Способ изготовления композиционного материала



Способ изготовления композиционного материала
Способ изготовления композиционного материала
Способ изготовления композиционного материала
Способ изготовления композиционного материала

 


Владельцы патента RU 2531411:

Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" (RU)

Изобретение относится к композиционным конструкционным материалам, используемым в подвижных и стационарных частях станков, систем высокоточного монтажа радиоэлектронных компонентов, контрольно-измерительных машин, координатных систем высокой точности и другой прецизионной техники. Способ изготовления композиционного материала, заключающийся в том, что полость оболочечной конструкции заполняют сверхжестким бетоном, который изготавливают посредством механической активации цементного состава. Цементный состав включает в себя 30% цемента марки ПЦ-500ДО-Н, 7,5% микрокремнезема, 1,8% напрягающей добавки РД-Н, 20% песка речного мытого с модулем крупности МКР 5, 40% гравия базальтового крупностью до 30 мм, 0,7% гиперпластификатора на основе этиленгликоля. Механическую активацию производят в лопастных мешалках принудительного типа с частотой вращения лопастей не менее 60 об/мин в течение не менее 20 мин. Причем заливают высокопрочный бетон в полость оболочечной конструкции, одновременно уплотняют его вибрационной обработкой. Затем, чтобы исключить выход пара из нее, замыкают полость заливки. Осуществляют автоклавное отверждение бетона, состоящее в том, что всю конструкцию равномерно разогревают до температуры порядка 200°С с целью его отверждения. Причем конструкцию выдерживают при данной температуре в течение 12 часов. Затем дожидаются ее постепенного охлаждения до комнатной температуры и выдерживают при этой температуре до полной гидратации цемента. И, наконец, осуществляют механическую обработку базовых поверхностей. Технический результатом является упрощение технологии изготовления материала. 4 ил.

 

Изобретение относится к способам изготовления композиционных конструкционных материалов, используемых в подвижных и стационарных частях станков, систем высокоточного монтажа радиоэлектронных компонентов, контрольно-измерительных машин, координатных систем высокой точности и другой прецизионной техники.

Повышенная точность перемещения в механических системах обеспечивается либо повышенной жесткостью несущей конструкции, либо высокоточной динамической компенсацией положения рабочего органа за счет обратной связи системы управления положением рабочего органа (так называемые «гибкие системы с обратной связью»).

В настоящее время повышенная жесткость координатной системы достигается путем применения материалов с высоким модулем упругости, таких как чугуны или минеральные ископаемые (гранит, агат и т.д.). Это стандартные технологии, серийно применяемые в станкостроении. Однако перечисленные материалы имеют ряд физических и технологических недостатков.

Чугунные несущие конструкции предполагают наличие дорогостоящего высокоточного литейного производства, кроме того, чугунные конструкции предполагают наличие остаточных внутренних напряжений и высокую удельную массу подвижных частей, что приводит к снижению динамической управляемости координатной системы.

Несущие конструкции координатных систем, выполненные из минеральных конструкционных материалов, имеют также ряд недостатков: в первую очередь трудно обрабатываются и имеют предельную возможную шероховатость поверхности при механической обработке.

Что касается способа повышения точности координатной системы применением «гибких систем с обратной связью», то они находят очень узкое применение, в основном в интеллектуальных системах. Примером могут служить различные робототехнические комплексы с динамическими датчиками положения, то есть система имеет незначительную жесткость, но в любой момент за счет датчиков может подрегулировать свое положение.

Широко применяется в манипуляторах, заменяющих человеческие операции.

Для создания деталей узлов прецизионных сверхжестких координатных систем в ряде случаев применяются композиционные материалы на основе синтетических вяжущих (типа эпоксидной или полиуретановой смолы) и твердокаменного наполнителя. К ним относится высоконаполненный композиционный материал - синтегран, включающий эпоксидую диановую смолу, активный разбавитель, аминный отвердитель, твердокаменную породу фракций 0,063-0,315 мм и 0,63-10,0 мм (патент Российской Федерации №2110539).

