Станина из синтеграна вместо чугуна: увеличение виброустойчивости в 2 раза, снижение металлоёмкости на 70 %

В промышленно развитых странах на разработку новых композитных материалов в области станкостроения реализуются масштабные программы с миллиардным финансированием. Это обусловлено тем, что в условиях жёсткой конкуренции достаточно остро встаёт задача по обеспечению необходимого технического уровня оборудования и экономичности его производства, особенно ультрапрецизионного и сверхскоростного.

Обоснованный интерес вызывают минералполимерные композиты на основе дискретных наполнителей в качестве материала для несущих систем металлорежущих и материалообрабатывающих станков.

Синтегран — синтетический гранит

По основным физико-механическим характеристикам и эксплуатационным показателям сопоставим с природным гранитом.

На основании исследований ЭНИМС (Научно-исследовательского экспериментального института металлорежущих станков) в Москве было установлено, что:

• применяя кварцитовый заполнитель, можно получать синтегран с износостойкостью равнозначной натуральному граниту;
• полимербетон в 3-4 раза лучше сохраняет линейные размеры под воздействием влаги, чем природный аналог;
• твёрдость синтеграна и естественного гранита близки по значению и составляют 55-65 HRC по Роквеллу.

Базируясь на свойствах, обеспечиваемых необходимую статистическую и динамическую жёсткость и технологических возможностях полимербетона (по которым он превосходит своего натурального «собрата»), было обозначено его приоритетное применение в качестве базовых деталей станков.

Пионером по внедрению новых конструкционных материалов стала швейцарская компания Studer, освоив производство станин для шлифовального оборудования из гранитана (искусственного гранита) собственного производства. Благодаря этому она смогла повысить конкурентоспособность своей продукции и увеличить производственную прибыль за счёт продажи изделий из полимербетона сторонним заказчикам.
Ещё одна немецкая компания Carl Zeiss создала измерительную машину со станиной и стойкой, выполненными из полимерного бетона весом в 5 тонн, однако ей потребовалось около 10 лет усилий, чтобы наладить экономически выгодное производство.
В России фрезерные, токарные и круглошлифовальные станки со станиной из высоконаполненного композиционного материала марки СГН-Э-7,5-1-20 выпускает ВЗС «Техника». Проработанная структура синтеграна и самая современная производственная технология обеспечивает несущей системе высокую термическую стабильность и отличные демпфирующие свойства.

Синтегран против чугуна

Недостатками отливок из чугуна является пониженная сопротивляемость к временным нагрузкам, таким как, к примеру, сила тяжести. Её длительное воздействие на чугунное основание, не установленное должным образом на опоры, может привести к внутренним напряжениям и как следствие, к нарушению заданной геометрической формы (короблению).
Композиционный материал не имеет такой проблемы, кроме этого по сравнению с чугуном у него более высокие:

• демпфирующие способности,
• термическая стабильность,
• устойчивость к кратковременным перепадам температур.

Научно-исследовательские работы того же ЭНИМС на практике доказали, что при изготовлении базовых деталей из синтеграна виброустойчивость оборудования увеличивается более, чем в 2 раза, а металлоёмкость снижается в пределах 70 %, т. к. металл в них применяют только для закладных элементов, арматуры и привертных направляющих.