Když se díl z gumy nebo plastu vyrábí zřídka a v malých sériích, nářadí pro něj stojí více než samotný díl. Litý polyuretan tuto otázku řeší: tekutý dvousložkový materiál se nalije do formy a získá se hotový výrobek požadované tvrdosti bez drahého vulkanizačního lisovacího nářadí. Závod TIMOL vyrábí výrobky metodou volného lití pro 12 odvětví, od strojírenství po potravinářský průmysl. Rozebereme, jak technologie funguje, jaké charakteristiky má litý polyuretan a čím poráží gumu, ocel a konstrukční plast.
Co je litý polyuretan a jak funguje volné lití
Litý polyuretan je dvousložkový systém z polymerní základny a isokyanátového tvrdidla, které se míchají bezprostředně před litím. Směs má dobrou tekutost v kapalném stavu, proto zaplní formu jakékoli složitosti, a po polymerizaci se přemění na pružný otěruvzdorný elastomer. Právě řízená tekutost umožňuje odlévat díly bez tlaku metodou volného lití.
Technologie volného lití nevyžaduje lisovací formy a vysoký tlak jako vulkanizace gumy. Forma se plní vlastní tíhou směsi, proto je nářadí levnější a přechod mezi typovými rozměry rychlejší. To dělá ekonomicky výhodnou i kusovou výrobu a malé série dílů dle konkrétního výkresu. Pro malosériovou a opravárenskou výrobu, kde se sortiment neustále mění, je tato flexibilita často důležitější než jednotková cena, protože umožňuje rychle pokrýt potřebu nestandardních dílů bez objednávky drahého nářadí u třetí strany.
Charakteristiky hotového výrobku se zadávají recepturou. Měnícím se složením a poměrem složek se získává tvrdost od 50 Shore A do 70 Shore D: od měkkých tlumicích prvků po tuhé zatížené opory. Ve stejném rozsahu se řídí elasticita, odolnost vůči obrušování a chemická odolnost pro konkrétní úkol.
Důležitou výhodou kapalného stavu je schopnost zalívat výztuhu a vložky přímo do těla dílu. Kovová vložka, závitová vsuvka nebo kostra se umístí do formy a polyuretan je při lití obalí a po polymerizaci vytvoří monolitní výrobek. Tak se vyrábějí kola s kovovým nábojem, válečky na ocelové ose, futerované hřídele. Spoj polyuretanu s kovem drží díky adheznímu primeru nanesenému na připravený odmastěný povrch před litím. To dá díl s pevnou kovovou kostrou a otěruvzdorným pružným pracovním povrchem v jednom výrobku.
Kde se výrobky z litého polyuretanu používají
Litý polyuretan nahrazuje gumu, plast a dokonce i kov v rychle se opotřebovávajících uzlech. Z něj se odlévají hřídele a kotouče pro vysoké mechanické zatížení, kola a válečky pro manipulační techniku, vodicí válce dopravníků a pásových strojů. Tyto díly snáší intenzivní abrazivum a slouží déle než gumové analogie.
Samostatným směrem jsou tlumiče, těsnění, pouzdra a silentbloky, kde je důležitá pružnost s návratem tvaru. Polyuretan tlumí nárazy a vibrace a poté obnoví geometrii, proto tyto díly nezískávají zbytkovou deformaci jako gumové. Z litého polyuretanu se také vyrábějí spojky, kluzná ložiska a protiskluzové povrchy.
Dalším použitím jsou elastické formy a zásobníky pro lití sádry, betonu, polyesterové pryskyřice a jiných materiálů. Polyuretanová forma snadno uvolní odlitek a drží přesnou geometrii po mnoho cyklů. Úplný seznam hotových výrobků a pracovních směrů je v katalogu polyuretanových výrobků.
Litý polyuretan se rovněž široce používá pro ochranné povlaky a protiskluzové povrchy. Kovové zásobníky, žlaby, lopatky a splavy se futerují polyuretanovou vrstvou, která přijímá abrazivní náraz sypkého materiálu a chrání kov před opotřebením a korozí. Takový povlak prodlužuje životnost drahé kovové kostry a snižuje hladinu hluku od nárazů frakcí o stěny.
