Wał linii transportowej lub technologicznej nie zużywa się stopniowo, lecz gwałtownie: najpierw zaczyna bić, potem wyrzuca łożyska, potem zatrzymuje linię. Kwartalna wymiana metalowych lub gumowych wałów jest nie tylko kosztowna — stwarza ryzyko awaryjnych przestojów w najbardziej nieodpowiednim momencie. Okładzinowanie wałów poliuretanem od TIMOL zapewnia zasób 10 razy dłuższy niż gumy, chroni metalową osnowę przed ścieraniem i korozją, a obsługę przenosi z trybu awaryjnego na planowy. W artykule omówimy, do jakich węzłów nadaje się poliuretan, jak wypada w porównaniu z konkurencyjnymi materiałami i jak zamówić okładzinę na wymiar.
Do czego potrzebne jest poliuretanowe okładzinowanie wałów
Okładzina chroni metal wału przed bezpośrednim kontaktem ze ściernikiem, środowiskiem chemicznym lub obrabianym materiałem. Warstwa poliuretanowa działa jako element ofiarny: zużywa się zamiast metalu i w razie potrzeby wymieniana jest bez zmiany głównego wału. Wysoka elastyczność poliuretanu (elastyczność odskoku 34-61%) pozwala również pochłaniać obciążenia udarowe, co zmniejsza zużycie łożysk i miejsc osadzenia.
Okładzinowanie poliuretanowe jest optymalne w węzłach, gdzie ważne jest połączenie odporności na zużycie z tłumieniem drgań. W górnictwie — rolki i bębny przenośników i elewatorów kubełkowych, bandaże bębnów. W hutnictwie — rolki linii transportowych i obróbczych. W poligrafii i przemyśle spożywczym — wały napędowe z delikatnym kontaktem z obrabianym materiałem. W przemyśle naftowo-gazowym — rolki do przemieszczania rur, odporne na produkty naftowe.
Technologia odlewania swobodnego TIMOL pozwala odtworzyć warstwę poliuretanową o dowolnej grubości i profilu bezpośrednio na metalowej osnowie. Profilowanie powierzchni (rowki, żłobki, nacięcia) realizowane jest już na etapie odlewania — dodatkowa obróbka mechaniczna nie zawsze jest wymagana.
Zalety poliuretanu w porównaniu z gumą, kaprolonem i stalą
Poliuretan TIMOL przewyższa wszystkie klasyczne alternatywy pod względem połączenia odporności na zużycie, elastyczności i odporności chemicznej. Ścieralność wg DIN 53516 wynosi 38-39 mm³ — od 2 do 10 razy niżej niż różne gatunki gumy. W identycznych warunkach pracy warstwa poliuretanowa wytrzymuje znacznie dłuższy cykl między wymianami.
Guma SBR (ścieralność 100-200 mm³) i NBR (80-150 mm³) mają mniejszą wytrzymałość na rozrywanie (8-25 MPa wobec 39-87 MPa dla poliuretanu) i niższą górną granicę temperatury pracy. Kauczuk naturalny, choć cechuje się wyższą elastycznością odskoku (40-75%), ma słabą odporność na oleje i górną granicę zaledwie +70 °C — co jest nieodpowiednie dla większości warunków przemysłowych. Ponadto guma starzeje się pod wpływem ozonu i promieniowania ultrafioletowego podczas pracy na zewnątrz.
Kaprolon (PA6/PA66) to twardy tworzywo konstrukcyjne o twardości 75-85D. Jego ścieralność (30-90 mm³) jest porównywalna z poliuretanem, lecz elastyczność odskoku wynosi zaledwie 5-15% — przy obciążeniu udarowym pęka. Poliuretan o twardości 70D ma analogiczną odporność na zużycie, lecz wytrzymuje uderzenia i przywraca kształt.
Stal nie jest zamiennikiem elastomeru: nie tłumi drgań, nie amortyzuje uderzeń, szybko koroduje w wilgotnym środowisku i jest 6-7 razy cięższa od poliuretanu.
Tabela porównawcza właściwości materiałów do okładzinowania wałów
| Materiał | Ścieralność DIN 53516, mm³ | Temp. pracy, °C | Twardość | Wytrzymałość na rozrywanie, MPa | Elastyczność odskoku, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 39-87 | 34-61 |
| Guma NBR | 80-150 | -30…+100 | 40A - 90A | 10-25 | 20-45 |
| Guma SBR | 100-200 | -40…+80 | 40A - 80A | 8-20 | 30-55 |
| Kauczuk naturalny NR | 60-130 | -50…+70 | 30A - 80A | 20-30 | 40-75 |
| Kaprolon PA6/PA66 | 30-90 | -40…+100 | 75D - 85D | 60-85 | 5-15 |
| Stal konstrukcyjna | - | -40…+500 | 120-250 HB | 370-700 | - |
Poliuretan wykazuje najniższą ścieralność spośród elastomerów (38-39 mm³) przy zachowaniu elastyczności, której kaprolon nie posiada. To wyjaśnia, dlaczego w węzłach udarowych i przy materiale ściernym wały poliuretanowe służą 10 razy dłużej niż gumowe i nie pękają w odróżnieniu od kapolonowych.
