Když v postupovém nástroji praskne ocelová pružina, linka stojí a mechanik s odšroubovaným víkem přípravku hledá úlomky závitů po celém hnízdě. Polyuretanová pružina takový scénář nenastane: nelomí se na střepy, ale postupně ztrácí zdvih, takže opotřebení je vidět předem. Níže rozebereme, kde polyuretan překonává ocel a gumu v lisovacím nářadí, která čísla to potvrzují a jak objednat pružinu dle vašeho výkresu.
Co dávají polyuretanové pružiny v nástroji a lisu
Polyuretanová pružina vrací přidržovací prvek nástroje do výchozí polohy stejně jako ocelový závit, ale bez rizika únavového lomu a s měkčí silovou charakteristikou. Instaluje se do stěračů, přidržovačů, vyháněčů a nárazníků lisovacích forem, kde díl pracuje na tlak tisíce cyklů za sebou.
Hlavní výhoda spočívá v charakteru práce. Ocelový závit má tuhou lineární charakteristiku a koncentruje napětí v závitech, proto se časem láme u čela. Polyuretan se deformuje celým objemem, akumuluje energii a vrátí ji při odlehčení. Elasticita odrazu litého polyuretanu je 35 až 65 %, tedy materiál vrátí větší část přiložené energie a nerozptyluje ji do tepla a plastické deformace.
Pro konstruktéra to znamená kompaktnost. Tam, kde ocelová pružina vyžaduje dlouhé hnízdo pro plný zdvih závitů, polyuretanový prvek dá potřebnou sílu na krátkém pracovním zdvihu. To je kritické pro těsně komponované postupové nástroje, kde každý milimetr výšky balíku záleží.
Důležitá je i odolnost vůči prostředí nástroje. Povrch nářadí je trvale pokryt mazivem a chladicí kapalinou, které nahlodávají a oslabují běžnou gumu. Litý polyuretan má výbornou odolnost vůči technickým olejům, nebobtnáe a neztrácí sílu od kontaktu s nimi, a pracovní rozsah -60 do +100 °C mu umožňuje pracovat i v chladném provozu i při zahřátí nářadí při intenzivním lisování.
Polyuretan oproti ocelové pružině a gumě: čísla
Přímá odpověď: polyuretan vyhrává v otěruvzdornosti a dlouhověkosti na tlak, ocel v maximální síle a teplotě, a guma prohrává oběma z hlediska životnosti. Aby bylo rozhodnutí podložené, srovnáme klíčové charakteristiky dle referenčních dat.
| Charakteristika | Litý polyuretan (PU) | Guma NBR | Uhlíková ocel (St3, St45) |
|---|---|---|---|
| Obrušování, DIN 53516 | 38-39 mm³ | 80-150 mm³ | n/a |
| Pracovní teplota | -60 do +100 °C | -30 do +100 °C | -40 do +500 °C |
| Hustota | 1,05-1,25 g/cm³ | 1,0-1,3 g/cm³ | 7,7-7,9 g/cm³ |
| Pevnost v tahu | 39-87 MPa | 10-25 MPa | 370-700 MPa |
| Elasticita odrazu | 34-61 % | 20-45 % | n/a |
Dvě čísla v tabulce rozhodují většinu sporů ve prospěch polyuretanu. Obrušováním dle DIN 53516 polyuretan ztrácí 38-39 mm³ oproti 80-150 mm³ u gumy NBR, tj. v reálných provozních podmínkách vydrží výrazně déle. Co se týče kanonického referenčního ukazatele TIMOL, odolnost vůči opotřebení polyuretanu je 10× vyšší než u standardní gumy, a proto pružiny z něj není třeba měnit každý měsíc.
Ocel vede ve dvou bodech: hustota 7,7-7,9 g/cm³ dává velkou hmotnost a pevnost v tahu 370-700 MPa je velmi vysoká mezní síla. Proto tam, kde je potřeba maximálně tuhá přidržovací síla ve výkonném lisu, ocel zůstává na místě. Ale ocel náraz netlumí, koroduje od chladicích kapalin a lámá se únavou. Polyuretan je šest až sedmkrát lehčí při stejném zástavbovém rozměru, oleje se nebojí a pracuje v rozsahu -60 do +100 °C.
