Смесь наливная самотвердеющая на цементном связующем для производства точных отливок. Литье цемента


Декоративный искусственный камень своими руками: технология изготовления

Искусственный камень известен с незапамятных времен: обычный кирпич и застывший известковый раствор – тоже искусственные камни. Но только в наши дни искусственный камень признали материалом №1 дляотделки помещений и самодеятельного ландшафтного дизайна. Причина – используя современные материалы и технологии, можно сделать искусственный камень своими руками. По крайней мере, некоторые его разновидности, т.к. видов искусственного камня очень много.

А зачем?

Природный камень – дорогой и, как это ни странно, капризный материал. Взгляните на рисунок. Традиционный японский садик тобииси и столь же традиционный европейский альпинарий стоят дороже виллы, показанной слева. Для тобииси глыбы нужно подобрать в соответствии с сакральными требованиями дзен, а плиты сланца для альпинария – по условиям дизайна. И камень подойдет лишь из определенных месторождений, уже по требованиям прочности и стойкости. И привезти его нужно так, чтобы по дороге он не превратился в щебень.

Пиленый или колотый отделочный камень дешевле, хотя все-таки очень дорог. И дорога работа по нему: не плитка, каждый нужно примерять и подбирать по месту. И сильно нагружает стену или перекрытие – тяжел. Тонкими слоями не наколешь и не напилишь – расколется, хрупок.

Искусственный камень по механическим свойствам и стойкости может превосходить дикий природный камень и уж точно не уступает ему даже изготовленный в домашних условиях. Вдобавок имеет важные преимущества:

  • Может изготавливаться тонкими плитками, что в несколько раз уменьшает вес объекта без потери прочности.
  • При богатстве или уникальности колеров и фактур поверхности может быть изготовлен стандартной формы и размера в плане или фасонным точно по месту.
  • Может изготавливаться на месте применения, что исключает транспортировочный отход.
  • Может быть изготовлен сразу гладким до блеска, что исключает затраты на распиловку, шлифовку и полировку.
  • Может быть изготовлен неправильной формы, полностью имитируя бутовый камень, но заранее заданного размера и конфигурации.

Дополнительно: имитация камня с помощью полимерных связующих (см. далее) дает изделия термопластичные, которые уже после изготовления можно изгибать, формовать, соединять друг с другом без швов.

На что он годен?

Видов изделий из искусственного камня не счесть. Им облицовывают стены, внутренние и наружные, из него делают декоративные элементы для интерьера и мебели, кухонные мойки, подоконники, столешницы и мебель целиком, см. рис. В последнем случае используется термопластичность полимерного искусственного камня.

Кроме того, дома из него можно изготовлять статуэтки, безделушки, сувениры. Существуют технологии, позволяющие получать эффекты тигрового, кошачьего и змеиного глаза. Есть умельцы, делающие из искусственного камня нэцке, которые эксперты-японцы не сразу отличают от настоящих. Но это все относится уже к области ювелирного мастерства, а вот искусственный декоративный камень своими руками можно наловчиться делать необычайно похожий на лабрадорит, розовый орлец или серпентинит. До чароита с малахитом Данилы-мастера XXI в, похоже, еще не добрались, но, имея в виду возможности материала, это дело наживное.

Виды декоративного искусственного камня

По исходным материалам и способам изготовления искусственный камень разделяется на следующие виды:

  1. Керамический – в процессе изготовления проходит обжиг в определенном температурном режиме. Производство требует больших площадей, обученного персонала и значительного расхода энергии.
  2. Гипсовый формовой (литой) – производство возможно в домашних условиях при минимальных затратах, но пригоден только для внутренней отделки, т.к. не морозостоек. Минимальная температура в производственном помещении +18 градусов Цельсия.
  3. Бетонный (цементно-песчаный) формовой, слева на рис. – по себестоимости несколько дороже гипсового, т.к. ресурс формы для бетона меньше, но тоже пригоден для производства дома или в небольшом подсобном помещении. Морозостоек, производство возможно при +12 Цельсия и выше.
  4. Бетонный армированный свободной формовки (монументальный) – изготавливается штучно, чаще всего на месте использования. Методом свободной формовки делают искусственные валуны, булыжники, плиты естественного вида.
  5. Полиэфирный с минеральным наполнителем горячего отверждения (в центре на рис.) – по декоративным и механическим качествам может превосходить естественные аналоги, но затвердевание компаунда проходит при повышенной температуре в вакууме, поэтому для домашнего или мелкотоварного производства непригоден.
  6. Литой акриловый холодного отверждения – пригоден для домашнего изготовления в тех же условиях, что и гипсовый. Если затвердевание проводится на вибростенде (см. далее), по совокупности качеств приближается к камню горячего отверждения. Термопластичен при 175-210 градусах, допускает дополнительную формовку после отливки без потери качества готового изделия.
  7. Жидкий искусственный камень приготовляется на гелевом акриловом связующем – гелькоуте (gel coat, гелевое покрытие). По механическим свойствам несколько уступает литому, т.к. в гель можно вводить меньшую долю минерального наполнителя, но в домашних условиях на гелькоуте можно формировать пространственные изделия сложной конфигурации.

Об акриловом камне

Главные достоинства акрилового камня – полное отсутствие пор и химическая стойкость. В быту это обеспечивает отменную санитарию и гигиеной: влагопоглощение акрилового камня составляет около 0,02% по весу; для сравнения у гранита – 0,33% а у мрамора – 0,55%. Акриловый камень можно мыть любыми бытовыми моющими средствами.

Второе, уже декоративное достоинство – сочетание вязкости с прочностью, характерное более для пластиков, чем для минеральных материалов, что позволяет делать каменные обои. Плиты акрилового камня промышленного изготовления имеют толщину в 6, 9 и 12 мм, но это обусловлено его последующей транспортировкой. Для использования на месте акриловый камень можно делать листами в 3-4 мм толщиной. Разумеется, такие листы требуют очень бережного обращения, но при наличии подходящей формы могут быть изготовлены во всю высоту стены.

И, наконец, декоративный искусственный камень на акриловом связующем обладает невысокой теплопроводностью в сочетании с большой теплоемкостью. Это дает при прикосновении ощущение живого тепла, вплоть до того, что в непрогретую пустую ванну из жидкого камня можно садиться раздетым, не испытывая дискомфорта.

О кварцевом искусственном камне

Среди жидкого камня горячего отверждения выделяется кварцевый искусственный камень (справа на рис. с образцами камней) – молотый жильный кварц (наполнитель) со связующим из полиэфирной смолы ПМММ (полиметилметакрилат). Его термопрочность ограничена 140 градусов, но по механическим свойствам и стойкости он превосходит лучшие из природных камней. Дадим некоторые данные для сравнения; в скобках через дробь указаны значения для гранита рапакиви и мрамора:

  • Ударостойкость DIN, см – 135 (63/29).
  • Прочность на изгиб, кг/кв.см – 515 (134/60).
  • Прочность на сжатие, кг/кв.см – 2200 (1930/2161).
  • То же, после 25 циклов «термокачелей» от –50 до +50 Цельсия – 2082 (1912/2082).

Примечание: гранит рапакиви или глазчатый гранит – особо качественный его сорт из месторождений Фенноскандии. Рапакиви отделаны некоторые станции метро в Санкт-Петербурге.

