Полиуретановые втулки: применение и особенности производства

Что такое полиуретановая втулка?

Полиуретановая втулка представляет собой снижающий трение элемент, который устанавливается между движущимися и неподвижными компонентами в качестве замены смазочных материалов. Использование полиуретана для производства втулок обусловлено его упругостью, прочностью и способностью противостоять нагрузкам и трению. Полиуретановые втулки — это долговечные детали, которые превосходят пластиковые и резиновые втулки по всем параметрам.

Полиуретан – это полимер, получаемый путем соединения диизоцианатов, органического соединения, состоящего из двух изоцианатных групп, и полиолов. Термин «полиуретан» относится к нескольким типам полиуретана, каждый из которых имеет различную молекулярную структуру. Одним из явных различий между типами полиуретана является мягкость и твердость, формула которых соответствует потребностям конкретного применения.

Хотя полиуретан и резина выполняют схожие функции, между этими двумя материалами есть несколько различий. Полиуретан известен своей прочностью, долговечностью и стойкостью к стрессовым условиям. Кроме того, в отличие от резины, полиуретан не разрушается со временем.

Как изготавливаются полиуретановые втулки?

Полиуретановые втулки производятся различными методами, включая компрессионное формование, экструзию и литье под давлением. Выбор метода зависит от типа полиуретанового материала, типа производимой втулки и количества, которое может варьироваться от нескольких сотен до тысяч. Во всех случаях полиуретан сжимается и принимает форму, необходимую для конкретного применения.

Литье под давлением

В процессе литья под давлением расплавленный полиуретановый материал под давлением подается в стальные формы, где ему дают остыть и затвердеть. Это метод массового производства, в котором используется блок смыкания и блок впрыска.

Блок смыкания

Узел смыкания должен выдерживать силы, прикладываемые к форме во время процесса впрыска, и обеспечить ее полное смыкание на время формования. Полиуретановый материал подается через бункер над шнековым механизмом блока впрыска. При вращении винта полиуретан расплавляется и вдавливается винтом в форму, которая удерживается на месте зажимным устройством. Зажимные блоки могут быть различных конструкций, включая рычажный, гидравлический и магнитный.

Инжекционный блок

Инжекционный блок впрыска состоит из бункера, нагревателей, шнека и двигателя. Полиуретановые гранулы или порошок загружаются в бункер, установленный в верхней части термопластавтомата. Бункер открывается в шнек, который перемещает материал и увеличивает давление. Когда шнек перемещает полиуретановый материал к пресс-форме, он нагревается кольцевыми нагревательными элементами, установленными по длине вала шнека. Шнек вращается двигателем на противоположном конце вала винта от формы.

Пресс-форма

Пресс-форма для производства втулок имеет форму полости, соответствующую форме нужной полиуретановой втулки и изготавливается ​​из прочной стали, чтобы выдерживать сильное давление. Полость имеет литник, соединяющий его с инжекционным узлом, через который в форму подается расплавленный полиуретан. Пресс-форма изготавливается ​​с точностью до мельчайших деталей, чтобы обеспечить надлежащие допуски и размеры втулки.

Пресс-формы обычно имеют несколько полостей для одновременного изготовления нескольких полиуретановых втулок. В случае пресс-форм с несколькими полостями литник, по которому поступает расплавленный полиуретан, прикрепляется к направляющим, которые соединяются с различными полостями. Чтобы гарантировать отсутствие каких-либо дефектов или перекосов в сборе втулок, все полозья находятся на одинаковом расстоянии от литника.

Охлаждение и выброс

После того как полиуретановый материал впрыскивается в полости формы, он выдерживается под давлением. Продолжительность выдержки варьируется в зависимости от типа полиуретана и сложности втулки. Этот аспект процесса имеет решающее значение, поскольку он обеспечивает правильную установку сформированной втулки. В процессе охлаждения винт выдвигается, чтобы снять давление и обеспечить надлежащее охлаждение. По окончании процесса охлаждения зажимы освобождаются, и деталь извлекается из формы.

Производство втулок методом литья

Литье полиуретана аналогично процессу литья под давлением, но  без использования узлов смыкания и впрыска. Обычное литье предполагает использование полости формы по форме втулки и представляет собой менее затратный процесс, который обычно используется для коротких или средних производственных циклов. 

• Полиуретановые компаунды
  Процесс литья полиуретановых втулок начинается со смешивания различных составов для получения нужного типа полиуретана. Он образуется в результате реакции полиола с диизоцианатом в присутствии катализатора и добавок. Различные типы диизоцианатов и полиолов определяют тип полиуретана. 

• Литейная форма
  Полиуретановые формы для литья изготавливаются из алюминия, силикона или стали. Они могут быть как закрытыми, имеющими две половины,  так и открытыми, в которых полиуретановый компаунд заливается в форму и состоит из одной секции. В обоих случаях нагретый сжиженный полиуретан впрыскивается в форму, имеющую форму и характеристики втулки.

• Нагрев
  После того, как формы заполнены полиуретаном, их помещают в печи, где они подвергаются воздействию высоких температур от нагревателей, чтобы полиуретан затвердел. Этот аспект процесса необходимо тщательно контролировать, чтобы гарантировать качество и динамику втулок.

Компрессионное формование

Компрессионное формование — это высокотемпературный процесс, при котором нагретый полиуретан, называемый загрузкой, сжимается в форму втулки. Формы для этого процесса изготавливаются путем механической обработки, литья под давлением и 3D-печати. Процесс компрессионного формования аналогичен литью под давлением тем, что загрузка помещается в форму. 

