От чугунных печей до ракетных двигателей: необычные применения промышленных материалов

Промышленные материалы не всегда остаются в готовом изделии. Иногда они работают только на одном из этапов производства: укрепляют модельную оснастку, помогают получить сложную форму или обеспечивают точность будущей детали. В других случаях материал становится частью изделия и придаёт ему прочность, электропроводность или стойкость к внешним воздействиям.

Один из таких примеров — производство чугунных банных печей российской компанией «Техно Лит». Предприятие располагает производственными площадками полного цикла, собственным конструкторским бюро и станками с ЧПУ. С 2019 года ООО «МПКМ» поставляет компании полиуретановые грунтовки для изготовления модельной оснастки.

Как грунтовка помогает производить чугунные печи

Производство чугунной детали сложной формы начинается не с металла, а с точной объёмной модели. Для крупных элементов несколько листов МДФ склеивают в массивную заготовку. Затем её обрабатывают на станке с ЧПУ: фреза последовательно формирует наружные поверхности, внутренние полости, пазы, каналы, выступы и другие элементы будущей отливки.

МДФ хорошо обрабатывается и позволяет воспроизводить сложную геометрию, однако имеет пористую структуру. Особенно активно впитывают жидкость открытые торцы, кромки и участки после фрезерования. Без дополнительной обработки они могут пылить, осыпаться и постепенно терять точность при многократном использовании.

Полиуретановая грунтовка проникает в поры МДФ и после отверждения уплотняет поверхностный слой. Такая обработка укрепляет торцы и фрезерованные участки, уменьшает пылеобразование, снижает впитывающую способность материала и помогает дольше сохранять мелкие элементы рельефа.

После обработки детали модели соединяют, проверяют геометрию и подготавливают поверхность. Готовую оснастку используют для получения песчаной литейной формы. Формовочная смесь повторяет рельеф модели, затем модель извлекают, а образовавшуюся полость заполняют расплавленным чугуном. Так получают стенки печи, дверцы и другие детали.

Полиуретановой грунтовки в готовой печи нет: она остаётся на промежуточном этапе производства. Но от состояния обработанной ею оснастки зависят геометрия и повторяемость чугунных деталей.

«Я сам люблю баню, поэтому пример „Техно Лит“ мне особенно близок. Полиуретановой грунтовки в готовой печи нет, но результат её работы есть. Она помогает сохранить точность оснастки, по которой отливают детали. Именно такие неочевидные применения материалов особенно интересно находить в производственных задачах заказчиков», — говорит директор ООО «МПКМ» Арслан Кинзябулатов.

Углеродные материалы за пределами строительного усиления

Углеродные ткани, ленты, жгуты и рубленую фибру чаще всего связывают с авиацией, автоспортом или усилением строительных конструкций. На практике область их применения значительно шире. Промышленность использует прочность и небольшую массу углеродного волокна, его электропроводность, коррозионную стойкость, совместимость с полимерными связующими и возможность получать детали сложной формы.

За годы работы ООО «МПКМ» поставляло углеродные материалы для 66 производственных, лабораторных и опытных задач, не связанных с традиционным усилением конструкций. Среди них есть решения для машиностроения, судостроения, авиационных тренажёров, электротехнической продукции и специальных покрытий.

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.

В других проектах углеродный жгут использовали при изготовлении промышленных щёток для очистки металлических поверхностей, а углеродные материалы — при производстве нагревательных кабелей, систем тёплого пола и углепластиковых элементов электросамокатов.

В каждом случае материал выполняет свою функцию. В несущей детали волокно воспринимает механическую нагрузку. При формовании позволяет получить лёгкое изделие сложной геометрии. В электротехнической продукции проводит ток и выделяет тепло.

Когда электропроводность становится полезным свойством

Ещё одно направление — применение рубленой углеродной фибры в антистатических полимерных покрытиях. Волокна распределяются в связующем и при правильно подобранной концентрации формируют проводящие связи, необходимые для отвода электростатического заряда.

Такие покрытия используют на электронных производствах, в лабораториях, серверных, производственных и складских помещениях. Однако универсальной дозировки углеродной фибры не существует. Необходимо учитывать длину волокна, состав и вязкость связующего, технологию перемешивания, толщину покрытия и требуемое электрическое сопротивление. Рабочие характеристики подтверждают на опытных образцах.

То же свойство углеродного волокна применяют в нагревательных системах. Только в этом случае прохождение электрического тока необходимо не для отвода заряда, а для контролируемого выделения тепла.

Углеродная сетка в системах огнезащиты

Композитные материалы используют и при разработке огнезащитных покрытий. С углеродной сеткой CarbonWrap Grid 90/1000 уже работали 15 производителей огнезащитных материалов. Её приобретали для испытаний и применения в качестве армирующего элемента огнезащитного слоя.

Среди разрабатываемых решений есть покрытия, предназначенные для эксплуатации в условиях углеводородного горения и криогенного пролива, где к прочности и целостности защитного слоя предъявляются особенно высокие требования.

При этом углеродная сетка является компонентом комплексного решения, а не самостоятельной огнезащитой. Совместимость сетки с конкретным составом, способ монтажа, толщина покрытия и достигаемые характеристики должны подтверждаться испытаниями всей системы.

От небольшого образца к серийному производству

Нестандартная промышленная разработка часто начинается с небольшого количества материала: нескольких метров ткани, пакета рубленой фибры или образца композитной сетки. Заказчик проверяет материал в своём связующем, изготавливает опытную деталь, оценивает результат и при необходимости корректирует рецептуру или технологию.

Если испытания проходят успешно, небольшой образец превращается в опытную партию, а затем — в серийное производство. Поэтому при подборе материала важно учитывать не только его паспортные характеристики, но и назначение готового изделия, условия эксплуатации, тип связующего, имеющееся оборудование и показатели, которые необходимо подтвердить испытаниями.

Неочевидные применения промышленных материалов объединяет одно: их роль определяется не названием продукта, а конкретной технологической задачей. Один и тот же тип углеродного волокна может усиливать конструкцию, проводить ток, выделять тепло или становиться основой лёгкой композитной детали. А грунтовка, которой нет в готовой чугунной печи, может влиять на точность её производства.