Wał napędowy w linii poligraficznej lub pakującej ściera się do rowków w ciągu miesięcy nieprzerwanej pracy, a każda wymiana oznacza zatrzymanie całego odcinka. Okładzinowanie poliuretanem odtwarza geometrię wału i daje powłokę, która wielokrotnie przewyższa trwałością metal i gumę. Poniżej wyjaśniam, jak zbudowane jest okładzinowanie wałów, jaki materiał wybrać według liczb, jak się go montuje i jak zamówić wykonanie według twojego rysunku.
Co daje okładzinowanie wałów poliuretanem
Okładzinowanie wału poliuretanem to naniesienie odpornej na ścieranie warstwy elastomerowej na powierzchnię roboczą cylindrycznego elementu, który się obraca lub przekazuje obrót. Powłoka chroni metal przed ścieraniem, korozją i obciążeniami udarowymi, a także przywraca dokładną geometrię zużytemu wałowi bez wykonywania nowego elementu.
Efekt jest widoczny od razu w dwóch kierunkach. Po pierwsze, gwałtownie rośnie resurs: odporność na ścieranie poliuretanu lanego TIMOL jest 10 razy wyższa niż standardowej gumy, dzięki czemu wydłuża się interwał międzyremontowy zespołu. Po drugie, elastyczna warstwa tłumi drgania i obniża poziom hałasu linii, a także poprawia przyczepność wału do transportowanego materiału. Metal pod powłoką nie kontaktuje się już bezpośrednio ze ścierniwem i wilgocią.
Gdzie pracują okładzinowane wały i dlaczego się zużywają
Okładzinowane wały pracują tam, gdzie powierzchnia elementu stale kontaktuje się z materiałem, taśmą lub ścierniwem. Są to wały transportowe i dociskowe przenośników, wały ciągnące maszyn poligraficznych i pakujących, ścieżki walcownicze, wały w produkcji walcowania rur i obróbki drewna, bębny w liniach górniczo-hutniczych.
Zużycie wału metalowego powstaje z kilku przyczyn jednocześnie. Cząstki ścierne w strumieniu materiału ścierają powierzchnię, woda i agresywne środowisko wywołują korozję, a obciążenia zmienne prowadzą do zmęczenia metalu i powstawania rowków. Gdy tylko geometria zostaje naruszona, wał zaczyna bić, psuje produkt i obciąża łożyska. Goły wał metalowy w takich warunkach trzeba przetaczać lub wymieniać co kwartał.
Powłoka poliuretanowa przerywa ten łańcuch. Elastomer przyjmuje ścierniwo na siebie, nie koroduje i pochłania uderzenia zamiast przekazywać je na konstrukcję. Przy tym warstwę łatwo odtworzyć przez ponowne odlanie, gdy wyczerpie swój resurs, a sam metalowy rdzeń pozostaje w pracy latami.
Jeszcze jeden typowy scenariusz to odtworzenie geometrii już zużytego wału. Gdy na metalowej powierzchni pojawiły się rowki i wyrobienia, zamiast kosztownego wykonywania nowego wału na rdzeń nanosi się warstwę poliuretanu i przetacza ją do dokładnej średnicy. Wał wraca do zespołu z odtworzoną geometrią i nową odporną na ścieranie powierzchnią roboczą, a linia unika długiego przestoju na zamówienie nowego elementu metalowego.
Poliuretan kontra guma i stal: porównanie w liczbach
Pod względem odporności na ścieranie poliuretan znacznie wyprzedza gumę, a pod względem masy i odporności na korozję wygrywa z metalem. Przytoczę konkretne liczby referencyjne dla materiałów, które realnie stosuje się na wałach.
| Materiał | Ścieranie DIN 53516, mm³ | Robocza t, °C | Wytrzymałość na rozciąganie, MPa | Twardość | Gęstość, g/cm³ |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 39-87 | 85A-95A | 1.05-1.25 |
| Guma NBR | 80-150 | -30…+100 | 10-25 | 40A-90A | 1.0-1.3 |
| Guma SBR | 100-200 | -40…+80 | 8-20 | 40A-80A | 0.94-1.1 |
| Stal St3/St45 | brak (metal) | -40…+500 | 370-700 | 120-250 HB | 7.7-7.9 |
Ścieranie według DIN 53516 u poliuretanu wynosi 38-39 mm³, podczas gdy u gumy SBR wskaźnik ten sięga 100-200 mm³, a u NBR 80-150 mm³. Oznacza to, że guma na wale zużywa się 3-5 razy szybciej w tych samych warunkach. Wał stalowy nie ma wskaźnika DIN na ścieranie w tym samym sensie, ponieważ niszczy się inaczej, przez zatarcia, korozję i zmęczenie, a przy tym waży 6-7 razy więcej niż warstwa poliuretanu o tej samej geometrii (gęstość 7.7-7.9 wobec 1.05-1.25 g/cm³). Metal również nie tłumi uderzeń i przekazuje drgania na łożyska, podczas gdy poliuretan je tłumi dzięki elastyczności.