Загрузку необходимо тщательно подготовить и отмерить, чтобы гарантировать качество отливаемой детали. Если загрузка слишком велика, лишний материал вылезет из формы и создаст заусенец, который необходимо будет удалить. Этот аспект процесса необходимо тщательно отслеживать и контролировать. После того как заготовка подготовлена ​​должным образом, ее помещают в форму.

Верхняя подвижная половина формы размещается над нижней неподвижной половиной формы. Пресс-форму нагревают обычно при помощи патронных ТЭНов и создают давление, чтобы заставить материал принять форму втулки. 

Количество тепла, давление и продолжительность сжатия являются теми факторами, которые должны тщательно контролироваться в процессе сжатия для обеспечения надлежащего качества полиуретановой втулки. 

Нагрев загрузки может также происходить до ее помещения в форму для повышения ее вязкости. Это может осуществляться при помощи трубчатых нагревателей или инфракрасных панелей. Величина давления зависит от типа полиуретана: более плотные материалы требуют большего давления. Продолжительность времени, в течение которого заряд находится под давлением, зависит от типа полиуретана и типа втулки.

Отверждение

Целью отверждения является упрочнение сжатой детали, и оно может включать снижение температуры формы или использование отвердителей и катализаторов. Время отверждения варьируется в зависимости от типа формуемой втулки и типа полиуретана. В большинстве случаев отверждение происходит в течение 8–16 часов в печи при температуре более 93,3°C.

По завершении отверждения втулка извлекается из формы путем автоматического или ручного выталкивания.

Широкое использование полиуретановых втулок вместо резиновых, пластиковых и стальных втулок обусловлено их высокой нагрузочной способностью и высокими свойствами сжатия, что делает полиуретановые втулки более долговечными. Типы полиуретановых втулок варьируются от мягких губчатых до прочных из углеродистой стали любого цвета, формы или размеров. Они устойчивы к воздействию окружающей среды, например, к теплу и влаге, а также к воздействию растворителей, химикатов и истиранию.

• Втулки подвески
  Втулки подвески были первым типом полиуретановых втулок из-за их способности уменьшать трение и поглощать удары, обеспечивая плавность хода при движении по неровным поверхностям. Они контролируют степень перемещения рулевых шарниров, чтобы предотвратить раскачивание при повороте. Втулки подвески расположены в рычагах подвески, шаровых шарнирах, рулевых тягах, стабилизаторах поперечной устойчивости, амортизаторах и опорах стоек.
  Полиуретановые втулки обладают прочностью и устойчивостью дерева и пластика, а также гибкостью и эластичностью резины. Основной характеристикой полиуретана, которая делает его идеальным для использования в автомобилях, является его долговечность. Втулки подвески постоянно подвергаются нагрузкам и растяжениям. Их твердость дает водителям лучшее чувство дороги и больший контроль над автомобилем.

• Фланцевая втулка
  Втулки с фланцами также известны как фланцевые подшипники, но они не содержат подшипников и действуют как защитный интерфейс между деталями, гася их энергию, которая перенаправляется через втулку. Они имеют буртик на одном конце и могут использоваться для облегчения монтажа и выравнивания.

• Втулки крепления двигателя
  Полиуретановые втулки крепления двигателя предназначены для предотвращения передачи шума, вибраций и движений, которые могут вызвать износ компонентов двигателя. Они используются в качестве замены на вторичном рынке резиновых опор, установленных на заводе, которые со временем изнашиваются, являются гибкими и антивибрационными. В отличие от резиновых опор, полиуретановые втулки опоры двигателя устойчивы к воздействию масел, охлаждающих жидкостей и жиров, выдерживают резкие изменения температуры.

• Втулки гидроцилиндра
  Полиуретановые втулки гидроцилиндров используются в качестве износостойких вкладышей для уменьшения трения между штифтами и соединительными деталями. Полиуретановые втулки гидроцилиндров имеют металлическую основу с полиуретановым покрытием, обеспечивающим постоянную смазку.

• Разъемные полиуретановые втулки
  Разъемные полиуретановые втулки снижают трение в тяжелом оборудовании и имеют разъемы по длине втулки, что упрощает их установку. Разъемные втулки из полиуретана придают им гибкость и обеспечивают надежное удержание. Прорезь позволяет заменять валы без переоснащения в тех случаях, когда не требуется точное растачивание.

Полиуретан – это полимер, получаемый путем соединения диизоцианатов, органического соединения, состоящего из двух изоцианатных групп, и полиолов. Полиуретановые втулки производятся различными методами, включая литье, экструзию и литье под давлением. Выбор метода зависит от типа полиуретанового материала, типа производимой втулки и количества, которое может варьироваться от нескольких сотен до тысяч. Полиуретановые втулки доступны в широком диапазоне форм и размеров, а также изготавливаются по индивидуальному заказу для особых и уникальных применений. Их использование постоянно растет по мере появления новых устройств, требующих поддержки, безопасности и прочности упругого и надежного материала.

Нагреватели Полимернагрев используются в оборудовании для производства полиуретановых втулок. Мы производим как кольцевые нагреватели для цилиндра термопластавтомата, патронные ТЭНы для пресс-форм, так и нагреватели для печей отверждения. Если вам нужно подобрать подходящий нагреватель для оборудования по производству полиуретановой продукции – просто звоните нашим специалистам и получите квалифицированную консультацию и подбор от наших специалистов.