Задвижващ вал в полиграфска или опаковъчна линия се износва до канали за месеци непрекъсната работа, а всяка замяна означава спиране на целия участък. Гумирането с полиуретан възстановява геометрията на вала и дава покритие, което надживява метала и гумата многократно. По-долу ще разгледам как е устроено гумирането на валове, какъв материал да се избере по числа, как се монтира и как да се поръча изработка по вашия чертеж.
Какво дава гумирането на валове с полиуретан
Гумирането на вал с полиуретан е нанасяне на износоустойчив еластомерен слой върху работната повърхност на цилиндричен детайл, който се върти или предава въртене. Покритието защитава метала от изтриване, корозия и ударни натоварвания, а също така връща точната геометрия на износения вал без изработка на нов детайл.
Ефектът се забелязва веднага в две посоки. Първо, рязко нараства ресурсът: износоустойчивостта на отливния полиуретан TIMOL е 2-5 пъти по-висока от стандартната гума, затова междуремонтният интервал на възела се удължава. Второ, еластичният слой гаси вибрациите и понижава нивото на шум на линията, а също така подобрява сцеплението на вала с транспортирания материал. Металът под покритието вече не контактува с абразива и влагата пряко.
Къде стоят гумираните валове и защо се износват
Гумираните валове работят там, където повърхността на детайла постоянно контактува с материал, лента или абразив. Това са транспортни и притискащи валове на конвейери, теглещи валове на полиграфски и опаковъчни машини, валцови пътеки, валове в тръбопрокатното и дървообработващото производство, барабани в минно-металургичните линии.
Износът на метален вал възниква от няколко причини едновременно. Абразивните частици в потока материал изтриват повърхността, водата и агресивната среда предизвикват корозия, а знакопроменливите натоварвания водят до умора на метала и появата на канали. Щом геометрията се наруши, валът започва да бие, разваля продукта и натоварва лагерите. Гол метален вал в такива условия трябва да се проточва или сменя всяко тримесечие.
Полиуретановото покритие разкъсва тази верига. Еластомерът поема абразива върху себе си, не корозира и поглъща ударите вместо да ги предава на конструкцията. При това слоят лесно се възстановява с повторно отливане, когато изчерпи ресурса си, а самата метална сърцевина остава в работа години наред.
Още един типичен сценарий е възстановяването на геометрията на вече износен вал. Когато на металната повърхност са се появили канали и изработване, вместо скъпата изработка на нов вал върху сърцевината се нанася полиуретанов слой и се проточва до точния диаметър. Валът се връща във възела с възстановена геометрия и нова износоустойчива работна повърхност, а линията избягва продължителен престой за поръчка на нов метален детайл.
Полиуретан срещу гума и стомана: сравнение по числа
По износоустойчивост полиуретанът значително изпреварва гумата, а по тегло и корозионна устойчивост печели пред метала. Ще приведа конкретни справочни числа за материалите, които реално се прилагат по валовете.
| Материал | Изтриване DIN 53516, мм³ | Работна t, °C | Якост на опън, MPa | Твърдост | Плътност, g/cm³ |
|---|---|---|---|---|---|
| Полиуретан TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 39-87 | 85A-95A | 1.05-1.25 |
| Гума NBR | 80-150 | -30…+100 | 10-25 | 40A-90A | 1.0-1.3 |
| Гума SBR | 100-200 | -40…+80 | 8-20 | 40A-80A | 0.94-1.1 |
| Стомана Ст3/Ст45 | няма (метал) | -40…+500 | 370-700 | 120-250 HB | 7.7-7.9 |
Изтриването по DIN 53516 при полиуретана е 38-39 мм³, докато при SBR-гумата този показател достига 100-200 мм³, а при NBR 80-150 мм³. Това означава, че гумата на вала се износва 3-5 пъти по-бързо при еднакви условия. Стоманеният вал няма показател DIN за изтриване в същия смисъл, защото се руши иначе, чрез задиране, корозия и умора, и при това тежи 6-7 пъти повече от полиуретанов слой със същата геометрия (плътност 7.7-7.9 срещу 1.05-1.25 g/cm³). Металът също не гаси ударите и предава вибрацията на лагерите, докато полиуретанът ги демпфира благодарение на еластичността.