Оборудование и материалы

Для изготовления литого искусственного камня, кроме камней свободной формовки (жидкого и монументального), требуются специфические материалы и оборудование:

  1. Вибростенд.
  2. Модели для изготовления литейных форм (если не используются готовые формы).
  3. Разделительный состав – им покрывают как модель при изготовлении формы, так и форму перед отливкой изделия, чтобы не прилипали друг к другу.
  4. Литейные формы.
  5. Литейные смеси – компаунды.
  6. Пигменты.
  7. Песчаный поддон-подушка для самодельных форм из силикона.
  8. Термопистолет – для окончательной формовки и сваривания деталей из акрилового камня.

Примечание: изделия из жидкого камня виброобработке при отверждении не подлежат, даже если помещаются на вибростенд – расползутся.

Вибростенд

Вибростенд – сердце всего процесса изготовления декоративного камня и залог качества конечной продукции. Его конструкция, обеспечивающая отвердевание при надлежащей гомогенности (однородности) смеси, показана на рисунке. Такой стенд несложно сделать самому. Главный принцип – колебания платформы стенда должны происходить преимущественно в горизонтальной плоскости. При условии виброобработки возможно самостоятельное изготовление искусственного камня, сравнимого по качеству с промышленным.

Конструкция самодельного вибростенда

Примечание: советы осуществлять виброотверждение покачиванием, подвижкой или подергиванием формы вручную исходят от людей, понятия не имеющих о физико-химии затвердевания компаундов для искусственного камня.

В качестве вибраторов используются любые маломощные электромоторы; общая их мощность – 30-50 Вт на 1 кв. м площади платформы стенда. Желательно ставить хотя бы два моторчика по углам платформы, а лучше – 4. Если используется один, то его лучше поместить в центре платформы, а поддоны с формами ставить по бокам. Запитываются моторы через реостат или тиристорный регулятор; это нужно для регулировки силы вибрации, см. ниже.

На валы моторов насажены эксцентрики. Точеные делать не обязательно, вполне подойдут U-образно изогнутые куски прутка или полосы, стянутые винтами. Скорость вращения моторов – 600-3000 об/мин. Меньшая скорость вызовет расслоение смеси, а большая не даст вибрацию нужной силы. Вибраторы туго, безо всяких прокладок, притягиваются к платформе стальными лентами и винтами или саморезами.

Платформа делается из плотного слоистого материала толщиной 8-20 мм: хорошей фанеры, стеклотекстолита, гетинакса. Ее слоистость важна: механические колебания в платформе должны более-менее свободно распространяться в горизонтальном направлении и быстро затухать по вертикали. Поддон с формами закрепляется на платформе скобками на винтах или саморезах.

Пружины должны быть одинаковыми и достаточно жесткими: под весом платформы в полном грузу они должны сжиматься не более чем на 1/5 своей длины. Кроме того, пружины должны быть широкими, чтобы заметно не изгибались в вертикальной плоскости под весом полностью нагруженной платформы.

Механическая характеристика пружин – линейная, т.е. они должны быть цилиндрическими из проволоки равномерного сечения. Любые прогрессивные пружины, в частности мебельные, непригодны. Шаг установки пружин – 300-600 мм по длине и ширине платформы, т.е. на платформу 1х1 м понадобится 9 пружин. В платформе и шасси (основании) стенда под концы пружин должны быть выбраны лунки или кольцевые канавки, иначе платформа соскользнет.

Поролоновые блоки между пружинами служат гасителями паразитных обертонов; если они будут соприкасаться с пружинами, ничего страшного. Под весом пустой платформы с вибраторами блоки-гасители должны быть сжаты примерно на треть.

Шасси стенда лучше делать деревянное, ради поглощения тех же обертонов; металлическое может подзванивать. На опору (стол) его устанавливают на регулировочных винтах – горизонтальность платформы должна быть выдержана точно.

Регулировка стенда

Для регулировки стенд с выключенными вибраторами полностью нагружают: ставят на него поддон с заполненными формами и закрепляют его. Чтобы не расходовать зря рабочую смесь, в формы для веса кладут модели, по которым они делались.

Затем пузырьковым уровнем выверяют и выставляют регулировочными винтами шасси горизонтальность платформы. После этого прямо на формы ставят обычное фаянсовое блюдечко с шариком от подшипника диаметром 5-6 мм, выводят регулятор вибраторов на минимум и включают их.

Плавно добавляя мощность, добиваются, чтобы шарик начал подскакивать на блюдечке, а затем осторожно ее сбавляют, пока он не начнет опять просто бегать по блюдечку и временами подзванивать. На этом регулировка стенда заканчивается.

Примечания:

  1. При переходе на другой вид изделия регулировку стенда нужно делать заново, как по горизонтальности, так и по силе вибрации.
  2. Ориентация эксцентриков на валах моторов большого значения не имеет; вибраторы лишь вводят в резонанс систему платформа-пружины-гасители. Для облегчения регулировок можно включить вибраторы на полную мощность при пустой платформе, выключить, заметить, в каком положении остановились эксцентрики, и переставить их единообразно, но это уж для любителей повозиться по мелочам.

Видео: изготовление декоративного камня из цемента с использованием вибростенда

Модели

В качестве моделей для литейных форм обычно используются готовые декоративные камни промышленного производства или подходящие природные. И в том, и в другом случае набор размеров, форм и рельефов конечной продукции ограничен. Между тем почти везде буквально под ногами валяется прекрасный материал для изготовления собственных уникальных моделей: простецкая овражная глина. Никаких разрешений на ее использование в умеренных количествах не требуется; овражная глина не считается полезным ископаемым, т.к. на гончарные изделия и в строительство не годится. Но для моделей вполне подойдет.

Анализов на жирность, адгезию, примеси органики и т.п. тоже не нужно, лишь месилась и лепилась. Для объемных моделей глину замешивают густо, до консистенции пластилина. Чтобы модель при сушке не потрескалась, вылепляют ее на болване из отходов древесины, пенопласта, упаковочного картона, кусков пластиковых бутылок и т.п. Подводят болван пластилином до такой степени, чтобы слой глины был не толще 6-12 мм.

Для изготовления моделей облицовочных плиток определенного размера делают решетку из полосок тонкого гладкого пластика. Металл использовать нежелательно: может приржаветь или зацепиться заусенцем. Какой должна быть высота решетки? Тут возможны два случая:

  • 6-12 мм для гипсового и бетонного камня и от 3 мм для акрилового – под жидкую глину без лепки.
  • 20-40 мм под густую глину с лепниной.

В обоих случаях ровный щит застилают полиэтиленовой пленкой, ставят на него решетку и заполняют ее ячейки глиной. Щит нужно заранее разместить в защищенном от прямых солнечных лучей месте, иначе модели при сушке потрескаются. Рядом с решеткой «ляпают» комочек глиняного раствора для контроля сушки.

В низкую решетку наливают глину доверху и оставляют сохнуть как есть. По высыхании каждая плитка сама по себе приобретет естественный уникальный рельеф. В высокую решетку густую глину накладывают слоем толщины под конечный материал (см. выше) и формируют нужный рельеф вручную. Можно делать надписи, барельефы, иероглифы, магические знаки и пр.

