Metalowa lub gumowa część wymagająca wymiany co kwartał pochłania budżet nie ceną samej zapchastiny, lecz przestojami linii przy każdej wymianie. Lany poliuretan przerywa to koło: metodą odlewania swobodnego odlewa się z niego część o wymaganej twardości, służącą wielokrotnie dłużej od gumy i lżejszą od stali 6-7 razy. Zakład TIMOL produkuje wyroby z lanego poliuretanu dla 12 branż przemysłowych. Omówimy właściwości materiału, skalę twardości, ekonomikę zamiany gumy i metalu oraz tryb zamawiania części na wymiar.
Co daje lany poliuretan w węźle przemysłowym
Lany poliuretan to uniwersalny konstrukcyjny elastomer łączący odporność na zużycie, sprężystość i chemiczną trwałość w jednym materiale. Ścieralność wg DIN 53516 wynosi 38-39 mm³, czyli odporność na zużycie jest ok. 10 razy wyższa niż standardowej gumy. To główna przyczyna, dla której części poliuretanowe wytrzymują abrazyw tam, gdzie guma żyje tygodniami.
Drugi atut — elastyczność z powrotem do kształtu. Przy ścisku i uderzeniu poliuretan odkształca się, a następnie odtwarza geometrię dzięki elastyczności odskoku 34-61 %. Pochłania uderzenia i hałas, nie ulegając trwałej deformacji jak guma pod długotrwałym obciążeniem. Czyni to go wygodnym do amortyzatorów, uszczelnień i tłumików.
Trzecia zaleta — odporność na środowisko i temperaturę. Lany poliuretan pracuje w zakresie od -60 do +100 °C i wytrzymuje produkty naftowe, oleje, słabe kwasy i zasady, roztwory soli. Nie koroduje w przeciwieństwie do stali i nie starzeje się od ozonu tak szybko jak kauczuk naturalny. Dzięki temu jedna część może spełniać kilka wymagań jednocześnie, które dla innych materiałów wymagałyby kompromisu: tam gdzie stal potrzebna jest ze względu na zużycie, ale przegrywa przez korozję, a guma pasuje elastycznością, ale nie wytrzymuje oleju — poliuretan jest często jedynym materiałem spełniającym wszystkie warunki. Szerszy opis właściwości w dziale informacje techniczne.
Technologia odlewania swobodnego i skala twardości
Odlewanie swobodne to zalewanie dwuskładnikowej mieszanki poliuretanowej do formy bez wysokiego ciśnienia. Mieszanka z bazy polimerowej i izocyjanianowego utwardzacza ma dobrą płynność, dlatego wypełnia formę pod własnym ciężarem i dokładnie odtwarza geometrię. Oprzyrządowanie do takiego odlewania jest tańsze niż wulkanizacyjne matryce gumowe, dlatego uzasadnione ekonomicznie jest nawet jednostkowe wykonanie.
Twardość gotowego wyrobu zadaje się recepturą na etapie odlewania, w zakresie od 50 Shore A do 70 Shore D. Miękkie składy w strefie skali A przeznaczone są na tłumiki, uszczelnienia i elastyczne formy. Twarde — bliżej skali D — na obciążone łożyska ślizgowe, rolki i mocno obciążone koła. Okładzinowanie i części pracujące w ścierniwie wykonuje się w górnej części Shore A, 80-95 Shore A, gdzie sprężystość utrzymuje zużycie. W granicach tego zakresu reguluje się również odporność na ścieranie i chemiczną trwałość pod konkretne zadanie.
Kontrolowana receptura oznacza, że tę samą część można zrobić miększą lub twardszą pod realne warunki węzła. Barwnik dodaje się do przezroczystej bazy tylko do oznaczania partii — na zasób i właściwości nie wpływa. Wykaz gotowych wyrobów w katalogu wyrobów poliuretanowych.
Jeszcze jedna praktyczna zaleta odlewania swobodnego — możliwość zalewania poliuretanu na metalowe zbrojenie. Koło z metalową piastą, rolka na stalowej osi lub wał z metalowym rdzeniem otrzymują odporną na zużycie roboczą powierzchnię i mocne wnętrze w jednej części. Metal wstępnie czyści się, odtłuszcza i pokrywa adhezyjnym primerem, po czym poliuretan zalewa się tak, że po polimeryzacji warstwa trzyma się na podstawie przez cały okres eksploatacji. Takie podejście łączy sztywność metalu ze sprężystością i odpornością na zużycie poliuretanu bez połączeń śrubowych lub spawanych.