Гумата е по-евтина, но губи веднага по няколко точки: по-ниска износоустойчивост, по-ниска якост на опън (8-25 MPa срещу 39-87 MPa при полиуретана) и по-тесен температурен коридор при SBR. Затова за натоварените валове полиуретанът дава най-доброто съотношение на ресурс и тегло.
Как да изберем твърдост и дебелина на покритието на вала
Твърдостта се подбира според типа натоварване, а дебелината, според диаметъра на вала и силата на притискане. Общо правило: колкото по-високо е налягането и колкото по-точна е нужната геометрия, толкова по-твърд е полиуретанът, а колкото по-деликатен е контактът с продукта, толкова по-мек.
Отливният полиуретан TIMOL е достъпен в диапазона от 50 Shore A до 70 Shore D, затова една технология покрива и меки притискащи валчета, и твърди валцови пътеки. За транспортни и теглещи валове обикновено се взема средната зона 80-95 Shore A, където се съчетават сцепление и съпротива на изтриване. За валове под високо налягане се избира зоната Shore D.
Съвет от инженера: Не се стремете към максимална твърдост по подразбиране. По-мекият полиуретан се сцепва по-добре с лентата и гаси ударите, а прекалено твърдият слой на тънък вал може да се отслои под огъване. Преди отливане задължително обезмаслете и подгответе металната повърхност за адхезионния грунд, именно качеството на подготовката на повърхността определя дали покритието ще издържи целия разчетен ресурс.
Дебелината на слоя се изчислява така, че той да успява да отвежда топлината от триене и да не прегрява в зоната на контакт. За повечето транспортни валове стига слой от няколко милиметра, за валцови и силно натоварени участъци той се увеличава. Оптималните стойности инженерите на завода подбират за конкретния възел.
Монтаж, адхезия и обслужване на гумирания вал
Полиуретанът се нанася по метода на свободно отливане непосредствено върху подготвената метална сърцевина, след което слоят полимеризира и образува монолитно сцепление с метала. Технологията на свободното отливане позволява точно да се възпроизведе геометрията на вала и да се избегнат въздушни пори в покритието.
Ключът към дълготрайността е подготовката на повърхността преди отливане: почистване от старото покритие, обезмасляване, струйно-абразивна обработка и нанасяне на адхезионен грунд. Правилно подготвеният вал дава монолитно съединение, което не се отслоява под огъване и знакопроменливо натоварване. Готовият вал се балансира, за да се избегне биене при работните обороти.
Обслужването се свежда до визуален контрол на състоянието на покритието и своевременно преотливане, когато слоят изчерпи ресурса си. Металната сърцевина при това не се изхвърля: тя отново се гумира и възелът се връща в работа. Това е принципното икономическо предимство пред замяната на изцяло метален вал.
Как да поръчате гумиране на вал в завод TIMOL
Гумиране на вал в завод TIMOL може да се поръча по готов чертеж, по техническо описание или по демонтиран износен вал като образец. Изработката се води по метода на свободно отливане по конкретните размери, натоварвания и условия на експлоатация на вашия възел.
Процесът започва с консултация, при която инженерите подбират твърдост, дебелина на покритието и марка полиуретан за вашата задача. Може да се запознаете със списъка на изделията в каталога на полиуретановите изделия, а техническите нюанси на материала и технологията са събрани в раздел справочна информация. За да получите разчет по вашия чертеж, обръщайте се към контактите на завод TIMOL. Опитът от работа със стотици възли ще помогне да се подбере решение, което ще удължи ресурса на вала и ще съкрати престоите на линията.