Когда деталь из резины или пластика выходит из производства редко и малыми партиями, оснастка под неё стоит дороже самой детали. Литьевой полиуретан снимает этот вопрос: жидкий двухкомпонентный материал заливают в форму и получают готовое изделие нужной твёрдости без дорогой вулканизационной прессоснастки. Завод ТИМОЛ изготавливает изделия методом свободного литья для 12 отраслей, от машиностроения до пищевой промышленности. Разберём, как работает технология, какие характеристики имеет литьевой полиуретан и чем он превосходит резину, сталь и конструкционный пластик.
Что такое литьевой полиуретан и как работает свободное литьё
Литьевой полиуретан, это двухкомпонентная система из полимерной основы и изоцианатного отвердителя, которые смешивают непосредственно перед заливкой. Смесь имеет хорошую текучесть в жидком состоянии, поэтому заполняет форму любой сложности, а после полимеризации превращается в упругий износостойкий эластомер. Именно управляемая текучесть позволяет отливать детали без давления методом свободного литья.
Технология свободного литья не требует прессформ и высокого давления, как вулканизация резины. Форму заполняют под собственным весом смеси, поэтому оснастка дешевле, а переход между типоразмерами быстрее. Это делает экономически выгодным даже единичное изготовление и малые партии деталей под конкретный чертёж. Для мелкосерийного и ремонтного производства, где номенклатура постоянно меняется, эта гибкость часто важнее себестоимости единицы, потому что позволяет быстро закрывать потребность в нестандартных деталях без заказа дорогой оснастки на стороне.
Характеристики готового изделия задают рецептурой. Изменяя состав и соотношение компонентов, получают твёрдость от 50 Shore A до 70 Shore D: от мягких демпфирующих элементов до жёстких нагруженных опор. В том же диапазоне управляют эластичностью, стойкостью к истиранию и химической стойкостью под конкретную задачу.
Важное преимущество жидкого состояния, это способность заливать арматуру и закладные элементы прямо в тело детали. Металлическую втулку, резьбовую вставку или каркас размещают в форме, а полиуретан обволакивает их при заливке и после полимеризации образует монолитное изделие. Так делают колёса с металлической ступицей, ролики на стальной оси, футерованные валы. Соединение полиуретана с металлом держится за счёт адгезионного праймера, который наносят на подготовленную обезжиренную поверхность перед литьём. Это даёт деталь с прочным металлическим каркасом и износостойкой упругой рабочей поверхностью в одном изделии.
Где применяют изделия из жидкого полиуретана
Литьевой полиуретан заменяет резину, пластик и даже металл в узлах, которые быстро изнашиваются. Из него отливают валы и шкивы под высокую механическую нагрузку, колёса и ролики для погрузочной техники, направляющие ролики конвейеров и транспортёров. Эти детали выдерживают интенсивный абразив и служат дольше резиновых аналогов.
Отдельное направление, амортизаторы, уплотнители, втулки и сайлентблоки, где важна упругость с возвратом формы. Полиуретан гасит удары и вибрацию, а затем восстанавливает геометрию, поэтому такие детали не приобретают остаточной деформации, как резиновые. Из литьевого полиуретана делают также муфты, подшипники скольжения и антискользящие покрытия.
Ещё одно применение, эластичные формы и лотки для литья гипса, бетона, полиэфирной смолы и других материалов. Полиуретановая форма легко освобождает отливку и держит точную геометрию много циклов. Полный перечень готовых изделий и направлений работы приведён в каталоге полиуретановых изделий.
Литьевой полиуретан также широко применяют для защитных покрытий и антискользящих поверхностей. Металлические бункеры, желоба, лопасти и течки футеруют полиуретановым слоем, который принимает на себя абразивный удар сыпучего материала и защищает металл от износа и коррозии. Такое покрытие продлевает срок службы дорогого металлического каркаса и снижает уровень шума от ударов фракций о стенки. В трубопроводах полиуретаном защищают внутреннюю и наружную поверхность, чтобы замедлить коррозию и абразивное истирание в местах повышенного трения потока.
Сравнение литьевого полиуретана с резиной, сталью и капролоном
Литьевой полиуретан выигрывает в совокупности свойств: он износостойчее резины, легче и тише стали и эластичнее жёсткого пластика.
| Материал | Истирание DIN 53516, мм³ | Рабочая t, °C | Плотность, г/см³ | Прочность на разрыв, МПа | Эластичность отскока, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Полиуретан ТИМОЛ | 38-39 | -60…+100 | 1.05-1.25 | 39-87 | 34-61 |
| Резина SBR | 100-200 | -40…+80 | 0.94-1.1 | 8-20 | 30-55 |
| Резина NBR | 80-150 | -30…+100 | 1.0-1.3 | 10-25 | 20-45 |
| Капролон PA6/PA66 | 30-90 | -40…+100 | 1.13-1.15 | 60-85 | 5-15 |
| Сталь конструкционная | н/д | -40…+500 | 7.7-7.9 | 370-700 | н/д |
Полиуретан показывает наименьшее истирание среди эластомеров (38-39 мм³) и при этом сохраняет высокую упругость. Капролон близок по износу, но его эластичность отскока лишь 5-15 %, поэтому под ударом он трескается. Сталь выигрывает по прочности, однако в 6-7 раз тяжелее полиуретана и не гасит вибрацию. Резина уступает по истиранию и быстрее теряет форму.
Как выбрать рецептуру и твёрдость под задачу
Выбор рецептуры начинается с понимания главной нагрузки на деталь. Для абразивных и ударных узлов берут твёрдый, но упругий полиуретан в верхней части диапазона Shore A, 80-95 Shore A: именно упругость даёт стойкость к истиранию. Для демпферов, уплотнений и форм выбирают более мягкий состав в зоне 80-90 Shore A, где важна эластичность и возврат формы.
Совет инженера: под свободное литьё важна не только твёрдость, но и толщина стенки и геометрия детали. Массивные монолитные отливки полимеризуются неравномерно и могут дать внутренние напряжения, поэтому сложную деталь лучше разбить на разумную толщину или согласовать конструкцию с технологом заранее. И всегда закладывайте припуск на механическую обработку посадочных поверхностей, если нужна высокая точность.
После выбора твёрдости технолог согласовывает стойкость к конкретной среде. Для контакта с маслами, слабыми кислотами и щёлочами подбирают соответствующую основу, чтобы деталь не теряла ресурс. Тип полиола тоже имеет значение: составы на простых полиэфирах лучше держат влагу и мороз, тогда как составы на сложных полиэфирах дают более высокую стойкость к маслам и температуре. Правильный выбор основы под условия работы так же важен, как и твёрдость, потому что именно он определяет, выдержит ли деталь конкретную среду. Более широкое описание свойств под различные условия есть в разделе справочная информация.
Как заказать изготовление изделий на заводе ТИМОЛ
Для заказа пришлите чертёж или образец детали с размерами и посадками и опишите условия работы: тип нагрузки, рабочая среда, температурный диапазон и желаемая твёрдость. По этим данным технолог подберёт рецептуру литьевого полиуретана, рассчитает геометрию формы и определит припуски на обработку.
Изготовление возможно от одной детали до серийных партий, включая габаритные изделия и эластичные формы под литьё. Технология свободного литья делает экономически выгодным даже единичный заказ. Чтобы получить расчёт под ваш чертёж и оформить изготовление, обращайтесь через контакты завода ТИМОЛ или ознакомьтесь с перечнем работ в разделе услуги.