Guma jest tańsza, ale przegrywa od razu w kilku punktach: niższa odporność na ścieranie, niższa wytrzymałość na rozciąganie (8-25 MPa wobec 39-87 MPa u poliuretanu) i węższy korytarz temperaturowy u SBR. Dlatego dla obciążonych wałów poliuretan daje najlepszy stosunek resursu i masy.
Jak dobrać twardość i grubość powłoki wału
Twardość dobiera się pod typ obciążenia, a grubość, pod średnicę wału i siłę docisku. Zasada ogólna: im wyższy nacisk i im dokładniejsza potrzebna geometria, tym twardszy poliuretan, a im delikatniejszy kontakt z produktem, tym miększy.
Poliuretan lany TIMOL dostępny jest w zakresie od 50 Shore A do 70 Shore D, dzięki czemu jedna technologia obejmuje zarówno miękkie wałki dociskowe, jak i twarde ścieżki walcownicze. Dla wałów transportowych i ciągnących zwykle bierze się strefę środkową 80-95 Shore A, gdzie łączą się przyczepność i opór na ścieranie. Dla wałów pod wysokim naciskiem wybiera się strefę Shore D.
Rada inżyniera: Nie gońcie domyślnie za maksymalną twardością. Miększy poliuretan lepiej przyczepia się do taśmy i tłumi uderzenia, a zbyt twarda warstwa na cienkim wale może się odwarstwiać pod zginaniem. Przed odlewaniem obowiązkowo odtłuść i przygotuj powierzchnię metalową pod grunt adhezyjny, właśnie jakość przygotowania powierzchni decyduje, czy okładzina wytrzyma cały obliczeniowy resurs.
Grubość warstwy oblicza się tak, aby zdążyła odprowadzać ciepło tarcia i nie przegrzewała się w strefie kontaktu. Dla większości wałów transportowych wystarcza warstwa kilku milimetrów, dla walcowanych i mocno obciążonych odcinków zwiększa się ją. Optymalne wartości inżynierowie zakładu dobierają pod konkretny zespół.
Montaż, adhezja i obsługa okładzinowanego wału
Poliuretan nanosi się metodą odlewania swobodnego bezpośrednio na przygotowany metalowy rdzeń, po czym warstwa polimeryzuje i tworzy monolityczne połączenie z metalem. Technologia odlewania swobodnego pozwala dokładnie odtworzyć geometrię wału i uniknąć porów powietrznych w powłoce.
Kluczem do trwałości jest przygotowanie powierzchni przed odlewaniem: oczyszczenie ze starej powłoki, odtłuszczenie, obróbka strumieniowo-ścierna i naniesienie gruntu adhezyjnego. Prawidłowo przygotowany wał daje monolityczne połączenie, które nie odwarstwia się pod zginaniem i obciążeniem zmiennym. Gotowy wał wyważa się, aby uniknąć bicia przy obrotach roboczych.
Obsługa sprowadza się do kontroli wzrokowej stanu powłoki i terminowego ponownego odlania, gdy warstwa wyczerpie resurs. Metalowy rdzeń przy tym nie jest wyrzucany: okłada się go ponownie, a zespół wraca do pracy. To zasadnicza przewaga ekonomiczna nad wymianą wału w pełni metalowego.
Jak zamówić okładzinowanie wału w zakładzie TIMOL
Okładzinowanie wału w zakładzie TIMOL można zamówić według gotowego rysunku, według opisu technicznego lub według zdemontowanego zużytego wału jako wzoru. Wykonanie prowadzone jest metodą odlewania swobodnego pod konkretne wymiary, obciążenia i warunki eksploatacji twojego zespołu.
Proces zaczyna się od konsultacji, podczas której inżynierowie dobierają twardość, grubość powłoki i gatunek poliuretanu pod twoje zadanie. Z wykazem wyrobów można zapoznać się w katalogu wyrobów poliuretanowych, a niuanse techniczne materiału i technologii zebrane są w dziale informacje referencyjne. Aby otrzymać obliczenie według twojego rysunku, zwróć się do kontaktów zakładu TIMOL. Doświadczenie pracy z setkami zespołów pomoże dobrać rozwiązanie, które wydłuży resurs wału i skróci przestoje linii.