Данный композиционный материал имеет ряд существенных недостатков:

1. Полученный материал решает задачу демпфирования вынужденных колебаний несущей конструкции координатной системы, но принципиально не решает задачи жесткости системы, так как синтетический наполнитель не является жестким материалом. То есть функционально синтетический наполнитель является объемной гасящей пружиной для вынуждающей колебательной нагрузки.

2. Данный материал обладает «текучестью», как относящийся к классу полимеров, то есть меняет свою геометрию под длительной нагрузкой, что недопустимо в высокоточных координатных системах.

3. Прецизионная обработка поверхности изделия, представляющего собой смесь физически разнородных материалов (таких как твердый материал и отвержденная смола), является отдельной технологической задачей.

Приведенных недостатков лишен композиционный материал, который изготавливают предлагаемым способом на основе полой оболочечной конструкции с последующим наполнением полости сверхжестким бетоном с дальнейшим автоклавным отверждением последнего. Технический результат изобретения - создание материала по существенно упрощенной технологии изготовления.

Технология производства композиционной конструкции на основе сверхпрочного напрягающего бетона включает в себя следующие этапы:

1. Изготавливают матричную конструкцию из высокопрочного материала, выполняющего роль опалубочной конструкции, исключающей паро-водопроницаемость. К матричной конструкции предъявляют требования хорошей механической прочности и обрабатываемости, включающей шлифовку и шабрение. Также в матричной конструкции предусматривают закладные элементы внешних креплений (например, креплений линейных направляющих механических передач). Матричная конструкция должна представлять собой оболочечную конструкцию, при необходимости содержащую внутренние перемычки для стабилизации формы конструкции. Также необходимым требованием к конструкции является возможность ее последующего замыкания для исключения свободного выхода водяного пара из полости конструкции, так как в полость будут заливать высокопрочный бетон, подвергающийся последующей автоклавной обработке.

2. Изготавливают высокопрочный бетон путем механической активации цементного состава, включающего в себя:

2.1. Цемент марки ПЦ-500Д0-Н - 30%.

2.2. Микрокремнезем - 7,5%.

2.3. Напрягающую добавку РД-Н - 1,8%.

2.4. Песок речной мытый с модулем крупности МКР 5 - 20%.

2.5. Гравий базальтовый крупностью до 30 мм. - 40%.

2.6. Гиперпластификатор, например, на основе этиленгликоля - 0,7%.

Механическую активацию состава производят в лопастных мешалках принудительного типа с частотой вращения лопастей не менее 60 об/мин в течение не менее 20 мин.

3. Заливают высокопрочный бетон в полость матричной конструкции с одновременным уплотнением бетона вибрационной обработкой.

4. Замыкают полость заливки, что позволяет исключить выход пара из нее.

5. Равномерно разогревают всю конструкцию до температуры порядка 200°С с целью автоклавного отверждения высокопрочного бетона в полости матрицы. Выдерживают конструкцию при данной температуре в течение 12 часов.

6. Дожидаются ее постепенного охлаждения до комнатной температуры.

7. Выдерживают конструкцию при комнатной температуре вплоть до полной гидратации цемента.

8. Осуществляют механическую обработку базовых поверхностей (поверхностей, служащих для монтажа подвижных частей координатных систем).

В результате применения технологии получают конструкцию несущей детали координатной системы со следующими свойствами:

1. Основная прочность конструкции до 270 МПа на сжатие.

2. Растягивающее напряжение внешней оболочки (преимущественно оболочечной металлоконструкции) до 20 МПа. То есть состояние жесткой натянутой мембраны.

3. Сжимающее напряжение внутренней бетонной основы - до 20 МПа. То есть состояние сжатой пружины.

Кроме того, конструкция предполагает наличие «залитых» закладных элементов для внешнего монтажа, что значительно упрощает подготовку изделия для сборочных операций.

В данной технологии производства сверхжесткой композитной конструкции комплексно применен ряд известных технологий, таких как:

1. Получение высокопрочных бетонов на основе портландцементов с суперпластификаторами и микрокремнеземом, так называемых DSP-материалов, с прочностью на сжатие до 270 Мпа. Российский производитель комплексной добавки на основе микрокремнезема и суперпластификатора «МастерБетон», товарное название добавки МБ 10-01.