Сушат модели под навесом в тени на легком сквознячке. Сушка занимает 2-5 суток в зависимости от погоды. Ее можно ускорить, подвесив не ниже 2 м над моделями инфракрасную лампу 100-200 Вт или электрокамин (не масляный конвекционный!), включенный через мощный диод, чтобы работал на половину мощности. За сушкой следят по контрольному комочку: если его испод высох, и под пальцами не мнется, можно делать формы.

Формы

Формы для искусственного камня в основном используются следующих видов:

  1. Разовые глиняные на выплавляемой восковой модели – для ваяния и художественного литья.
  2. Полиуретановые промышленного изготовления (на рис. слева) – для мелкотоварного производства; стоят денег, но долговечны.
  3. Силиконовые самодельные (справа на рис.) – для домашнего мастерства или штучного производства. Ресурс – до нескольких десятков отливок.

Формы для искусственного камня

Для изготовления силиконовой формы модель, или набор моделей для плитки, выкладывают на ровную устойчивую поверхность, застеленную полиэтиленом и окружают бортиком на 10-20 мм выше верхушек моделей. Модели и внутренность бортика смазывают консистентной смазкой: солидолом, циатимом, шахтолом. Щит с формами выставляют горизонтально по уровню, чтобы верхняя поверхность силикона (которая затем будет днищем формы) также оказалась горизонтальной.

Силикон нужен кислотный, тот дешевый, от которого вовсю несет уксусом. Силикон из тубы выдавливают на модели по спирали от центра к краям и к бортику до заполнения ячейки. Чтобы избежать пузырей, силикон разгоняют флейцевой кистью, каждый раз макая ее в пенистый раствор любого жидкого моющего средства для посуды. Мыльный раствор не годится, он имеет щелочную реакцию, что может испортить кислотный силикон. По заполнении ячейки с моделью поверхность силикона заглаживают шпателем, также смачивая его в моющем.

Сушат форму так же, как и глину, но уже без инфракрасной подсветки, иначе пойдут пузыри. Зато значительно ускоряет сушку проветривание. Скорость высыхания силикона составляет около 2 мм/сутки. Для контроля сушки можно рядом с формами поставить колечко (обрезок трубы) и заполнить его силиконом. Сушить нужно до полного высыхания.

Видео: самодельные формы для искусственного камня

Литейные смеси

Гипсовый камень

Смесь для гипсового камня готовят мелкими порциями на одно-несколько изделий; ее живучесть – до 10 мин. Желательно смесь заливать в форму в течение 3-4 мин от начала замеса. Состав:

  • Гипс;
  • Лимонная кислота – 0,3% по весу от гипса, для замедления затвердевания;
  • Вода – 0,8-0,9 по объему от гипса для стартового слоя и 0,6 от объема гипса для основной массы;
  • Пигмент – 2-6% по весу от гипса в зависимости от колера, подбирается на пробных образцах.

Бетонный камень

Основа – цементно-песчаный раствор, но соотношение компонент обратное строительному: на 3 части цемента 1 часть песка. Пропорция пигмента – как для гипса. Допустимы полимерные присадки. Подробнее об изготовлении бетона своими руками читайте здесь.

Литой акриловый камень

Акриловый камень делают на основе акриловой смолы с отвердителем. Допустимая доля минерального наполнителя, включая пигмент – 3:1 в расчете на готовую смесь; доля пигмента (те же 2-6%) считается по весу от наполнителя.

Например, по инструкции смолу с отвердителем нужно смешивать 5:1; это даст 25% веса компаунда. На наполнитель с пигментом остается 75%. Допустим, пигмента по результатам пробы требуется 4%. Тогда конечный состав выйдет таким: смола – 20%; отвердитель – 5%; наполнитель – 71% и пигмент – 4%.

Т.е., расчет состава компаунда ведем от связующего – смолы с отвердителем. Уменьшение доли наполнителя улучшает термопластичность изделия и его упругость, но уменьшает механическую прочность. В качестве наполнителя берут каменную крошку, гравий, отсев. Наполнитель нужно промыть с моющим для посуды, прокалить и снова промыть чистой водой.

Сначала пигмент вводят в наполнитель, затем смолу смешивают с отвердителем, вводят наполнитель с пигментом и перемешивают. Жизнеспособность смеси от введения отвердителя в смолу – 15-20 мин; время схватывания – 30-40 мин; время готовности к использованию – сутки.

Жидкий камень

Материалы для жидкого камня довольно дороги, поэтому используются два состава: лицевой и грунтовочный. Различаются они составом и долей наполнителя. Грунтовочный состав, в порядке введения компонент:

  • Гелькоут – 20%.
  • Микрокальцит – 73%.
  • Отвердитель – 1%.
  • Ускоритель – 6%.
    На лицевой состав идет 40% гелькоута, отвердителя с ускорителем как для грунта; остальное – наполнитель с пигментом. Времена жизнеспособности, схватывания и готовности те же, что и для акрилового камня.

Пигменты

Пигменты для искусственного камня применяются сухие порошкообразные, пастообразные и жидкие, минеральные и синтетические. Пигмент-порошок вводят в сухой наполнитель или гипс; жидкий пигмент вводят в замес. С помощью пигментной пасты можно добиться пятнистой или полосатой окраски камня. Для этого ее вводят шприцем в замес перед самым концом замешивания.

Разделители

Разделительные составы для разных видов искусственного камня используются различные:

  • Для гипсового – раствор воска в скипидаре 1:7. Восковую стружку мелкими порциями при помешивании добавляют в скипидар, разогретый на водяной бане до 50-60 градусов.
  • Для бетонного – консистентные смазки, как для глиняных форм.
  • Для акрилового литого – раствор стеарина в стироле 1:10; в крайнем случае – высококачественная консистентная смазка (циатим, фиол).
  • Для жидкого камня – стеарин в стироле в указанной пропорции.

Песчаная подушка

Объемную силиконовую форму от вибрации и нагревания застывающего гипсового или акрилового компаунда может распереть, поэтому ее перед литьем углубляют в чистый сухой мелкий песок, насыпанный на поддон, на 2/3 или 3/4. Горизонтальность зева формы проверяют уровнем.

Термопистолет

Термопистолет – это что-то вроде миниатюрного строительного фена, дающий тонкую сильную струю горячего воздуха. Кроме сваривания готовых деталей из акрилового камня, с его помощью удобно собирать пластиковые рамки при изготовлении силиконовых форм.

Литье

Полная технология литья жидкого камня предполагает стартовый и базовый этапы. Соответственно, ради экономии и качества готовят стартовую (лицевую) и базовую смеси. Если наполняются мелкие плоские формы без рельефа на поверхности, то используют сразу лицевые смеси.

Стартовая смесь – жидкая, хорошо облекающая поверхность формы, с декоративным наполнителем и пигментом. Ее наносят на форму кистью. Гипс и цемент с песком для старта разводят жидко; в акриловой смеси уменьшают долю наполнителя с пигментом до 60-50%, увеличивая соответственно долю смолы с отвердителем.

Базовым составом доливают форму после схватывания стартового. Наполнителем для акрила берут микрокальцит без пигмента; он даст хороший фон, на котором проявятся декоративные достоинства лицевого наполнителя. Базовый гипс замешивают до густоты сметаны.

При литье бетона базовую заливку делают в два приема: налив форму до половины, накладывают пластиковую армирующую сетку, не доходящую до края формы, затем доливают до края. Базовую заливку разглаживают вровень с краем формы шпателем. При заливке акрилом шпатель должен быть чистым, обезжиренным, из полированного металла.

