Gdy część z gumy lub tworzywa wychodzi z produkcji rzadko i małymi partiami, oprzyrządowanie pod nią kosztuje więcej niż sama część. Płynny poliuretan usuwa ten problem: ciekły dwuskładnikowy materiał zalewa się do formy i uzyskuje gotowy wyrób o wymaganej twardości bez kosztownego oprzyrządowania do wulkanizacji pod prasą. Zakład TIMOL wykonuje wyroby metodą odlewania swobodnego dla 12 branż, od budowy maszyn do przemysłu spożywczego. Omówimy, jak działa ta technologia, jakie właściwości ma lany poliuretan i dlaczego przewyższa gumę, stal i tworzywo konstrukcyjne.
Czym jest lany poliuretan i jak działa odlewanie swobodne
Lany poliuretan to system dwuskładnikowy z polimerowej bazy i izocyjanianowego utwardzacza, które miesza się bezpośrednio przed zalaniem. Mieszanina ma dobrą płynność w stanie ciekłym, dlatego wypełnia formę o dowolnej złożoności, a po polimeryzacji zamienia się w sprężysty, odporny na zużycie elastomer. Właśnie kontrolowana płynność pozwala odlewać części bez ciśnienia, metodą odlewania swobodnego.
Technologia odlewania swobodnego nie wymaga form tłocznikowych i wysokiego ciśnienia jak wulkanizacja gumy. Formę wypełnia się pod własnym ciężarem mieszaniny, dlatego oprzyrządowanie jest tańsze, a przejście między typowymiarami szybsze. To sprawia, że ekonomicznie opłacalne jest nawet jednostkowe wykonanie i małe partie części pod konkretny rysunek. Dla produkcji małoseryjnej i remontowej, gdzie asortyment stale się zmienia, ta elastyczność jest często ważniejsza od kosztu jednostkowego, bo pozwala szybko zaspokajać potrzebę na niestandardowe części bez zamawiania kosztownego oprzyrządowania z zewnątrz.
Właściwości gotowego wyrobu zadaje się recepturą. Zmieniając skład i proporcje składników, uzyskuje się twardość od 50 Shore A do 70 Shore D: od miękkich elementów tłumiących do twardych obciążonych podpór. W tym samym zakresie reguluje się elastyczność, odporność na ścieranie i odporność chemiczną pod konkretne zadanie.
Ważną zaletą stanu ciekłego jest możliwość zalewania zbrojenia i wkładek montażowych wprost w ciało części. Metalową tuleję, wkładkę gwintowaną lub szkielet umieszcza się w formie, a poliuretan obwija je przy zalewaniu i po polimeryzacji tworzy monolityczny wyrób. Tak wykonuje się koła z metalową piastą, rolki na stalowej osi, wały z okładzinowaniem. Połączenie poliuretanu z metalem utrzymuje się dzięki podkładowi adhezyjnemu, który nanosi się na przygotowaną i odtłuszczoną powierzchnię przed odlewaniem. Daje to część z mocnym metalowym szkieletem i odporną na zużycie sprężystą powierzchnią roboczą w jednym wyrobie.
Gdzie stosuje się wyroby z lanego poliuretanu
Lany poliuretan zastępuje gumę, tworzywo i nawet metal w węzłach szybko ulegających zużyciu. Odlewa się z niego wały i koła pasowe pod wysokie obciążenie mechaniczne, koła i rolki do sprzętu przeładunkowego, rolki prowadnicze przenośników i transporterów. Te części wytrzymują intensywne ścierniwo i służą dłużej od gumowych odpowiedników.
Osobny kierunek to amortyzatory, uszczelnienia, tuleje i silentbloki, gdzie ważna jest sprężystość z powrotem do kształtu. Poliuretan tłumi uderzenia i drgania, po czym odtwarza geometrię, dlatego takie części nie nabywają odkształcenia resztkowego jak gumowe. Z lanego poliuretanu wykonuje się też sprzęgła, łożyska ślizgowe i powłoki antypoślizgowe.
Kolejnym zastosowaniem są elastyczne formy i tace do odlewania gipsu, betonu, żywicy poliestrowej i innych materiałów. Poliuretanowa forma łatwo zwalnia odlew i utrzymuje dokładną geometrię przez wiele cykli. Pełny wykaz gotowych wyrobów i kierunków pracy podany jest w katalogu wyrobów poliuretanowych.