Porównanie lanego poliuretanu ze stalą, gumą i UHMW-PE
Lany poliuretan zajmuje niszę między gumą i metalem: jest odporniejszy na zużycie i wytrzymalszy niż guma, lżejszy i cichszy niż stal, a polietylen UHMW-PE przegrywa elastycznością. Tabela zestawia dane referencyjne materiałów, z których realnie wytwarza się zużywalne części.
| 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 NBR | 80-150 | -30…+100 | 1,0-1,3 | 10-25 | 20-45 |
| Guma SBR | 100-200 | -40…+80 | 0,94-1,1 | 8-20 | 30-55 |
| UHMW-PE | 15-30 | -200…+80 | 0,93-0,95 | 17-45 | 5-10 |
| Stal konstrukcyjna | n/d | -40…+500 | 7,7-7,9 | 370-700 | n/d |
Poliuretan daje najlepszy balans: wśród elastomerów ma najniższą ścieralność przy zachowaniu sprężystości. UHMW-PE ściera się jeszcze mniej (15-30 mm³), ale jego elastyczność odskoku wynosi tylko 5-10 %, dlatego pod uderzeniem odkształca się i nie amortyzuje. Stal wygrywa wytrzymałością, lecz jest wielokrotnie cięższa i koroduje. Guma ustępuje zużyciem i szybciej traci kształt.
Ekonomika zamiany gumy i metalu na poliuretan
Główny efekt ekonomiczny przejścia na lany poliuretan — mniejsza częstość wymian. Ponieważ poliuretan ściera się kilkakrotnie wolniej od gumy, część służy dłuższy cykl, a przestojów linii na wymianę jest mniej. Dla produkcji, gdzie część zużywa się co kwartał, to bezpośredni zysk w ciągłości pracy.
Wskazówka inżyniera: licz nie cenę jednej części, lecz koszt węzła za rok z uwzględnieniem przestojów. Tańsza gumowa część wymieniana cztery razy w sezonie wychodzi w sumie drożej od poliuretanowej przepracowującej cały sezon. I pamiętaj o okładzinowaniu: często nie ma sensu odlewać monolitycznej masywnej części — wystarczy nałożyć warstwę poliuretanową na metalową podstawę, zachowując mocny rdzeń i dodając odporną na zużycie roboczą powierzchnię.
Drugi czynnik oszczędności — rezygnacja z drogiego oprzyrządowania. Odlewanie swobodne nie wymaga matryc ciśnieniowych, dlatego wykonanie małych partii i jednostkowych części według rysunku jest ekonomicznie uzasadnione, a koszt formy nie jest rozkładany na tysiące wyrobów jak w produkcji gumowej. Jest to szczególnie widoczne przy naprawie rzadkiego lub przestarzałego sprzętu, gdzie potrzeba kilku części niestandardowego rozmiaru. Wykaz prac zakładu w dziale usługi.
Jak zamówić części z lanego poliuretanu w zakładzie TIMOL
Do zamówienia wyślij rysunek lub zużyty wzorzec części z wymiarami i pasowaniami, opisz warunki pracy: rodzaj obciążenia, medium robocze, reżim temperaturowy i wymaganą twardość. Na podstawie tych danych technolog dobierze recepturę lanego poliuretanu, obliczy geometrię i określi naddatki na obróbkę mechaniczną.
Wykonanie jest możliwe od jednej części do seryjnych partii, w tym wyrobów gabaryty dużych i okładzinowania na metalowej podstawie. Technologia odlewania swobodnego czyni uzasadnionym nawet jednostkowe zamówienie według konkretnego rysunku. Jeśli nie masz gotowego rysunku — wystarczy wysłać zużyty wzorzec: technolog zdejmie z niego wymiary, uwzględni luzy robocze i odtworzy część z poprawką na poprzednie zużycie. Takie podejście jest wygodne, gdy oryginalna dokumentacja węzła zaginęła, a produkcję trzeba szybko przywrócić. Aby uzyskać kalkulację i złożyć zamówienie, skontaktuj się przez kontakty zakładu TIMOL. Inżynierowie pomogą dobrać materiał i zorganizują produkcję pod Twój węzeł.