Kovový nebo gumový díl, který se musí měnit čtvrtletně, spotřebovává rozpočet nikoli cenou samotné náhradní součástky, ale prostoji linky při každé výměně. Litý polyuretan tento cyklus přeruší: technologií volného lití se z něj odlije díl požadované tvrdosti, který slouží výrazně déle než guma a je 6-7× lehčí než ocel. Závod TIMOL vyrábí výrobky z litého polyuretanu pro 12 průmyslových odvětví. Rozebereme vlastnosti materiálu, stupnici tvrdosti, ekonomiku náhrady gumy a kovu a postup objednávky dílů na rozměr.
Co dává litý polyuretan v průmyslovém uzlu
Litý polyuretan je univerzální konstrukční elastomer, který kombinuje otěruvzdornost, pružnost a chemickou odolnost v jednom materiálu. Obrušování dle DIN 53516 je 38-39 mm³, tedy otěruvzdornost přibližně 10× vyšší než u standardní gumy. To je hlavní důvod, proč polyuretanové díly vydrží abraziv tam, kde guma žije týdny.
Druhá silná stránka je elasticita s návratem tvaru. Při stlačení a nárazu se polyuretan deformuje a poté obnoví geometrii díky elasticitě odrazu 34-61 %. Absorbuje nárazy a hluk, ale nenabírá zbytkovou deformaci jako guma pod trvalým zatížením. To ho dělá vhodným pro tlumiče, těsnění a tlumiče vibrací.
Třetí výhoda je odolnost vůči prostředí a teplotě. Litý polyuretan pracuje v rozsahu -60 do +100 °C a snáší ropné produkty, oleje, slabé kyseliny a louhy, roztoky solí. Nekoroduje na rozdíl od oceli a nestárne od ozónu tak rychle jako přírodní kaučuk. Díky tomu jeden díl může pokrýt naráz více požadavků, které by pro jiné materiály vyžadovaly kompromis. Širší popis vlastností viz sekce referenční informace.
Technologie volného lití a stupnice tvrdosti
Volné lití je nalití dvousložkové polyuretanové směsi do formy bez vysokého tlaku. Směs z polymerní základy a izokyanátového tvrdidla má dobrou tekutost, proto zaplní formu vlastní tíhou a přesně reprodukuje geometrii. Nářadí pro toto lití je levnější než vulkanizační lisovací formy pro gumu, proto je výhodná i jednotlivá výroba.
Tvrdost hotového výrobku se zadává recepturou ve fázi lití, v rozsahu od 50 Shore A do 70 Shore D. Měkké složení v oblasti stupnice A jde na tlumiče, těsnění a elastické formy. Tuhé, blíže ke stupnici D, na zatížené kluzné opory, válečky a silně zatížená kola. Obložení a díly pracující v abrazivu se dělají v horní části Shore A, 80-95 Shore A, kde pružnost drží opotřebení. V tomto rozsahu se reguluje také odolnost vůči opotřebení a chemická odolnost pro konkrétní úkol.
Řízená receptura znamená, že tentýž díl lze vyrobit měkčí nebo tužší pro reálné podmínky uzlu. Barvivo do průhledné základy se přidává jen pro označení dávek, na životnost a vlastnosti nemá vliv. Přehled hotových výrobků viz katalog polyuretanových výrobků.
Další praktická výhoda volného lití je možnost lití polyuretanu na kovovou armaturu. Kolo s kovovým nábojem, váleček na ocelové ose nebo hřídel s kovovým nosníkem dostane otěruvzdorný pracovní povrch a pevný střed v jednom dílu. Kov se předem vyčistí, odmastí a pokryje adhezním primerem, poté se polyuretan nalije tak, aby po polymerizaci vrstva držela na základu po celou dobu životnosti.
Srovnání litého polyuretanu s ocelí, gumou a UHMW-PE
| 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 NBR | 80-150 | -30 do +100 | 1,0-1,3 | 10-25 | 20-45 |
| Guma SBR | 100-200 | -40 do +80 | 0,94-1,1 | 8-20 | 30-55 |
| UHMW-PE | 15-30 | -200 do +80 | 0,93-0,95 | 17-45 | 5-10 |
| Konstrukční ocel | n/a | -40 do +500 | 7,7-7,9 | 370-700 | n/a |
Polyuretan dává nejlepší rovnováhu: mezi elastomery má nejnižší obrušování při zachování pružnosti. UHMW-PE se opotřebovává ještě méně (15-30 mm³), ale jeho elasticita odrazu je jen 5-10 %, proto pod nárazem se deformuje a netlumí. Ocel vyhrává pevností, ale je několikrát těžší a koroduje. Guma zaostává v opotřebení a rychleji ztrácí tvar.
Ekonomika náhrady gumy a kovu polyuretanem
Hlavní ekonomický efekt přechodu na litý polyuretan je nižší frekvence výměn. Protože polyuretan se opotřebovává výrazně pomaleji než guma, díl slouží delší cyklus a prostojů linky na výměnu ubývá. Pro výrobu, kde se náhradní díl spotřebovává čtvrtletně, je to přímý zisk v kontinuitě provozu.
Rada inženýra: počítejte nikoli cenu jednoho dílu, ale náklady uzlu za rok včetně prostojů. Levnější gumový díl, který se mění čtyřikrát za sezónu, vychází v součtu dráže než polyuretanový, který odepracuje celou sezónu. A pamatujte na obložení: mnohdy nemá smysl lít masivní celý díl, stačí nanést polyuretanovou vrstvu na kovový základ a zachovat pevný nosník s otěruvzdorným pracovním povrchem.
Druhý faktor úspory je odpadnutí drahého nářadí. Volné lití nevyžaduje tlakové lisovací formy, proto je výroba malých dávek a jednotlivých dílů dle výkresu ekonomicky rentabilní a cena formy se nerozprostírá do tisíců výrobků jako v gumové výrobě. To je zvlášť patrné při opravě vzácného nebo zastaralého zařízení, kde je potřeba několik dílů nestandardního rozměru. Přehled prací závodu viz sekce služby.
Jak objednat díly z litého polyuretanu v závodě TIMOL
Pro objednávku zašlete výkres nebo opotřebovaný vzorek dílu s rozměry a uloženími, popište provozní podmínky: typ zatížení, pracovní prostředí, teplotní režim a požadovanou tvrdost. Na základě těchto dat technolog zvolí recepturu litého polyuretanu, vypočítá geometrii a určí přídavky na obrábění.
Výroba je možná od jednoho dílu po sériové dávky včetně rozměrných výrobků a obložení na kovovém základu. Technologie volného lití dělá rentabilní i jednotlivou objednávku dle konkrétního výkresu. Pokud nemáte připravený výkres, stačí zaslat opotřebovaný vzorek: technolog z něj sejme rozměry, zohlední pracovní vůle a reprodukuje díl s korekcí na předchozí opotřebení. Pro výpočet a objednávku se obraťte prostřednictvím kontaktů závodu TIMOL.