проникает в поры МДФ и после отверждения уплотняет его поверхностный слой. Такая обработка помогает:

• укрепить торцы, кромки и фрезерованные участки;

• уменьшить пылеобразование и осыпание МДФ;

• снизить впитывающую способность поверхности;

• дольше сохранять мелкие элементы и сложный рельеф;

• повысить стойкость оснастки при повторном использовании.

После фрезерования элементы соединяют, проверяют геометрию и подготавливают поверхность. Готовую модель помещают в формовочную смесь, которая воспроизводит её рельеф. Затем модель извлекают, а образовавшуюся полость заполняют расплавленным чугуном.

Полиуретановая грунтовка в готовую банную печь не попадает. Она остаётся в производственном цехе, но помогает сохранить оснастку, от которой зависят геометрия и повторяемость отливаемых деталей.

«Я сам люблю баню, поэтому пример „Техно Лит“ мне особенно близок. Грунтовки нет в готовой печи, но результат её работы в ней есть. Она помогает сохранить точность модели, по которой отливают чугунные детали. Такие неочевидные применения материалов особенно интересно находить в задачах наших заказчиков», — отметил директор ООО «МПКМ» Арслан Кинзябулатов.

Почему углеродные материалы используют не только в строительстве

Углеродные ткани, ленты, жгуты и рубленую фибру часто связывают с усилением бетонных конструкций. На практике промышленность использует сразу несколько свойств углеродного волокна:

• высокую прочность при небольшой собственной массе;

• коррозионную стойкость;

• возможность формования деталей сложной геометрии;

• электропроводность;

• совместимость с различными полимерными связующими.

Поэтому один и тот же класс материалов может решать совершенно разные задачи. В одном изделии волокно воспринимает механическую нагрузку, в другом становится основой лёгкого корпуса, в третьем проводит электрический ток, а в четвёртом работает как функциональная добавка к полимерной композиции.

Среди примеров из практики поставок МПКМ:

• ПАО «Протон-ПМ» приобретало углеродные материалы для производственных задач предприятия, выпускающего ракетные двигатели;

• АО ЦНТУ «Динамика» в Жуковском использовало углеродное волокно при изготовлении корпусов авиационных тренажёров;

• АО «Судомех Саплай» применяло углеродные ткани для формования судовых конструкций методом вакуумной инфузии;

• ПКП «Техтрон+» из Обнинска использовало углеродный жгут при изготовлении промышленных щёток для очистки металлических поверхностей;

• завод РИМ в Томске применял углеродные материалы при производстве нагревательных кабелей, систем тёплого пола и углепластиковых элементов электросамокатов.

В практике МПКМ насчитывается 66 примеров применения углеродных материалов вне традиционного усиления строительных конструкций. Среди них есть опытные и лабораторные работы, а также серийные производственные задачи.

Электропроводность: от отвода заряда до получения тепла

Одно из наиболее интересных свойств углеродного волокна — электропроводность. В зависимости от задачи она может использоваться по-разному.

МПКМ поставляет углеродную фибру для разработки антистатических полимерных покрытий. Короткие волокна распределяются в связующем и при правильно подобранной концентрации формируют проводящие связи, необходимые для отвода электростатического заряда.

Такие покрытия востребованы на электронных производствах, в лабораториях, серверных, промышленных и складских помещениях. При этом универсальной дозировки фибры не существует. Необходимо учитывать длину волокна, состав и вязкость связующего, способ перемешивания, толщину покрытия и требуемое электрическое сопротивление. Решение подтверждают на опытных образцах и только после этого масштабируют.

В нагревательных системах используется то же физическое свойство, но с другой целью: прохождение электрического тока через проводящий элемент обеспечивает контролируемое выделение тепла.

Углеродная сетка как часть огнезащитной системы

Ещё одно промышленное направление — применение углеродной сетки при разработке огнезащитных красок и штукатурных составов.

С сеткой CarbonWrap Grid 90/1000 уже работали 15 производителей огнезащитных материалов. Её приобретали для испытаний и применения в собственных системах в качестве армирующего элемента огнезащитного слоя.

Среди исследуемых решений есть покрытия для эксплуатации в условиях углеводородного горения и криогенного пролива. В подобных системах особенно важно, чтобы огнезащитный слой сохранял целостность при сложном сочетании температурных и механических воздействий.

При этом сетка не является самостоятельной огнезащитой. Её совместимость с конкретным составом, способ монтажа, толщина покрытия и достигаемый предел огнестойкости должны подтверждаться испытаниями всей системы.

Почему промышленная разработка часто начинается с небольшого образца

Нестандартная производственная задача редко начинается с крупной закупки. Предприятию может потребоваться несколько метров ткани, небольшой пакет рубленой фибры или образец композитной сетки.

Материал проверяют в сочетании с имеющимся связующим, изготавливают пробную деталь, корректируют рецептуру и технологию. Если испытания проходят успешно, образец превращается в опытную партию, а затем — в серийное производство.

При подборе необходимо учитывать не только заявленные характеристики материала, но и весь технологический процесс:

• какую функцию материал должен выполнять в готовом изделии;

• какие нагрузки и среда эксплуатации предполагаются;

• с каким связующим и оборудованием предстоит работать;

• требуется ли электропроводность или электрическая изоляция;

• можно ли менять рецептуру и режим производства;

• какие показатели будут контролироваться на испытаниях.

Чем точнее сформулирована задача, тем меньше случайных экспериментов потребуется до получения работоспособного решения.

Полная версия материала с фотографиями модельной оснастки, производственным видео и другими примерами опубликована на сайте ООО «МПКМ».

Справка о компании. ООО «МПКМ» работает с 2009 года и производит профессиональную строительную химию и композитные материалы для ремонта, защиты и усиления конструкций, промышленных покрытий, производственных испытаний и специальных технологических задач. География поставок — Российская Федерация.

Изображение (фото): МПКМ