Mechanik bierze metalowy półfabrykat, toczy tuleję, a po miesiącu węzeł znów stuka: stal jest ciężka, koroduje i przenosi uderzenie na miejsca osadzenia. Gumowego odpowiednika nie wytoczy się na tokarce, a kapolonowa część pęka pod uderzeniowym obciążeniem. Poliuretanowy kręglak zamyka tę niszę: można z niego łatwo wytoczyć część o wymaganym kształcie, która służy wielokrotnie dłużej od gumy i wytrzymuje uderzenia lepiej od twardego tworzywa. Omówimy, co wytwarza się z prętów, jak poliuretan prezentuje się wobec innych materiałów w liczbach i jak zamówić kręglak na wymiar.
Co to jest poliuretanowy kręglak i po co jest potrzebny
Poliuretanowy kręglak to odlany cylindryczny pręt — półfabrykat do obróbki mechanicznej. Z pręta na tokarce toczy się tuleje, pierścienie, rolki, koła zębate, prowadnice, tłumiki i silentbloki. Kręglak jest potrzebny tam, gdzie część prościej i taniej wytoczyć z gotowego półfabrykatu niż wykonywać osobną formę odlewniczą — szczególnie do jednostkowych lub niestandardowych części.
Materiał dobrze poddaje się obróbce skrawaniem: tnie się, wierci, szlifuje i obrabia bez odprysków i zadziorów charakterystycznych dla kruchych tworzyw. Pozwala to mechanikowi szybko wykonać część o wymaganej geometrii na miejscu, mając zapas prętów w magazynie. Dla służby remontowej oznacza to możliwość wymiany zużytego węzła bez oczekiwania na odlanie osobnej części.
Kręglak wykonuje się technologią odlewania swobodnego, dlatego dostępne są różne średnice i długości pod konkretne zadania. Obok prętów zakład odlewa też gotowe wyroby: jeśli część jest złożona, prościej zamówić ją odlaną na wymiar, niż toczyć. Pełny wykaz wyrobów zebrany jest w katalogu wyrobów poliuretanowych.
Wybór między toczeniem z pręta a odlaniem gotowej części zależy od geometrii i nakładu. Proste bryły obrotowe — tuleje, pierścienie, rolki — opłaca się toczyć z kręglaka, szczególnie gdy potrzebna jest jedna część lub kilka sztuk. Złożony profil, część ze zbrojeniem lub seria prawie zawsze jest tańsza w odlewie, bo forma amortyzuje się na nakładzie, a obróbka mechaniczna każdej jednostki odpada. Mechanik trzyma zapas prętów do pilnych napraw, a planowane i seryjne części zamawia odlane.
Właściwości prętów i dlaczego zastępują metal
Główną zaletą poliuretanowego kręglaka wobec metalowego półfabrykatu jest połączenie odporności na zużycie, lekkości i sprężystości. Część z poliuretanu służy dłużej od gumowej, jest lżejsza od stalowej i — w odróżnieniu od kaprylonu — nie pęka pod uderzeniem. Czyni to pręt uniwersalnym półfabrykatem do węzłów pracujących na ścieranie i cykliczne obciążenie.
Wg ścieralności DIN 53516 lany poliuretan traci 38-39 mm³ wobec 100-200 mm³ gumy SBR, czyli zużywa się kilkakrotnie wolniej, a w praktyce zasób sięga ok. 10 razy wyższego niż zwykła guma. Gęstość 1,05-1,25 g/cm³ wobec 7,7-7,9 stali oznacza, że wytoczona część jest 6-7 razy lżejsza od metalowego odpowiednika, przy tym nie koroduje i tłumi wibracje.
Zakres roboczy -60 do +100 °C pozwala montować części zarówno w węzłach zewnętrznych, jak i w ogrzewanych halach. Twardość dobiera się w granicach 50 Shore A do 70 Shore D: miękkie gatunki na amortyzatory i uszczelnienia, twarde na tuleje, koła i prowadnice. Elastyczność odskoku 34-61 % zapewnia powrót do kształtu po obciążeniu — czego nie ma u twardego kaprylonu. Więcej o fizyce materiału w dziale informacji technicznej.