2. Получение напрягающих бетонов путем введения в состав бетонов «напрягающей добавки» типа РД-Н (Цемдекор) на основе гибсоалюмосиликатов.

3. Автоклавное отверждение высокопрочных напрягающих бетонов в замкнутой системе с перегретых паров. Собственная разработанная технология позволяет производить автоклавную обработку высокой равномерности без специального оборудования.

Примером применения описанной выше технологии, иллюстрируемым фиг.1-4, служит координатная система для установки гидроабразивной резки. Ее общий вид изображен на фиг.1. Здесь 1 - сопловой узел с требованием по точности позиционирования ±20 мкм. На фиг.2-4 показаны полость модуля продольного перемещения до заливки высокопрочного бетона, тот же вид с полостью, залитой высокопрочным бетоном 2, участок модуля продольного перемещения с закрытым фланцем 3 соответственно. Заливку полости модуля осуществляют в вертикальном положении с применением высокочастотной вибрации для уплотнения бетонного состава. Дальнейшее твердение бетона осуществляют также в вертикальном положении для уменьшения поводок изделия.

Способ изготовления композиционного материала, заключающийся в том, что полость оболочечной конструкции заполняют сверхжестким бетоном, который изготавливают посредством механической активации цементного состава, включающего в себя 30% цемента марки ПЦ-500ДО-Н, 7,5% микрокремнезема, 1,8% напрягающей добавки РД-Н, 20% песка речного мытого с модулем крупности МКР 5, 40% гравия базальтового крупностью до 30 мм, 0,7% гиперпластификатора на основе этиленгликоля, которую производят в лопастных мешалках принудительного типа с частотой вращения лопастей не менее 60 об/мин в течение не менее 20 мин, причем заливают высокопрочный бетон в полость оболочечной конструкции, одновременно уплотняют его вибрационной обработкой, затем, чтобы исключить выход пара из нее, замыкают полость заливки, осуществляют автоклавное отверждение бетона, состоящее в том, что всю конструкцию равномерно разогревают до температуры порядка 200°С с целью его отверждения, причем конструкцию выдерживают при данной температуре в течение 12 часов, затем дожидаются ее постепенного охлаждения до комнатной температуры и выдерживают при этой температуре до полной гидратации цемента и, наконец, осуществляют механическую обработку базовых поверхностей.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к порошкообразной композиции строительного материала, предпочтительно к сухому строительному раствору промышленного производства и, в особенности, к клеям для плитки, наполнителям для швов, шпаклевкам, гидроизоляционным шламам, ремонтным растворам, выравнивающим растворам, армирующим клеям, клеям для термоизоляционных композитных систем (ТИКС), минеральным штукатуркам, тонким шпаклевкам и системам бесшовного пола, содержащей сложный эфир A) 2-этилгексановой кислоты и B) спирт с точкой кипения, по меньшей мере, в 160°C.
Изобретение относится к способам приготовления бетонных смесей с добавкой микрокремнезема с химическими добавками. Техническим результатом предложенного способа является повышение прочности бетонной смеси.

Изобретение относится к безреагентным способам увеличения удобоукладываемости формовочных смесей посредством обработки воды и может быть использовано при производстве силикатных, керамических, бетонных, железобетонных и других изделий, а также в технологиях, основанных на использовании различных минеральных вяжущих, для которых актуальна проблема удобоукладываемости и увеличения положительной динамики нарастания прочности готовых изделий.
Способ приготовления золобетонной смеси относится к промышленности строительных материалов и может быть использован для изготовления золобетонов. Техническая задача - удешевление смеси, ускорение процесса схватывания и твердения золобетонной смеси, повышение прочности и стабильности свойств золобетона, а также расширение области утилизации отходов техногенного происхождения.
Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для производства облицовочных плит (для внутренней и наружной отделки зданий) черепицы, полов, монолитных строительных элементов.
Изобретение относится к способу производства строительных материалов, в частности к технологии приготовления бетонных смесей, и может найти применение при выполнении монолитных бетонных работ для изготовления стеновых блоков, которые могут быть использованы при возведении складских помещений, гаражей и ограждений.
Изобретение относится к способу приготовления асфальтобетона для дорожного строительства с использованием продукта утилизации нефтяных шламов в качестве добавки.