Rada inženýra: volte tvrdost pružiny dle síly, nikoli obráceně. Pro měkký stěrač berte polyuretan kolem 80 Shore A, pro tuhý přidržovač blíže 95 Shore A nebo spodnímu okraji stupnice D. Ponechte vůli pro příčné rozpětí: pod zatížením polyuretan vzrůstá v průměru, a pokud hnízdo sedí natěsno, díl bude pracovat na roztlak a rychleji se unaví.
Kde stojí pružiny a jak se montují
Polyuretanové pružiny se instalují do hnízd lisovacího nářadí na vodicí sloupek nebo do slepého otvoru, kde pracují na tlak mezi pohyblivou a nepohyblivou deskou. Nejčastější pozice jsou stěrače pásu, přidržovače-skladatele při tažení, vyháněče hotového dílu a nárazníky omezující zdvih beranu.
Montáž je jednoduchá: pružina se nasadí na vodicí čep nebo vloží do vývrtu tak, aby pracovala přísně v ose tlaku. Hlavní požadavek je souosost a absence zkosení, protože boční zatížení je pro jakýkoli elastomer škodlivé. Čela výrobku se dělají rovná a rovnoběžná, aby se síla rozložila rovnoměrně a nesoustřeďovala na hraně.
Údržba spočívá v periodické prohlídce. Polyuretan nepraskne náhle, ale postupně sedá a ztrácí výchozí výšku, takže poklesem pracovního zdvihu lze snadno naplánovat výměnu dříve, než přidržovací síla klesne pod normu. To eliminuje havarijní prostoje typické pro ocelové závity, které se lámou bez varování. O dalších odolných řešeních pro třecí uzly čtěte v sekci katalog.
Jak vybrat tvrdost, průřez a zdvih
Výběr začíná od potřebné síly a přípustného zdvihu, a k nim se pak volí tvrdost a průřez. Polyuretan TIMOL se vyrábí v rozsahu tvrdosti od 50 Shore A do 70 Shore D, takže stejná geometrie může být provedena jako měkký tlumicí nebo tuhý silový prvek.
Tuhost prvku závisí na třech parametrech: tvrdosti materiálu, ploše průřezu a pracovní výšce. Čím silnější stěna a vyšší tvrdost, tím větší síla při stejném stlačení. Čím vyšší díl, tím větší dostupný zdvih. Proto pro omezený zástavbový prostor hnízda konstruktér balancuje mezi tvrdostí a průřezem pro dosažení zadané charakteristiky.
Důležité je počítat s rezervou na stlačení. Pracovní stlačení polyuretanové pružiny se obvykle drží v mezích, které nedovedou materiál k úplnému sevření objemu, jinak síla prudce vzroste a životnost klesne. Zkušený technolog závodu tyto meze vypočítá pro váš cyklus, pokud poskytnete sílu, zdvih a zástavbový prostor hnízda. Otázky výběru tvrdosti pro konkrétní chemii a abrazivo podrobně rozebereme v referenční sekci.
Výroba polyuretanových pružin dle výkresu v závodě TIMOL
Objednat polyuretanové pružiny pro konkrétní nástroj lze přímo v závodě TIMOL. Výrobky odléváme technologií volného lití, která umožňuje vyrábět jak jednoduché válcové pružiny, tak tvarované prvky s otvory pro vedení, osazením a montážními pásy pro vaše hnízdo.
Technologie volného lití nevyžaduje drahé kovové lisovací formy pro každý typový rozměr, proto je ekonomicky odůvodnitelná jak pro jeden opravný výrobek, tak pro sérii. Polyuretanová řešení se používají ve 12 odvětvích průmyslu, od obrábění kovů po hornické stroje, a v každém se díl vyrábí pro skutečné podmínky uzlu.
Pošlete výkres, náčrt nebo vzorek opotřebované ocelové pružiny a vybereme tvrdost, vypočítáme sílu a dohodneme termín. Pro konzultaci a výpočet pro vaše nářadí se obraťte prostřednictvím stránky kontaktů.