В начале схватывания по поверхности отливки (которая будет исподом изделия) прочерчивают канавки для лучшего сцепления со связующим при облицовке. На время всех операций с отливкой вибростенд выключают. Гипсовый литой камень для повышения стойкости после выемки из формы обрабатывают разогретым на водяной бане растительным маслом.

Видео: простое изготовление искусственного камня — от смеси до готового материала

Часть 1

Часть 2

Формовка жидкого камня

Изделия из жидкого камня делают напылением или обволакиванием, прямым или обратным. При прямом нанесении основу из дерева, ДВП, ДСП, МДФ покрывают сначала грунтом слоем 3-4 мм, а затем наносят декоративный слой. Это просто, но поверхность изделия выходит шершавой из-за выступающих гранул наполнителя, что требует трудоемкой шлифовки и полировки.

Более технологичен обратный способ: столешница из искусственного камня с чашей для мойки может быть изготовлена им самостоятельно за 2-4 часа, а при наличии готовых матриц возможно массовое производство. При обратном способе матрицу, обратную изделию, покрывают разделителем, наносят компаунд, накладывают доску древесной основы и придавливают пригрузами. Если внутренняя поверхность матрицы зеркально-гладкая, то такой же выйдет и столешница без дополнительной обработки.

Монументальная формовка

Валуны, глыбы, плитняк формуют из бетонного состава на болване, обтянутом кусками тонкой гибкой арматурной сетки на проволочных скрепках. Сначала готовят очень сухой, с минимальным количеством воды, раствор без пигмента. Лепешками из него облепляют болван так, чтобы их края соприкасались. После схватывания основы, но пока она еще влажная, готовят рабочий раствор нормальной консистенции с пигментом, и доводят им изделие до формы. От дождя на период полного застывания (40 суток) закрывают навесом из пленки.

Стоунхендж на огороде

Ландшафтный искусственный камень должен иметь древний вид, для этого его спустя сутки-двое после схватывания состаривают:

  • Натирают весь, более солнечную сторону, охрой с примесью газовой сажи; сажа как пигмент есть в продаже. Это создаст видимость коры выветривания.
  • В углубления на теневой стороне втирают ту же сажу, что имитирует накопление органического субстрата.
  • Выпуклости на солнечной стороне натирают с растушевкой железным суриком, получится видимость загара камня.
  • После полной выдержки весь валун моют мягкой щеткой под брызгами из лейки.

В заключение, дождавшись теплой влажной, но без сильных осадков, погоды, камень натирают кефиром или йогуртом, простым, без бифидобактерий и биодобавок. Спустя несколько суток он местами покроется мхом и лишайником.

***

Из искусственного камня можно делать произведения от статуй до ювелирных изделий. Настоящая статья предназначена дать сведения, позволяющие выработать начальные навыки работы с этим замечательным материалом.

что еще почитать:

Вывести все материалы с меткой:

vopros-remont.ru

Искусственный камень своими руками — технология, нюансы отливки : Шикарный дом

Фев 26, 2013

Когда разглядываешь шикарные интерьеры, отделанные камнем, первое, что приходит в голову – это мысли о невероятной дороговизне и сложностях при работе с ним. Мало кто знает о том, что сейчас в проектах такого дизайна всё чаще используется искусственный материал. Более того, вполне возможно сделать искусственный камень своими руками даже в домашних условиях, не прибегая к услугам дорогостоящих производителей подобной продукции.

Какой материал лучше?

Как уже упоминалось, применение камня для отделки интерьера выглядит очень выигрышным решением, но… такая отделка довольно дорого стоит, да и работать с подобным материалом не всегда удобно из-за его веса и сложности в правильной укладке (отдельные глыбы порою слишком тяжело подогнать друг к другу).

На помощь, как всегда, пришли новые технологии: стали производить искусственный камень из гипса, который по внешнему виду и своим свойствам совсем не отличается от настоящего. Но зато он легче своего натурального собрата,  довольно прост в обработке и удобен в укладке.

Он не подвержен коррозии в отличие от природного камня, устойчив к различным атмосферным воздействиям. Ещё одно выгодное отличие этого материала заключается в том, что при его производстве можно задать любую желаемую цветовую гамму, в то время как при работе с натуральным камнем нам придётся довольствоваться теми цветами, которые у нас имеются.

Что выгоднее: покупка или изготовление?

Бесспорно, что самым простым способом будет поехать и купить уже готовый камень либо заказать его непосредственно у изготовителя, но в этом случае вам вряд ли удастся сэкономить значительную сумму. При такой постановке вопроса вам придётся оплачивать не только стоимость материала, но все расходы и торговые наценки и производителя, и продавца, также заложенные в цену продукции. Теперь умножьте всё это на количество необходимого вам материала… Комментарии излишни, не правда ли?

Опять же, покупать придётся уже готовое изделие, которое не всегда подходит по фактуре и цветовой гамме либо переплачивать изготовителю за эксклюзивность.

«Сделай сам?» Нет ничего проще

В то же время изготавливая камень самостоятельно, легко можно подобрать необходимые вам цвет, форму и фактуру материала. Тем более что сам процесс изготовления не настолько сложен, как может показаться на первый взгляд. Да и удовольствие от созерцания, созданного своими руками от начала и до конца несравнимо по ощущениям ни с чем другим.

Технология производства искусственного камня довольно проста, при соблюдении некоторых условий можно не только обеспечить себя дешёвым строительным материалом для отделки помещений (причём, как внутренней, так и внешней), но и наладить собственное производство искусственного камня в домашних условиях. Популярность этого вида отделки, растущая с каждым днём, поможет открыть вам хорошие перспективы для дальнейшего развития бизнеса.

Формы решают всё

Прежде всего следует обратить внимание на качество форм, в которых вы собираетесь отливать свои изделия. От того, насколько качественными они будут, во многом зависит «натуральность» внешнего вида получаемых изделий.

В данное время при производстве искусственного камня используются два вида форм: пластиковые (жёсткие и неудобные в обращении), а также формы из полиуретановой резины, обладающие достаточной гибкостью.

Несложно догадаться почему важна гибкость: из таких форм удобнее доставать получившееся изделие, да и фактура получаемого в полиуретановых формах камня гораздо больше похожа на натуральную.

Ещё одно достоинство резиновых форм заключается в том, что изготавливаются они непосредственно с образцов натурального камня, что практически исключает в них повторение узоров и фактур.

Долговечность в использовании также является отличительной чертой полиуретановых форм. В зависимости от применяемого материала (цементная либо гипсовая основа) они способны выдерживать от полутора тысяч до нескольких десятков тысяч циклов.

Пластиковые же формы, наоборот, придают искусственному камню некую сглаженность линий и блеск, подчёркивающий неестественность изделия. Также неприятное впечатление оставляет и повторяемость получаемого рельефа на каждой полученной плитке. А о том, насколько они недолговечны, не стоит и упоминать (при аккуратном обращении пластиковые формы способны выдерживать всего несколько сотен циклов). Единственным достоинством пластиковых форм остаётся лишь их невысокая стоимость.

Выбираем правильную смесь

Выбор смеси для изготовления камня напрямую зависит от того, какой именно вид отделочных работ вы собираетесь производить.

Так, например, для производства интерьерного искусственного камня (или по-другому камня для внутренней отделки) лучше всего подойдёт смесь, сделанная на гипсовой основе. При этом получаемая плитка будет иметь толщину около 10мм. Вес квадратного метра этого материала составит примерно 10кг.