Изобретение относится к геополимерным композициям. Сухая смесь для геополимерного связующего содержит, по меньшей мере, одну летучую золу, содержащую оксид кальция в количестве меньшем или равном 15 вес.%; по меньшей мере, один ускоритель гелеобразования и, по меньшей мере, один ускоритель твердения, имеющий состав, отличный от состава указанной золы.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касайся изготовления изделий (блоков) из арболита с одновременным получением на их поверхности основы для штукатурки.
Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления пенобетонных строительных изделий, например стеновых блоков или панелей. Способ изготовления строительных изделий из пенобетона включает раздельное приготовление пены и растворной смеси, их смешивание или одностадийное приготовление пеномассы с последующей укладкой в формы, выдержкой, распалубкой, пропариванием и распалубкой изделия.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства безобжиговых теплоизоляционных материалов, применяемых для изоляции зданий, сооружений и трубопроводов.
Изобретение относится к сырьевым смесям для получения теплоизоляционного материала, применяемого для устройства теплоизоляционных покрытий трубопроводов с теплоносителями на атомных и тепловых электростанциях.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к строительной индустрии, к способу получения стеклокерамзита и порокерамики. В способе получения стеклокерамзита и порокерамики, включающем предварительный помол кремнесодержащей смеси из трепелов и опок и последующее смешение ее с щелочным компонентом - едким натром, грануляцию полученной смеси, вспучивание и спекание во вращающейся печи, указанную кремнесодержащую смесь предварительно подвергают помолу до фракции 3-5 мм с последующей сушкой при температуре 600°C до влажности 10%, повторный помол до получения порошка фракции 0,315 мм, далее полученный порошок последовательно подвергают грануляции и химизации в турбулентном грануляторе, куда дозированно поступает порошок и раствор едкого натра, с получением гранул фракции от 1,5 до 2,5 мм, далее полученные гранулы подвергают повторной грануляции и химизации в тарельчатом грануляторе, куда дозированно поступают полученные гранулы, указанные порошок и раствор едкого натра, с получением гранул окончательной фракции от 5 до 7 мм с влажность 45% по массе, которые подвергаются сушке, вспучиванию и спеканию до достижения коэффициента вспучивания от 2,2 до 5,5 в зависимости от заданной рецептуры, во вращающейся подовой печи с температурой 740-760°C в течение 15-20 минут, или осуществляют термообработку гранул на электроконвейре в процессе доставки их потребителю.

Изобретение относится к производству заполнителей для бетонов. Заполнитель для бетона выполнен в виде зерна округлой формы, имеющего полость 3, образованную путем склеивания двух частей 1 и 2, изготовленных из глинистого сырья формованием с последующим обжигом, с размещенным в полости 3 пористым телом 4, полученным при обжиге склеенных частей 1 и 2 вспениванием пеностекольной шихты, включающей, мас.%: молотое силикатное стекло 93-97 и газообразователь - мел или мрамор или кокс 3-7, причем, по меньшей мере, одна из частей имеет перфорацию 5.

Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глину монтмориллонитовую 50,0-65,0, доломит 5,0-10,0, молотое силикатное стекло 30,0-40,0.

Изобретение относится к способам переработки золошлаковых отходов получением пеносиликата. Технический результат изобретения заключается в расширении номенклатуры сырья, повышении пористости и метастабильности пеносиликата.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов сырьевых смесей для изготовления теплоизоляционных изделий. Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционных изделий содержит, мас.%: глина кислая неспекающаяся 54,0-60,0; молотый до удельной поверхности 4500-5000 см2/г вспученный перлит 17,0-19,0; мел 1,0-2,0; зола-унос 15,0-17,0; каолин 2,0-3,0; жидкое калиевое стекло 4,0-6,0.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям для непрерывного производства изделий из армированного или предварительно напряженного бетона.
Наверх