Lany poliuretan stosuje się też szeroko do powłok ochronnych i powierzchni antypoślizgowych. Metalowe zasobniki, rynny, łopatki i zsypy okładzinuje się warstwą poliuretanową, która przejmuje ścierny udar materiału sypkiego i chroni metal przed zużyciem i korozją. Taka powłoka przedłuża żywotność kosztownego metalowego szkieletu i obniża poziom hałasu od uderzeń frakcji o ściany. W rurociągach poliuretanem chroni się powierzchnię wewnętrzną i zewnętrzną, aby spowolnić korozję i ścierne zużycie w miejscach podwyższonego tarcia przepływu.
Porównanie lanego poliuretanu z gumą, stalą i kaprolonem
| Materiał | Ścieralność DIN 53516, mm³ | Temp. rob., °C | Gęstość, g/cm³ | Wytrzymałość na rozrywanie, MPa | Elastyczność odskoku, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 1,05-1,25 | 39-87 | 34-61 |
| Guma SBR | 100-200 | -40…+80 | 0,94-1,1 | 8-20 | 30-55 |
| Guma NBR | 80-150 | -30…+100 | 1,0-1,3 | 10-25 | 20-45 |
| Kaprolon PA6/PA66 | 30-90 | -40…+100 | 1,13-1,15 | 60-85 | 5-15 |
| Stal konstrukcyjna | n/d | -40…+500 | 7,7-7,9 | 370-700 | n/d |
Poliuretan wykazuje najniższą ścieralność wśród elastomerów (38-39 mm³) i przy tym zachowuje wysoką sprężystość. Kaprolon jest zbliżony zużyciem, lecz jego elastyczność odskoku wynosi tylko 5-15 %, dlatego pod uderzeniem pęka. Stal wygrywa wytrzymałością, lecz jest 6-7 razy cięższa od poliuretanu i nie tłumi drgań. Guma ustępuje ścieralnością i szybciej traci kształt.
Jak dobrać recepturę i twardość pod zadanie
Wybór receptury zaczyna się od zrozumienia głównego obciążenia na część. Do węzłów ściernych bierze się twardszy, ale sprężysty poliuretan w górnej części zakresu Shore A, 80-95 Shore A: to właśnie sprężystość daje odporność na zużycie. Do węzłów udarowych bierze się miększe marki Shore A dla amortyzacji. Do amortyzatorów, uszczelnień i form wybiera się miększy skład w strefie 80-90 Shore A, gdzie ważna jest elastyczność i powrót do kształtu.
Wskazówka inżyniera: do odlewania swobodnego ważna jest nie tylko twardość, lecz też grubość ścianki i geometria części. Masywne monolityczne odlewy polimeryzują nierównomiernie i mogą dawać naprężenia wewnętrzne, dlatego złożoną część lepiej rozłożyć na rozsądną grubość lub uzgodnić konstrukcję z technologiem z wyprzedzeniem. Zawsze zostaw naddatek na obróbkę mechaniczną powierzchni pasowania, jeśli wymagana jest wysoka dokładność.
Po wyborze twardości technolog uzgadnia odporność na konkretne środowisko. Do kontaktu z olejami, słabymi kwasami i zasadami dobiera się odpowiednią bazę, żeby część nie traciła zasobu. Typ poliolu też ma znaczenie: składy na prostych polieterach lepiej znoszą wilgoć i mróz, podczas gdy składy na złożonych polieterach dają wyższą odporność na oleje i temperaturę. Prawidłowy wybór bazy pod warunki pracy jest tak samo ważny jak twardość, bo to on decyduje, czy część wytrzyma konkretne środowisko. Szerszy opis właściwości pod różne warunki dostępny jest w dziale informacji technicznej.
Jak zamówić wykonanie wyrobów w zakładzie TIMOL
Do zamówienia dostarcz rysunek lub wzorzec części z wymiarami i pasowaniami oraz opisz warunki pracy: typ obciążenia, środowisko robocze, zakres temperatury i wymaganą twardość. Na podstawie tych danych technolog dobierze recepturę lanego poliuretanu, obliczy geometrię formy i określi naddatki na obróbkę.
Wykonanie możliwe jest od jednej części do seryjnych partii, włącznie z gabarytowymi wyrobami i elastycznymi formami do odlewania. Technologia odlewania swobodnego sprawia, że ekonomicznie opłacalne jest nawet jednostkowe zamówienie. Po kalkulację pod Twój rysunek i złożenie zamówienia skontaktuj się przez kontakty zakładu TIMOL lub przejrzyj wykaz prac w dziale usługi.