К слову, вес изделия, изготавливаемого по постепенно устаревающей уже технологии с применением цементных смесей, составит порядка сорока-шестидесяти килограммов, что значительно усложняет монтирование этих элементов декора.

Следует также отметить, что особую привлекательность для открытия собственного бизнеса составляет низкая себестоимость производства искусственного камня, высокая производительность (имея всего один квадратный метр форм, вы легко сможете изготавливать до десятка квадратных метров изделия в сутки) и небольшие затраты на аренду производственных помещений.

Технология производства

Большинство советов о том, как изготовить искусственный камень своими руками основываются на применении уже готовых форм  (пластиковых либо полиуретановых), купленных у фирм-изготовителей. Но существуют способы, позволяющие производить формы по собственным эскизам в домашних условиях и уже потом отливать в них камни. Преимущество таких методов заключается в их чрезвычайной экономичности и возможности изготавливать эксклюзивные изделия. Вот один из этих способов:

Изготовление формы

Для этого нам понадобится:

  • несколько баллонов силикона ёмкостью около 310 мл (лучше брать медленно застывающий силикон), в зависимости от требуемых размеров формы нужно взять 1-3 флакона;
  • материал для опалубки (для этой цели можно использовать любую ёмкость, подходящую по размеру), важно не переусердствовать с размерами формы, иначе перерасход силикона неизбежен;
  • ёмкость с водой и кисточка или старая зубная щётка;
  • средство для мытья посуды.

Подбираем понравившийся нам образец (это может быть как натуральный камень, так и его искусственные аналоги из гипса или бетона), с помощью которого будем изготавливать форму.

Тщательно очищаем наш образец от грязи (желательно заранее промыть и просушить его), если мы используем искусственный камень из гипса, то его потребуется хорошенечко проолифить либо вскрыть лаком в несколько слоёв.

Затем следует развести в ёмкости с водой наше моющее средство, хорошенько вспенив его. После этого обрабатываем опалубку и камень-образец толстым слоем солидола. Укладываем образец в опалубку таким образом, чтобы по краям оставалось достаточно места и стенки будущей формы получились бы как можно более прочными.

Теперь всё оставшееся пространство заполняем силиконом, равномерно разравнивая и утрамбовывая его. При этом не забываем смачивать силикон жидкостью с моющим средством, используя для этого кисточку. Верхний срез получившейся заливки нужно выровнять как можно более тщательно, чтобы в дальнейшем при заливке форма лежала без перекосов.

Для изготовления формы с размерами камня 18?6?2см понадобится один баллон силикона, если форма будет величиной 20?12?2см, то придётся добавить ещё один баллон. На форму 25?9?3см уйдёт уже три баллона. Вот примерные расчёты расхода силикона, которые возможно придётся менять в зависимости от ситуации.

Теперь убираем получившуюся форму на просушку (примерная скорость высыхания силикона составляет 1см за неделю). Через три недели опалубку разбираем и промываем получившуюся форму с помощью средства для мытья посуды. Тщательно осматриваем форму на предмет обнаружения дефектов и, если таковые имеются, замазываем их силиконом.

Для каждого вида камня рекомендуется изготавливать несколько таких форм, чтобы увеличить скорость производства  камней.

Отливка камней из цемента

В природе камни имеют различную окраску. Мы тоже можем окрашивать наши изделия в разные цвета, чтобы разнообразить интерьер. Используемая технология производства искусственного камня позволяет нам это сделать.

Отливается камень из цемента в несколько слоёв. При изготовлении первого слоя нужно с помощью электронных весов отмерить песок с цементом в пропорциях один к трём и добавить к ним краситель из расчёта 2-3% от объёма цемента. Можно экспериментальным путём определить и другие более подходящие вам пропорции. Кстати, если вы будете работать с цементом марки М-400 или М-500, то лучше использовать железно-окисные красители. По желанию можно также добавить и пластификатор.

Далее смешиваем получившиеся части следующим образом: без воды вымешиваем песок с красителем, доводим до однородной массы, в которую добавляется цемент, снова всё тщательно размешивается и лишь после этого добавляется вода. Доводим полученную массу до густоты сметаны и затем выкладываем этот раствор в подготовленную форму. Для лучшей утрамбовки раствора рекомендуется использовать вибростол, об изготовлении которого мы поговорим чуть ниже.

До того как укладывать второй слой, нужно вырезать из малярной сетки небольшой кусок по размерам меньше, чем контур формы. Затем разровнять раствор в форме так, чтобы по внутреннему краю формы образовались небольшие бортики. После этого вложить получившийся кусок малярной сетки внутрь.

Теперь смешиваем раствор уже без красящего вещества, выкладываем его поверх сетки в форму и утрамбовываем с помощью вибростола. Чтобы полученный камень в дальнейшем лучше приклеивался, можно нанести по поверхности раствора несколько бороздочек с помощью любого острого предмета.

По истечении двенадцати часов камень можно извлечь из формы и оставить на 2 недели, чтобы он смог набрать прочность. Кстати, если камень, предназначенный для наружного дизайна, впоследствии обработать олифой, то краситель из него будет вымываться не так быстро. Рекомендуется также промывать форму с помощью моющего средства и щётки после каждой отливки, чтобы увеличить срок её службы.

Отливка искусственного камня из гипса

Если вы внимательно прочитали о том, как изготавливается предыдущий образец, то без труда поймете технологию производства искусственного камня из гипса.

Технологии их изготовления очень похожи с той лишь разницей, что в гипсовый раствор придётся ещё добавлять лимонную кислоту, чтобы замедлить застывание гипса.

Кстати, о добавках: чтобы придать изделию дополнительную прочность, можно добавить в гипс и немного цемента в пропорции: две части гипса на одну часть цемента. Есть ещё вариант, когда вместо гипса используется алебастр, что делает производство более дешёвым.

Краситель можно смешать с лимонной кислотой заранее и потом лишь добавлять готовую смесь в раствор, периодически взбалтывая её, чтобы окраска получалась более равномерной. Кислоту нужно добавлять исходя из объема примерно 0,3% от общей массы раствора.

Точно так же смесь доводится до густоты сметаны, тоже в два слоя раствор выкладывается в форму. А вот красителя при изготовлении гипсового камня понадобится чуть больше: уже 5% от массы гипса. Для прочности окраски рекомендуется нанести на готовое изделие несколько слоёв разогретого до температуры 60-70°С растительного масла.

Как изготовить вибростол?

Возьмите небольшой моторчик мощностью около 50Вт, установите на его валу эксцентрик и закрепите полученное устройство на куске фанеры размером примерно 30?30см с толщиной около 10-12мм. На этой же стороне фанеры нужно прикрепить и держатели для форм. С обратной стороны листа приклеиваются куски поролона кубической формы с сечением в 50мм. Вот и все, миниатюрный вибростол готов!

Мы описали один из самых простейших способов как сделать искусственный камень своими руками. Возможно, в процессе работы вы будете вносить какие-то изменения в рецептуру, и тогда у вас получится уже свой эксклюзивный способ отливки. Пробуйте, экспериментируйте.

Удачного вам строительства!

