Коли деталь із гуми або пластику виходить із виробництва рідко й малими партіями, оснащення під неї коштує більше за саму деталь. Литтєвий поліуретан знімає це питання: рідкий двокомпонентний матеріал заливають у форму й отримують готовий виріб потрібної твердості без дорогого вулканізаційного пресоснащення. Завод ТИМОЛ виготовляє вироби методом вільного лиття для 12 галузей, від машинобудування до харчової промисловості. Розберемо, як працює технологія, які характеристики має литтєвий поліуретан і чим він переграє гуму, сталь і конструкційний пластик.
Що таке литтєвий поліуретан і як працює вільне лиття
Литтєвий поліуретан це двокомпонентна система з полімерної основи й ізоціанатного затверджувача, які змішують безпосередньо перед заливкою. Суміш має добру плинність у рідкому стані, тому заповнює форму будь-якої складності, а після полімеризації перетворюється на пружний зносостійкий еластомер. Саме керована плинність дозволяє відливати деталі без тиску, методом вільного лиття.
Технологія вільного лиття не потребує пресформ і високого тиску, як вулканізація гуми. Форму заповнюють під власною вагою суміші, тому оснащення дешевше, а перехід між типорозмірами швидший. Це робить економічно вигідним навіть одиничне виготовлення й малі партії деталей під конкретне креслення. Для дрібносерійного й ремонтного виробництва, де номенклатура постійно змінюється, ця гнучкість часто важливіша за собівартість одиниці, бо дозволяє швидко закривати потребу в нестандартних деталях без замовлення дорогого оснащення на стороні.
Характеристики готового виробу задають рецептурою. Змінюючи склад і співвідношення компонентів, отримують твердість від 50 Shore A до 70 Shore D: від м’яких демпфуючих елементів до жорстких навантажених опор. У тому самому діапазоні керують еластичністю, стійкістю до стирання й хімічною стійкістю під конкретну задачу.
Важлива перевага рідкого стану це здатність заливати арматуру й закладні елементи прямо в тіло деталі. Металеву втулку, різьбову вставку або каркас розміщують у формі, а поліуретан обволікає їх при заливці й після полімеризації утворює монолітний виріб. Так роблять колеса з металевою маточиною, ролики на сталевій осі, футеровані вали. З’єднання поліуретану з металом тримається за рахунок адгезійного праймера, який наносять на підготовлену знежирену поверхню перед литтям. Це дає деталь із міцним металевим каркасом і зносостійкою пружною робочою поверхнею в одному виробі.
Де застосовують вироби з рідкого поліуретану
Литтєвий поліуретан заміняє гуму, пластик і навіть метал у вузлах, що швидко зношуються. З нього відливають вали й шківи під високе механічне навантаження, колеса й ролики для навантажувальної техніки, напрямні ролики конвеєрів і транспортерів. Ці деталі витримують інтенсивний абразив і служать довше за гумові аналоги.
Окремий напрямок це амортизатори, ущільнювачі, втулки й сайлентблоки, де важлива пружність із поверненням форми. Поліуретан гасить удари й вібрацію, а потім відновлює геометрію, тому такі деталі не набувають залишкової деформації, як гумові. З литтєвого поліуретану роблять також муфти, підшипники ковзання й антиковзні покриття.
Ще одне застосування це еластичні форми й лотки для лиття гіпсу, бетону, поліефірної смоли й інших матеріалів. Поліуретанова форма легко звільняє відлив і тримає точну геометрію багато циклів. Повний перелік готових виробів і напрямків роботи наведено в каталозі поліуретанових виробів.
Литтєвий поліуретан також широко застосовують для захисних покриттів і антиковзних поверхонь. Металеві бункери, жолоби, лопаті й течки футерують поліуретановим шаром, який приймає на себе абразивний удар сипучого матеріалу й захищає метал від зносу та корозії. Таке покриття продовжує строк служби дорогого металевого каркаса й знижує рівень шуму від ударів фракцій об стінки. У трубопроводах поліуретаном захищають внутрішню й зовнішню поверхню, щоб уповільнити корозію й абразивне стирання в місцях підвищеного тертя потоку.
Порівняння литтєвого поліуретану з гумою, сталлю й капролоном
Литтєвий поліуретан виграє в сукупності властивостей: він зносостійкіший за гуму, легший і тихіший за сталь і пружніший за жорсткий пластик. Таблиця зводить довідкові інженерні характеристики матеріалів, які реально конкурують у литих деталях.
| Матеріал | Стирання DIN 53516, мм³ | Робоча t, °C | Густина, г/см³ | Міцність на розрив, МПа | Еластичність відскоку, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Поліуретан ТИМОЛ | 38-39 | -60…+100 | 1.05-1.25 | 39-87 | 34-61 |
| Гума SBR | 100-200 | -40…+80 | 0.94-1.1 | 8-20 | 30-55 |
| Гума 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 конструкційна | н/д | -40…+500 | 7.7-7.9 | 370-700 | н/д |
Поліуретан показує найнижче стирання серед еластомерів (38-39 мм³) і при цьому зберігає високу пружність. Капролон близький за зносом, але його еластичність відскоку лише 5-15%, тому під ударом він тріскається. Сталь виграє за міцністю, проте у 6-7 разів важча за поліуретан і не гасить вібрацію. Гума поступається за стиранням і швидше втрачає форму.
Як обрати рецептуру й твердість під задачу
Вибір рецептури починається з розуміння головного навантаження на деталь. Для абразивних вузлів беруть твердіший, але пружний поліуретан у верхній частині діапазону Shore A, 80-95 Shore A: саме пружність дає стійкість до стирання. Для ударних вузлів беруть м’якші марки Shore A заради амортизації. Для демпферів, ущільнень і форм обирають м’якший склад у зоні 80-90 Shore A, де важлива еластичність і повернення форми.
Порада інженера: під вільне лиття важлива не тільки твердість, а й товщина стінки та геометрія деталі. Масивні монолітні відливи полімеризуються нерівномірно й можуть дати внутрішні напруження, тому складну деталь краще розбити на розумну товщину або узгодити конструкцію з технологом заздалегідь. І завжди закладайте припуск на механічну обробку посадкових поверхонь, якщо потрібна висока точність.
Після вибору твердості технолог узгоджує стійкість до конкретного середовища. Для контакту з маслами, слабкими кислотами й лугами підбирають відповідну основу, щоб деталь не втрачала ресурс. Тип поліолу теж має значення: склади на простих поліефірах краще тримають вологу й мороз, тоді як склади на складних поліефірах дають вищу стійкість до масел і температури. Правильний вибір основи під умови роботи так само важливий, як і твердість, бо саме він визначає, чи витримає деталь конкретне середовище. Ширший опис властивостей під різні умови є в розділі довідкова інформація.
Як замовити виготовлення виробів на заводі ТИМОЛ
Для замовлення надішліть креслення або зразок деталі з розмірами й посадками та опишіть умови роботи: тип навантаження, робоче середовище, температурний діапазон і бажану твердість. За цими даними технолог підбере рецептуру литтєвого поліуретану, розрахує геометрію форми й визначить припуски на обробку.
Виготовлення можливе від однієї деталі до серійних партій, включно з габаритними виробами й еластичними формами під лиття. Технологія вільного лиття робить економічно вигідним навіть одиничне замовлення. Щоб отримати розрахунок під ваше креслення й оформити виготовлення, звертайтеся через контакти заводу ТИМОЛ або перегляньте перелік робіт у розділі послуги.