Wskazówka inżyniera: do ciężkich węzłów transportowych i ściernych dobieraj twardość okładziny poliuretanowej z górnej części zakresu Shore A, 80-95 Shore A. Do wałów napędowych w poligrafii, przemyśle spożywczym lub delikatnych linii lepszy jest zakres 50-60 Shore A. Pamiętaj: jakość przygotowania metalowej powierzchni pod adhezję ma krytyczny wpływ na żywotność — nieoczyszczona lub nieodtłuszczona osnowa prowadzi do odwarstwienia przy pierwszym uderzeniu lub drganiach.
Branże zastosowania poliuretanowych okładzin wałów
Górnictwo jest największym odbiorcą poliuretanowych okładzin wałów ze względu na intensywne ścieranie podczas transportu rudy, węgla i kamienia. Bandaże i rolki z warstwą poliuretanową wytrzymują warunki kopalni odkrywkowej i podziemnej bez częstych wymian.
Hutnictwo stosuje wały poliuretanowe w rolkowych liniach obróbki metalu, gdzie ważne jest połączenie odporności na zużycie i ochrony przed korozją. Produkcja rur wybiera poliuretan do rolek przemieszczania rur — materiał nie pozostawia zarysowań i zapewnia równomierny kontakt na całej długości rury.
Przemysł poligraficzny ceni poliuretan za możliwość wykonania wału z dokładnie zadanym profilem powierzchni, zapewniającym równomierny nacisk na taśmę bez odkształceń. Przemysł spożywczy i celulozowo-papierniczy wybiera poliuretan za chemiczną inertność — materiał nie wpływa na smak i jakość produktu, a jego mycie jest łatwe.
Przemysł naftowo-gazowy stosuje wały poliuretanowe do pracy w warunkach kontaktu z produktami naftowymi i ściernikiem jednocześnie. Transport kolejowy i porty stosują je w węzłach z cyklicznym obciążeniem i środowiskiem zewnętrznym. Pełna lista wyrobów w katalogu wyrobów poliuretanowych.
Technologia wykonania i montaż poliuretanowej okładziny wałów
Proces rozpoczyna się od przygotowania metalowej osnowy: wał oczyszcza się ze starych powłok, rdzy i smaru, wykonuje się obróbkę strumieniowo-ścierną w celu uzyskania wymaganej chropowatości, odtłuszcza i nanosi adhezyjny primer. To przygotowanie zapewnia niezawodne połączenie poliuretanu z metalem przez cały okres eksploatacji części.
Następnie wykonuje się swobodne odlewanie elastomeru poliuretanowego do formy. Grubość warstwy, profil powierzchni (ryflowanie, rowki, prosty cylinder) i twardość zadawane są na tym etapie. Polimeryzacja zachodzi w kontrolowanej temperaturze przez kilka godzin. Następnie wykonuje się obróbkę mechaniczną w celu doprowadzenia geometrii do wartości projektowych — wał sprawdzany jest pod kątem zgodności z rysunkiem.
Montaż okładzinowanego wału jest standardowy: część montuje się na łożyskach lub w węzłach mocujących bez zmiany konstrukcji urządzenia. Podczas regeneracji zużytego wału — starą warstwę usuwa się mechanicznie lub chemicznie, powierzchnię ponownie przygotowuje się i zalewa nowy poliuretan. Więcej o technologii w dziale informacje techniczne.
Jak zamówić wykonanie okładziny wałów na wymiar
Do zamówienia należy dostarczyć rysunek lub próbkę części z wymiarami i pasowaniami. Opisz warunki pracy: typ obciążenia (ścieranie, uderzenia, ślizganie), środowisko pracy (oleje, woda, chemikalia), zakres temperatur, tryb pracy. Pozwoli to dobrać optymalny skład recepturowy poliuretanu i obliczyć grubość warstwy.
Wykonanie możliwe jest dla nowych wałów oraz do regeneracji zużytych (w drugim przypadku dostarcza się sam wał). Wielkość zamówienia — od jednego wału do partii seryjnych. Po uzgodnieniu specyfikacji technicznej określane są terminy i warunki.
W celu konsultacji i zamówienia prosimy o kontakt przez dane kontaktowe zakładu TIMOL. Inżynierowie pomogą dobrać materiał, obliczyć parametry i zorganizują wykonanie zgodnie z wymaganiami.