Poliuretanowy kręglak wobec stali, kaprylonu i gumy
Bezpośrednie porównanie wg mierzalnych parametrów pokazuje, kiedy kręglak jest korzystniejszy od alternatywnych półfabrykatów. Tabela zestawia referencyjne właściwości wg standardowych badań dla materiałów konkurujących w toczonych częściach.
| Materiał | Ścieralność DIN 53516, mm³ | Temp. rob., °C | Twardość | Wytrzymałość na rozrywanie, MPa | Gęstość, g/cm³ |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 39-87 | 1,05-1,25 |
| Kaprolon PA6/PA66 | 30-90 | -40…+100 | 75D-85D | 60-85 | 1,13-1,15 |
| UHMW-PE | 15-30 | -200…+80 | 60D-70D | 17-45 | 0,93-0,95 |
| Guma SBR | 100-200 | -40…+80 | 40A-80A | 8-20 | 0,94-1,1 |
| Stal konstrukcyjna | n/d | -40…+500 | 120-250 HB | 370-700 | 7,7-7,9 |
Poliuretan łączy niską ścieralność ze sprężystością, której nie ma w twardych tworzywach. Kaprolon jest zbliżony zużyciem, lecz jego odskok jest mały, dlatego pęka pod uderzeniem. UHMW-PE ma jeszcze niższą ścieralność, lecz odkształca się pod stałym obciążeniem i nie utrzymuje dokładnego wymiaru, a sprężystość jest u niego minimalna. Stal wygrywa tylko wytrzymałością na rozrywanie, lecz jest 6-7 razy cięższa, koroduje i przenosi uderzenie. Dla węzłów udarowych i wibracyjnych poliuretanowy kręglak daje najlepszy balans.
Wskazówka inżyniera: do toczonych tulei i kół pracujących na pasowaniu z wciskiem wybieraj twarde gatunki bliżej 70 Shore D — miękki pręt gorzej utrzymuje wymiar po obróbce i daje większe odkształcenie resztkowe pod obciążeniem. Przy toczeniu nie zwiększaj obrotów tokarki: poliuretan nagrzewa się i płynie pod nożem, dlatego lepsza jest mniejsza prędkość i ostry nóż z dobrym odprowadzaniem wióra.
Obróbka i montaż części z kręglaka
Poliuretanowy kręglak dobrze się obrabia mechanicznie, lecz ma swoją specyfikę skrawania. Materiał jest lepki i nagrzewa się pod nożem, dlatego pracuje się ostrym narzędziem przy umiarkowanych obrotach z dobrym odprowadzaniem wióra — inaczej powierzchnia topi się i płynie. Dla czystego wymiaru daje się półfabrykatowi wyrównać do temperatury hali przed przejściem wykańczającym, bo ciepły poliuretan po ochłodzeniu nieznacznie zmienia geometrię.
Gotową część montuje się w węźle na standardowych pasowaniach. Tuleje i pierścienie sadzi się na wał, rolki montuje na osiach, prowadnice mocuje w istniejących rowkach. Do części na pasowanie z wciskiem zakłada się twarde gatunki bliżej 70 Shore D, które mniej odkształcają się pod siłą i dokładniej utrzymują wymiar. Ponieważ poliuretan jest sprężysty, przy obliczaniu pasowania uwzględnia się jego zdolność do ściskania: nadmierny wcisk tworzy nadmierne tarcie i nagrzewanie podczas pracy. Ta prosta reguła pomaga uniknąć przedwczesnego zużycia świeżo wytoczonej części.
Jak zamówić poliuretanowy kręglak
Do zamówienia prętów podaj średnicę, długość i wymaganą twardość Shore. Jeśli będziesz toczyć część samodzielnie, weź naddatek na średnicę pod obróbkę. Jeśli część jest złożona lub potrzebna jest seria, korzystniej zamówić gotowe wyroby odlane na wymiar według rysunku lub zużytego wzorca niż toczyć każdą osobno.
Zakład wykonuje kręglak i części technologią odlewania swobodnego, dlatego dostępne są niestandardowe rozmiary bez kosztownego oprzyrządowania. Jest to wygodne dla służb remontowych, które muszą szybko odtworzyć zużyty węzeł, i dla zakładów przechodzących z metalu lub gumy na poliuretan.
Jeśli zamieniasz metalową lub gumową część na poliuretanową, prześlij zużyty wzorzec lub rysunek wraz z opisem warunków pracy. Na podstawie wzorca technolog określi, jaka twardość i receptura dadzą wymagany zasób, i podpowie, czy w tym przypadku korzystniej jest toczyć część z pręta, czy odlać ją na wymiar. Takie podejście wyklucza powtórzenie błędu, gdy nowy węzeł montuje się z tymi samymi charakterystykami, przez które zużyła się poprzednia część.
Po kalkulację pod Twój rysunek, dobór twardości i zamówienie prętów lub gotowych części skontaktuj się przez kontakty zakładu TIMOL. Inżynierowie pomogą określić optymalną średnicę półfabrykatu, dobrać gatunek pod obciążenie i zorganizują wykonanie pod Twój węzeł.