Опубликовано в рубрике Стройматериалы | Комментарии отключены

shik-dom.ru

Искусственный камень своими руками - технологии изготовления форм и камней разных видов

Искусственный камень многие из нас считают новым материалом, однако, он известен людям с незапамятных времен. Обычный глиняный кирпич, цементный, гипсовый и известковый растворы являются разновидностями искусственного камня.

Популярность этого материала стала расти после того, как появились новые полимерные составы и формы, позволяющие использовать его для отделки помещений и ландшафтного дизайна.

В частности, из искусственного камня можно делать плитку для облицовки стен и пола, ступени и другие элементы лестниц.

Он используется для изготовления столешниц, декоративной лепнины и скульптурных композиций, бордюров и тротуарной плитки.

По прочности и долговечности некоторые виды искусственного камня не уступают природному, превосходя его по простоте обработки и удобству отделки. Данный материал можно изготовить очень тонкими плитками, что снижает его вес и уменьшает стоимость. Для природного камня такая толщина недостижима по причине высокой хрупкости.

Не уступая натуральному материалу по цветовой гамме и разнообразию фактур поверхности, искусственный камень выгоднее использовать по нескольким причинам:

  • его можно сразу изготовить идеально гладким, что исключает дорогостоящие операции по распиловке, шлифовке и полированию;
  • транспортировать его не нужно, поскольку данный материал можно сделать своими руками на месте применения;
  • количество отходов минимально, поскольку нет потерь на транспортировку и обработку;
  • кроме прямоугольной формы его можно сделать фигурным или фасонным, что позволяет отделывать поверхности точно по месту без дополнительной подгонки.

Виды искусственного камня

Рассматривая вопрос, из чего делают искусственный камень, нетрудно выбрать технологию, приемлемую для использования в домашних условиях.

В зависимости от исходного сырья и способов его обработки искусственный камень делится на такие виды:

— Керамический (изразцы) – процесс изготовления требует создания высокой температуры для обжига сырья и превращения его в монолитный конгломерат.

— Гипсовый (литой). Его можно сделать в домашних условиях. Затраты на исходное сырье и производство минимальны, однако, такой камень пригоден лишь для внутренней отделки, поскольку не стоек к морозу.

— Бетонный формовой. По стоимости производства дороже гипсового, поскольку ресурс форм для литья бетона меньше. Пригоден для самостоятельного изготовления.  Морозостоек.

— Бетонный армированный свободного формования. Этот искусственный камень изготавливают штучно, как правило, на месте использования (искусственные булыжники, валуны, плиты).

— Полиэфирный горячего твердения. По своим механическим и декоративным характеристикам превосходит некоторые виды природного камня, но твердение синтетического компаунда идет только в вакууме при повышенной температуре. Для домашнего производства он не подходит.

— Литой акриловый камень холодного твердения. Пригоден для домашнего изготовления. В температурном диапазоне от +175 до 210 термопластичен, поэтому после отливки допускает дополнительную формовку.

Как сделать искусственный камень своими руками?

Для этого нужны две базовые составляющие: форма и литьевая смесь. Домашняя технология изготовления искусственного камня может быть реализована как на заводской полиуретановой форме, так и на самодельной силиконовой. Здесь все зависит от общего метража отделки и бюджета, выделенного на эту работу.

Полиуретановая матрица довольно дорогая, но зато позволяет изготовить несколько сотен качественных слепков. Силиконовая форма больше подходит для мелкоштучного производства камня и домашних скульптурных поделок. Ее ресурс обычно не превышает 20-30 отливок.

Для изготовления своими руками формы из силикона набор природного камня или плитки выкладывают на горизонтальную устойчивую и ровную поверхность, предварительно застелив ее полиэтиленом. После этого на нее ставят рамку из деревянной рейки или пластика. Высота ее бортов должна быть на 1-2 сантиметра выше высоты копируемого материала.

Поверхность плитки и внутреннюю часть бортиков промазывают солидолом либо циатимом. Силикон можно взять самый дешевый — кислотный. Из тубы его выдавливают внутрь формы по спирали, начиная от центра к бортикам до заполнения.

Для исключения образования пузырей, силикон разглаживают широкой флейцевой кистью. Ее нужно макать в раствор моющего средства для посуды. Мыльный раствор здесь не годится, поскольку он щелочной и может испортить кислотный силикон. После заполнения поверхность будущей формы заглаживают шпателем, также смочив его в моющем средстве.

Сушат формы для изготовления искусственного камня при комнатной температуре в проветриваемом помещении. Скорость сушки силиконового состава составляет примерно 2 мм в сутки.

Литьевые смеси

Гипсовый искусственный камень

Смесь для гипсового камня готовят из гипса марок Г5 – Г7. Делают ее небольшими порциями, рассчитывая их на одновременную заливку не более двух форм, поскольку время схватывания этого вяжущего не превышает 10 минут.

Состав смеси: гипс, лимонная кислота для замедления затвердевания (0,3% от веса гипса), вода – 60-70% от объема гипса. Пигмент берут из расчета от 2 до 6% от веса гипса. Дозировку красящего вещества подбирают на пробных образцах отливок.

Бетонный камень

Недорого и качественно сделать искусственный камень своими руками можно из бетона. В отличие от строительства, здесь исходный состав компонентов несколько иной: на 1 часть песка берут 3 части цемента. Пропорции пигмента (нужно использовать стойкий к щелочной среде!) такие же, как и для гипсового камня.

Добавление полимерных присадок снижает хрупкость этого материала и повышает его стойкость к истиранию.

Акриловый камень холодного твердения

Данный материал делают на базе акриловой смолы и отвердителя. Рекомендуемый объем минерального наполнителя к акрилу составляет 3:1. Количество пигмента берут в зависимости от общего веса наполнителя (в среднем от 2 до 6%).

В качестве недорогого наполнителя можно брать гравий, каменную крошку или гранитный отсев. Перед приготовлением смеси наполнитель промывают гелем для посуды, затем прокаливают на огне и ополаскивают чистой водой.

Процесс приготовления состоит из трех этапов: сначала пигмент размешивают с наполнителем. Затем акриловую смолу перемешивают с отвердителем и добавляют в нее наполнитель с пигментом.

Время, в течение которого акриловая смесь должна быть залита в форму (от момента введения отвердителя в смолу) составляет не более 20 минут. Время схватывания смеси длится от 30 до 40 минут. Для полного затвердевания изделию требуется 24 часа.

Если вас интересуют столешницы из искусственного камня, то лучшими материалами для их изготовления является бетон или акрил. Бетонное изделие получается тяжелее и не позволяет создать такие же разнообразные по рисунку поверхности, как при использовании акриловой смолы. Однако, низкая стоимость исходного сырья и простота процесса отливки частично компенсируют этот недостаток.

Составы-разделители

Для разных видов искусственного камня применяют различные составы для отделения формы от изделия.

Для гипсового камня оптимален раствор, состоящий из искусственного или натурального воска в скипидаре в пропорции 1:7. Для этого в скипидар, разогретый на водяной бане до +50 — +60 С, небольшими порциями, помешивая, добавляют восковую стружку.

Для бетонного камня используют обычные консистентные смазки (литол, эмульсол, циатим). Перед заливкой акриловой композиции форму смазывают раствором стеарина в стироле (пропорция 1 к 10) или циатимом.

При использовании самодельной силиконовой матрицы ее необходимо защитить от деформирования, которое происходит при нагреве твердеющего гипсового камня и акриловой смолы. Для этого перед заливкой рабочей смеси ее нужно поставить в поддон с мелким сухим песком так, чтобы толщина его слоя составляла от 2/3 до 3/4 от высоты формы.