Srovnání litého polyuretanu s gumou, ocelí a kaprolónem
Litý polyuretan vyhravuje v souhrnu vlastností: je otěruvzdornější než guma, lehčí a tišší než ocel a pružnější než tuhý plast. Tabulka uvádí referenční inženýrské charakteristiky materiálů, které reálně konkurují v litých dílech.
| Materiál | Obrušování DIN 53516, mm³ | Pracovní t, °C | Hustota, g/cm³ | Pevnost v tahu, MPa | Elasticita odrazu, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Polyuretan TIMOL | 38-39 | -60 do +100 | 1,05-1,25 | 39-87 | 34-61 |
| Guma SBR | 100-200 | -40 do +80 | 0,94-1,1 | 8-20 | 30-55 |
| Guma NBR | 80-150 | -30 do +100 | 1,0-1,3 | 10-25 | 20-45 |
| Kaprolón PA6/PA66 | 30-90 | -40 do +100 | 1,13-1,15 | 60-85 | 5-15 |
| Konstrukční ocel | n/a | -40 do +500 | 7,7-7,9 | 370-700 | n/a |
Polyuretan vykazuje nejnižší obrušování mezi elastomery (38-39 mm³) a přitom si zachovává vysokou pružnost. Kaprolón je blízký v opotřebení, ale jeho elasticita odrazu je jen 5-15 %, proto pod nárazem praská. Ocel vyhrává pevností, avšak je 6-7× těžší než polyuretan a netlumí vibrace. Guma zaostává v obrušování a rychleji ztrácí tvar.
Jak zvolit recepturu a tvrdost pro úkol
Výběr receptury začíná pochopením hlavního zatížení dílu. Pro abrazivní uzly se bere tužší, ale pružný polyuretan v horní části rozsahu Shore A, 80-95 Shore A: právě pružnost dává odolnost vůči obrušování. Pro rázové uzly se berou měkčí značky Shore A kvůli tlumení. Pro tlumiče, těsnění a formy se volí měkčí složení v oblasti 80-90 Shore A, kde je důležitá elasticita a návrat tvaru.
Rada inženýra: pro volné lití je důležitá nejen tvrdost, ale i tloušťka stěny a geometrie dílu. Masivní monolitní odlitky polymerizují nerovnoměrně a mohou dát vnitřní napětí, proto složitý díl je lepší navrhnout s rozumnou tloušťkou nebo dohodnout konstrukci s technologem předem. A vždy zahrňte přídavek na mechanické obrábění dosedacích ploch, pokud je potřeba vysoká přesnost.
Po výběru tvrdosti technolog dohodne odolnost vůči konkrétnímu prostředí. Pro kontakt s oleji, slabými kyselinami a louhy se volí příslušná základna, aby díl neztrácel životnost. Typ polyolu má rovněž svůj vliv: složení na prostých polyesterech lépe drží vlhkost a mráz, zatímco složení na složitých polyesterech dávají vyšší odolnost vůči olejům a teplotě. Správná volba základny pro pracovní podmínky je stejně důležitá jako tvrdost, protože právě ona určuje, zda díl vydrží konkrétní prostředí. Podrobnější popis vlastností pro různé podmínky je v sekci referenční informace.
Jak objednat výrobu výrobků v závodě TIMOL
Pro objednávku zašlete výkres nebo vzorek dílu s rozměry a uloženími a popište pracovní podmínky: typ zatížení, pracovní prostředí, teplotní rozsah a požadovanou tvrdost. Dle těchto dat technolog zvolí recepturu litého polyuretanu, vypočítá geometrii formy a určí přídavky na obrábění.
Výroba je možná od jednoho dílu po sériové dávky, včetně rozměrných výrobků a elastických forem pro lití. Technologie volného lití dělá výhodnou i kusovou objednávku. Pro výpočet dle vašeho výkresu a zadání výroby se obraťte prostřednictvím kontaktů závodu TIMOL nebo si prohlédněte seznam prací v sekci služby.