Коли в багатопозиційному штампі лопається сталева пружина, лінія стає, а зі знятою кришкою оснастки механік шукає уламки виток по всьому гнізду. Поліуретанова пружина такого сценарію не дає: вона не ламається на осколки, а поступово втрачає хід, тому знос видно заздалегідь. Нижче розберемо, де поліуретан обходить сталь і гуму у штампувальному оснащенні, які цифри це підтверджують і як замовити пружину під ваше креслення.
Що дають поліуретанові пружини у штампі та пресі
Поліуретанова пружина повертає притискний елемент штампа у вихідне положення так само, як сталева виток, але робить це без ризику втомного зламу і з м’якшою характеристикою зусилля. Її ставлять у зйомники, притискачі, виштовхувачі та буфери прес-форм, де деталь працює на стиск тисячі циклів поспіль.
Основна перевага в характері роботи. Сталева виток має жорстку лінійну характеристику і концентрує напруження у витках, тому з часом тріскається біля торця. Поліуретан деформується всім об’ємом, накопичує енергію і повертає її при розвантаженні. Еластичність відскоку литтєвого поліуретану складає 34-61 відсотків, тобто матеріал повертає більшу частину прикладеної енергії, а не розсіює її в тепло і пластичну деформацію.
Для конструктора це означає компактність. Там, де сталева пружина потребує довгого гнізда під повний хід витків, поліуретановий елемент дає потрібне зусилля на короткому робочому ході. Це критично для щільно скомпонованих штампів послідовної дії, де кожен міліметр висоти пакета на рахунку.
Має значення і стійкість до середовища штампа. Поверхня оснастки постійно вкрита мастилом і мастильно-охолодною рідиною, які роз’їдають і послаблюють звичайну гуму. Литтєвий поліуретан має відмінну стійкість до технічних масел, тому не набухає і не втрачає зусилля від контакту з ними, а робочий діапазон -60 до +100 °C дозволяє йому працювати і в холодному цеху, і при нагріві оснастки під час інтенсивного штампування.
Поліуретан проти сталевої пружини і гуми: цифри
Пряма відповідь: поліуретан виграє в зносостійкості та довговічності на стиск, сталь, у максимальному зусиллі та температурі, а гума програє обом за строком служби. Щоб рішення було обґрунтованим, порівняємо ключові характеристики за довідковими даними.
| Характеристика | Литтєвий поліуретан (PU) | Гума NBR | Вуглецева сталь (Ст3, Ст45) |
|---|---|---|---|
| Стирання, DIN 53516 | 38-39 мм³ | 80 до 150 мм³ | н/д |
| Робоча температура | -60 до +100 °C | -30 до +100 °C | -40 до +500 °C |
| Густина | 1,05 до 1,25 г/см³ | 1,0 до 1,3 г/см³ | 7,7 до 7,9 г/см³ |
| Міцність на розрив | 39-87 МПа | 10 до 25 МПа | 370 до 700 МПа |
| Еластичність відскоку | 34-61 % | 20 до 45 % | н/д |
Дві цифри в таблиці вирішують більшість спорів на користь поліуретану. За стиранням по DIN 53516 поліуретан втрачає 38-39 мм³ проти 80 до 150 мм³ у гуми NBR, тобто в реальних умовах роботи витримує помітно довше. Стосовно каноничного орієнтиру ТИМОЛ зносостійкість поліуретану у 2-5 разів вища за стандартну гуму, і саме тому пружини з нього не доводиться міняти щомісяця.
Сталь виграє за двома пунктами: густина 7,7 до 7,9 г/см³ дає велику масу, а міцність на розрив 370 до 700 МПа, дуже високе граничне зусилля. Тому там, де потрібне максимально жорстке зусилля притиску у важкому пресі, сталь лишається на місці. Але сталь не гасить удар, кородує від МОР і руйнується втомно. Поліуретан у шість-сім разів легший за однакового габариту, не боїться масел і працює у діапазоні -60 до +100 °C.
Порада інженера: підбирайте твердість пружини під зусилля, а не навпаки. Для м’якого зйомника беріть поліуретан близько 80 Shore A, для жорсткого притискача, ближче до 95 Shore A або нижнього краю шкали D. Залишайте зазор на поперечне розширення: під навантаженням поліуретан збільшується в діаметрі, і якщо гніздо впритул, деталь працюватиме на розпір і швидше втомиться.
Де стоять пружини і як їх монтують
Поліуретанові пружини встановлюють у гнізда штампувальної оснастки на напрямну колонку або в глухий отвір, де вони працюють на стиск між рухомою і нерухомою плитами. Найпоширеніші позиції, зйомники смуги, притискачі-складкотримачі при витяжці, виштовхувачі готової деталі та буфери, що обмежують хід повзуна.
Монтаж простий: пружину надівають на напрямний стрижень або вставляють у розточку так, щоб вона працювала строго по осі стиску. Головна вимога, співвісність і відсутність перекосу, бо бічне навантаження для будь-якого еластомеру шкідливе. Торці виробу роблять плоскими і паралельними, щоб зусилля розподілялося рівномірно, а не збиралося в кромці.
Обслуговування зводиться до періодичного огляду. Поліуретан не тріскається раптово, він поступово осідає і втрачає початкову висоту, тому за зменшенням робочого ходу легко спланувати заміну до того, як зусилля притиску впаде нижче норми. Це прибирає аварійні простої, характерні для сталевих витків, що ламаються без попередження. Про інші зносостійкі рішення для вузлів тертя читайте в розділі каталог.
Як вибрати твердість, переріз і хід
Вибір починається з потрібного зусилля і допустимого ходу, а вже під них підбирають твердість і переріз. Поліуретан ТИМОЛ виготовляють у діапазоні твердості від 50 Shore A до 70 Shore D, тому одну й ту саму геометрію можна зробити м’якою демпфувальною або жорсткою силовою.
Жорсткість елемента залежить від трьох параметрів: твердості матеріалу, площі перерізу і робочої висоти. Що товща стінка і вища твердість, то більше зусилля при тому самому стиску. Що вища деталь, то більший доступний хід. Тому під обмежений габарит гнізда конструктор балансує між твердістю і перерізом, щоб отримати задану характеристику.
Важливо закладати запас на стиснення. Робочий стиск поліуретанової пружини зазвичай тримають у межах, що не доводять матеріал до повного защемлення об’єму, інакше зусилля різко зростає і ресурс падає. Досвідчений технолог заводу розрахує ці межі під ваш цикл, якщо надати зусилля, хід і габарит гнізда. Питання підбору твердості під конкретну хімію і абразив ми детально розкриваємо в довідковому розділі.
Виготовлення поліуретанових пружин під креслення на заводі ТИМОЛ
Замовити поліуретанові пружини під конкретний штамп можна безпосередньо на заводі ТИМОЛ у Дніпрі. Ми ллємо вироби за технологією вільного лиття, що дає змогу виготовляти як прості циліндричні пружини, так і фасонні елементи з отворами під напрямні, буртами і посадковими поясками під ваше гніздо.
Технологія вільного лиття не потребує дорогої металевої прес-форми на кожен типорозмір, тому вона економічно виправдана і для одиничного ремонтного виробу, і для серії. Поліуретанові рішення застосовують у 12 галузях промисловості, від металообробки до гірничодобувної техніки, і в кожній деталь роблять під фактичні умови вузла.
Надішліть креслення, ескіз або зразок зношеної сталевої пружини, і ми підберемо твердість, розрахуємо зусилля та узгодимо строк. За консультацією і розрахунком під ваше оснащення звертайтеся через сторінку контактів.