Полезное видео по теме:

greensector.ru

Смесь наливная самотвердеющая на цементном связующем для производства точных отливок

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к производству художественных, ювелирных и точных отливок из цветных и черных сплавов. Смесь содержит 28,9-44,1 мас.% мелкодисперсного кварцевого песка, 32,4-11,0 мас.% рециклированной цементной формовочной смеси, 10,8-18,2 мас.% портландцемента, 0,6-1,5 мас.% нитрата алюминия девятиводного и воду остальное. Добавка рециклированной цементной формовочной смеси позволяет снизить стоимость производства смеси при сохранении ее высоких технологических свойств и увеличить производительность изготовления цементных форм. 2 табл.

 

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении форм и стержней в производстве художественных, ювелирных и точных технических отливок из сплавов цветных и черных металлов.

В настоящее время для получения таких отливок наибольшее распространение получили смеси на гипсовом связующем /Патент 2175909 РФ, МПК7 В22С 1/00. Смесь для изготовления форм и стержней на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и драгоценных сплавов / И.Н.Ердаков, Л.Г.Знаменский, Б.А.Кулаков, В.К.Дубровин, С.А.Зорин, В.И.Бобер (РФ). - №2000125253/02; заявлено 5.10.2000; опубл. 30.07.01. Бюл. №32. - 5 с./, а также смеси на основе гидролизованного этилсиликата (ЭТС) /Магницкий О.Н. Художественное литье / О.Н.Магницкий, В.Ю.Пирайнен. - СПб.: Политехника, 1996. - 213 с./.

Однако первые не позволяют получать отливки из черных металлов с высокой температурой заливки. Гипс неустойчив при температурах выше 1200°С, а железо является катализатором его разложения, поэтому при заливке, например, чугуна, гипс разлагается с выделением газообразных продуктов реакции (SO3, SO2), которые поражают отливки газовыми раковинами по всей поверхности.

Производство отливок в формы на основе ЭТС (оболочковые и разъемные керамические формы) обладает рядом недостатков: высокая стоимость компонентов связующего - этилсиликата и спирта; вредные и пожароопасные условия труда в связи с использованием этилсиликатного связующего; при изготовлении оболочковых форм - длительность и многостадийность формирования многослойной оболочки.

Наиболее близкой по технической сущности является самотвердеющая смесь с цементом в качестве связующего /Патент 2252103 РФ, МПК7 В22С 1/00. Смесь наливная самотвердеющая для изготовления форм и стержней при производстве отливок по выплавляемым моделям / В.К.Дубровин, Б.А.Кулаков, А.В.Карпинский, Л.Г.Знаменский, И.Н.Ердаков, О.В.Ивочкина (РФ). - №2004104585/02; заявлено 16.02.2004; опубл. 20.05.2005. Бюл. №14. - 5 C./. Смесь включает следующее соотношение ингредиентов, мас.%:

портландцемент 12,72...17,9;

мелкодисперсный кварцевый песок 53,00...58,80;

нитрат алюминия девятиводный 1,79...3,18;

вода - остальное.

Принцип изготовления объемных форм заключается в том, что модель или модельный блок, установленные в опоку, заливают формовочной массой. Поэтому по своей консистенции формовочная масса должна быть суспензией с хорошей жидкотекучестью.

Формовочная смесь данного состава имеет следующие недостатки: длительный период схватывания и затвердевания смеси; ухудшение экологической обстановки в местах ее использования, так как отработанная смесь полностью идет в отвал; формовочная смесь состоит только из свежих материалов, ускоритель схватывания - нитрат алюминия девятиводный является дорогостоящим компонентом смеси, что сказывается на стоимости отливок.

В основу изобретения положена техническая задача - создание более технологичной, экологичной, экономичной наливной самотвердеющей смеси для изготовления отливок из черных и цветных сплавов как по выплавляемым, так и по постоянным моделям. Формовочная смесь должна обеспечить получение высококачественных отливок, преимущественно сложнопрофильных за счет оптимальных технологических и физико-механических свойств форм и стержней (реология, прочность, трещиноустойчивость, температурный коэффициент линейного расширения, выбиваемость) и стабильности техпроцесса их изготовления. Новый технологический процесс должен быть высокопроизводительным и ресурсосберегающим, себестоимость изготовления изделий должна быть ниже, чем при аналогичных способах.

Указанная задача достигается тем, что смесь наливная самотвердеющая на цементном связующем для изготовления точных отливок, включающая мелкодисперсный наполнитель на основе кремнезема, портландцемент, нитрат алюминия девятиводный и воду, согласно изобретению содержит рециклированную цементную формовочную смесь в качестве наполнителя при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:

мелкодисперсный кварцевый песок - 28,9...44,1

рециклированная цементная смесь - 11,0...32,4

портландцемент - 10,8...18,2

нитрат алюминия девятиводный - 0,6...1,5

вода - остальное.

Рециклированная формовочная смесь - это отработанная смесь для повторного использования, содержащая зерна гидратированного цемента.

Предложенное технологическое решение дает возможность повторного использования (рециклирования) отработанной цементной формовочной смеси. Зерна такой смеси имеют на поверхности остатки гидратированной цементной составляющей, которые являются центрами зарождения новых кристаллогидратов, значительно ускоряя процессы схватывания и затвердевания предлагаемой наливной самотвердеющей смеси. Это позволяет более чем в два раза уменьшить в предлагаемой смеси по сравнению с прототипом содержание наиболее дорогостоящего компонента - ускорителя схватывания - нитрата алюминия и при этом увеличить производительность изготовления качественных цементных форм. Следует отметить, что отработанная смесь не содержит нитрата алюминия, так как он полностью разлагается при температурах 150...200°С в процессе сушки и обжига литейных форм. Перед использованием отработанную смесь подвергают дроблению до зернистости свежего диспергированного наполнителя (мелкодисперсного кварцевого песка). Рециклирование отработанной цементной формовочной смеси также позволяет возвратить отходы в повторный производственный цикл, значительно уменьшить площади земель, используемых для их хранения, сократить расход природных ресурсов, затрачиваемых на производство свежего наполнителя для смеси. Предложенное количество рециклированной цементной смеси 11,0...32,4 мас.% является оптимальным с позиции живучести, консистенции предлагаемой смеси и водоцементного (В/Ц) соотношения, а также позволяет значительно сократить потребление дорогостоящих компонентов смеси-прототипа. Введение менее 11,0 мас.% рециклированной смеси приводит к увеличению времени схватывания предлагаемой наливной самотвердеющей смеси, уменьшению ее седиментационной устойчивости и необходимости повышения содержания в ней дорогостоящего компонента - нитрата алюминия девятиводного. Увеличение содержания рециклированной цементной смеси в предлагаемом составе более 32,4 мас.% ведет к снижению текучести предлагаемой смеси, необходимости значительного повышения В/Ц соотношения из-за высокой удельной поверхности зерен рециклированной цементной смеси и, как следствие, к понижению прочности формы и увеличению ее осыпаемости.

Диспергирование частиц кварцевого песка марок 3К3О203 или 5К3О203 (ГОСТ 2138-91) до зернистости 50...160 мкм обеспечивает высокое качество отпечатка форм. Для упрощения технологического процесса возможно совмещение диспергирования кварцевого песка и дробления отработанной цементной формовочной смеси.

В качестве связующего в заявленном составе рекомендуется использовать портландцемент марки ПЦ-400 (ГОСТ 10178-85). Содержание в предлагаемой смеси менее 10,8 мас.% приводит к увеличению времени ее загустевания и уменьшению седиментационной устойчивости, снижению прочности и увеличению осыпаемости готовых форм, ухудшению качества поверхности отливок. Напротив, содержание портландцемента более 18,2 мас.%, приводит к чрезмерному увеличению прочности и ухудшению выбиваемости, а также удорожанию формовочной смеси.

Нитрат алюминия девятиводный ГОСТ 3757-75 вводится растворением его в водопроводной или дистиллированной воде в процессе приготовления наливной самотвердеющей смеси. Добавка сокращает время загустевания смеси, так как нитрат алюминия ускоряет процесс начала образования кристаллогидратов цемента, а также сам выступает в роли связующего, обволакивая частицы наполнителя. При прокалке форм нитрат алюминия разлагается в интервале температур 150...200°С с образованием оксидов азота и Al2О3, что увеличивает пористость форм и препятствует трещинообразованию. Также добавка улучшает выбиваемость формовочной смеси как за счет повышения пористости, так и за счет уменьшения остаточной прочности. В то же время прочность остается на достаточном уровне, обеспечивающем заливку металла и высокое качество форм. Применение рециклированного наполнителя позволяет значительно уменьшить содержание самого дорогого химического компонента в прототипе - нитрата алюминия девятиводного. В предлагаемой смеси он количественно рекомендован в интервале 0,6...1,5 мас.%, который является оптимальным с позиции живучести смеси, максимальной седиментационной устойчивости суспензии, малой осыпаемости форм и легкой выбиваемости формовочной смеси. Содержание в смеси нитрата алюминия менее 0,6 мас.% приводит к увеличению времени начала затвердевания смеси, ее расслоению, а также затрудненной выбиваемости отливок из форм вследствие высокой прочности смеси после заливки металлом. Содержание нитрата более 1,5 мас.% приводит к быстрому схватыванию смеси, то есть к потере способности перемешиваться, заполнять полость опоки и, следовательно, невозможности получения качественных отливок.

Также на эти свойства наливной самотвердеющей смеси и готовой формы оказывает влияние затворитель (вода), оптимальное количество которого находится в пределах 33...39 мас.ч. на 100 мас.ч. сухих компонентов. Такое содержание затворителя делает смесь суспензией по консистенции, пригодной для изготовления наливных объемных форм для литья как мелких, так и крупногабаритных изделий.

Подготовку предлагаемой смеси осуществляют следующим образом. Навешивают расчетное количество портландцемента, наполнителя - диспергированного кварцевого песка с рециклированной цементной смесью. Затем отмеряют необходимое количество воды и растворяют в ней нужное количество нитрата алюминия.

Перед изготовлением форм и стержней в предварительно подготовленный затворитель, из расчета 330...390 мл затворителя на 1 кг сухих составляющих засыпают портландцемент, перемешивают в течение 0,5...1 мин и затем засыпают наполнитель. Допускается производить предварительное перемешивание сухих компонентов - портландцемента, мелкодисперсного кварцевого песка и рециклированной цементной смеси, и затем вводить их совместно в затворитель. Далее смесь тщательно перемешивают при скорости вращения крыльчатки 3000...6000 об/мин. После этого наливная цементная смесь используется для изготовления форм и стрежней. После изготовления форма сушится, затем производится удаление модели: вытопка модельного состава горячим воздухом при температуре 120...160°С или съем постоянной модели, прокалка форм при 550...600°С. Температура форм перед заливкой металла снижается до 300...500°С.

Предлагаемый состав смеси для изготовления форм и стержней на цементном связующем иллюстрируется следующим примером.

Пример. Готовят сухую смесь из портландцемента ПЦ-400 (ГОСТ 10178-85), диспергированного кварцевого песка и рециклированной цементной смеси. Затем взвешивают нитрат алюминия и растворяют его в затворителе - дистиллированной воде, далее вводят сухую смесь в затворитель с последующим перемешиванием в течение 1,5...2 мин.

Параллельно для получения сравнительных данных осуществляют приготовление смеси на цементном связующем согласно прототипу. Составы смесей приведены в табл.1.

Таблица 1Составы смесей
Наименование ингредиентовКоличество ингредиентов, %мас., в смесях
прототип123
Мелкодисперсный кварцевый песок56,928,936,444,1
Рециклированная смесь-32,421,811,0
Портландцемент14,510,814,518,2
Нитрат алюминия девятиводный2,50,61,11,5
Водаостальное

Подготовленные смеси используют для изготовления форм и стержней на цементном связующем с фиксацией их физико-механических свойств.

Показателями для сравнения являются коэффициент термического линейного расширения (КТЛР) каждой смеси в интервале температур 20...700°С, прочность форм на сжатие после сушки и после прокалки, осыпаемость формовочной смеси после прокалки форм, шероховатость поверхности отливок, полученных в эти формы.

КТЛР определяли на дилатометре «PAULIK», используя образцы диаметром 5 мм и высотой 30 мм.

Прочность форм определяли, испытывая на сжатие стандартные образцы диаметром и высотой 50 мм после выдержки в воздухе через 24 и 72 часа, после прокалки (700°С, 3 часа) и охлаждения до комнатной температуры.

Осыпаемость формовочной смеси оценивали по стандартной методике на приборе модели 056 для определения осыпаемости формовочных смесей.

Шероховатость отливок из бронзы БрО5Ц5С5 определяли на профилометре модели 296.

Результаты испытаний смесей (по прототипу и заявленной) приведены в табл.2.

Таблица 2Результаты испытаний
ПоказателиРезультаты испытаний смесей по составам
прототип123
1. КТЛР смеси в интервале температур 20...800, 10-5, °C-10,910,890,920,90
2. Прочность форм при сжатии, МПа:
а) выдержка на воздухе 24 часа2,82,62,90,30
б) выдержка на воздухе 72 часа5,55,15,45,7
в) после прокалки2,21,82,02,3
3. Осыпаемость форм после прокалки, %1,181,221,191,15
4. Шероховатость поверхности отливки Rz, МКМ20-8020-8020-8020-80

Результаты испытаний показывают, что по сравнению с прототипом заявленный состав смеси практически не уступает по всем основным физико-механическим характеристикам, при этом позволяет решить многие технологические, экономические и экологические проблемы.

Предлагаемая смесь прошла испытания на ЗАО «Уральская бронза» (г.Челябинск) на широкой номенклатуре художественных отливок массой от 40 г до 75 кг. Были получены качественные отливки, себестоимость которых в 1,3...1,5 раза ниже, чем при производстве в известные цементные формы, изготовленные только на свежих материалах.

Смесь наливная самотвердеющая на цементном связующем для изготовления точных отливок, содержащая мелкодисперсный кварцевый песок, портландцемент, нитрат алюминия девятиводный и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит рециклированную цементную формовочную смесь при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

мелкодисперсный кварцевый песок28,9-44,1
рециклированная цементная формовочная смесь11,0-32,4
портландцемент10,8-18,2
нитрат алюминия девятиводный0,6-1,5
водаостальное

www.findpatent.ru


Смотрите также