Полиуретановый стержень: как выбрать диаметр и марку

Полиуретановый стержень — удобная заготовка для деталей круглого сечения. Его используют, когда изделие предполагается получать механической обработкой: точением, сверлением, резкой и другими способами.

Одна из основных ошибок при покупке — выбирать стержень только по диаметру. Даже при одинаковом размере разные марки полиуретана могут заметно отличаться по твердости и эксплуатационным характеристикам. Поэтому диаметр — важный, но не единственный параметр выбора.

Что изготавливают из полиуретановых стержней

Круглые заготовки могут использоваться для производства:

• втулок;
• роликов;
• колец;
• опорных элементов;
• амортизирующих деталей;
• направляющих;
• деталей различной цилиндрической формы.

Преимущество стержня состоит в том, что исходная форма близка к геометрии конечного изделия. Это может уменьшить объем лишней обработки по сравнению с изготовлением той же детали из массивной плиты.

Как выбрать диаметр полиуретанового стержня

Диаметр исходной заготовки должен быть достаточным для получения конечной детали после обработки. Если готовое изделие имеет наружный диаметр 50 мм, это не означает, что следует автоматически покупать стержень ровно 50 мм.

При выборе диаметра учитывают:

• припуск на точение;
• возможное отклонение размеров исходной заготовки;
• требования к чистоте поверхности;
• геометрию изделия;
• допуски готовой детали.

Точный размер технологического припуска зависит от оборудования, требуемой точности и способа обработки.

Почему нужен припуск

При обработке внешний слой материала частично снимается.

Запас по диаметру позволяет:

• вывести деталь в требуемый размер;
• получить нужную поверхность;
• компенсировать небольшие отклонения исходной заготовки;
• обработать наружный диаметр по всей длине.

Если приобрести стержень без достаточного запаса, после обработки конечный размер может оказаться меньше требуемого. Но слишком большой диаметр также не всегда рационален — увеличиваются отходы и объем обработки.

Как выбрать стержень для втулки

Для втулки определяют как минимум наружный диаметр, внутренний диаметр, длину, характер нагрузки, условия трения и требуемую твердость.

Особенно важно учитывать толщину стенки после обработки. Если наружный и внутренний диаметры близки, конструкция будет отличаться по поведению от массивной втулки того же материала.

Дополнительно оценивают:

• наличие смазки;
• скорость движения;
• температуру;
• возможное загрязнение и абразив.

Поэтому стержень должен выбираться под конкретную конструкцию, а не просто «по диаметру отверстия».

Как выбрать заготовку для ролика

Для роликов диаметра также недостаточно.

При выборе учитывают:

• ширину рабочей поверхности;
• нагрузку;
• скорость вращения;
• материал сопряженной поверхности;
• необходимость гашения ударов;
• требования к деформации.

Если полиуретан используется как рабочий слой ролика, конструкция может существенно отличаться от полностью полиуретановой детали. Это необходимо учитывать еще до выбора заготовки.

Диаметр и твердость не связаны напрямую

Большой диаметр не означает высокую жесткость материала, а небольшой — низкую. Это разные характеристики. Диаметр определяет размер заготовки. Твердость характеризует сопротивление материала локальному вдавливанию.

Поэтому два стержня одинакового диаметра, но разной твердости могут использоваться для совершенно разных режимов работы. О выборе материала по этому параметру подробнее рассказываем в статье «Твердость полиуретана по Шору: что означает и какую выбрать».

Как выбрать марку полиуретана

Если марка указана в технической документации на изделие, при замене заготовки желательно сохранять заданные характеристики. Если материал подбирается заново, анализируют:

• механическую нагрузку;
• требуемую твердость;
• возможность ударного воздействия;
• интенсивность трения;
• рабочую температуру;
• контакт с жидкостями;
• необходимую эластичность.

После этого сравнивают доступные марки. Не следует выбирать другую марку только потому, что она совпадает по твердости. У двух полиуретанов могут отличаться другие существенные свойства.

Подробнее различия распространенных составов рассмотрены в материале «Марки полиуретана: СКУ-7Л, СКУ-ПФЛ и другие — как выбрать».

Стержень или лист — что выгоднее для детали

Стержень удобнее

• для втулок;
• валиков;
• колец;
• роликов;
• других тел вращения.

Лист удобнее

• для плоских прокладок;
• скребков;
• накладок;
• пластин;
• деталей сложного плоского контура.

Если изделие круглое, изготовление его из толстой прямоугольной плиты может привести к большому количеству отходов. Если изделие плоское, наоборот, использование стержня обычно нерационально.

Подробнее о плоских заготовках — в материале «Листовой полиуретан: как выбрать толщину и марку».

Как рассчитать количество материала

Для единичной детали достаточно определить требуемые размеры заготовки с учетом припусков. При серийном изготовлении полезно учитывать:

• длину одной детали;
• ширину реза;
• припуски;
• количество изделий;
• остаток между заготовками.

Если из одного стержня изготавливается несколько одинаковых деталей, небольшой запас по длине помогает избежать нехватки материала из-за технологических потерь при резке и обработке торцов.

Что учитывать при механической обработке

Полиуретан отличается по поведению от металла, поэтому режим обработки должен учитывать свойства конкретного материала.

Имеют значение:

• твердость;
• эластичность;
• скорость инструмента;
• нагрев;
• качество режущей кромки;
• фиксация заготовки.

Особенно это заметно при работе с более эластичными марками, способными деформироваться под действием инструмента. Поэтому при изготовлении точных деталей технологию обработки лучше учитывать уже на этапе выбора диаметра.

Когда стержень лучше заказать с запасом

Дополнительный запас особенно полезен, если:

• требуется точный наружный диаметр;
• необходима обработка всей поверхности;
• неизвестна фактическая схема припуска;
• деталь имеет ступени;
• после обработки предполагается контроль размеров.

Однако запас должен быть разумным — слишком крупная заготовка увеличивает расходы материала и время обработки.

Что указать при заказе

Перед заказом желательно подготовить следующую информацию:

1. Требуемую марку.
2. Твердость.
3. Диаметр.
4. Длину.
5. Размер конечной детали.
6. Назначение.
7. Условия работы.
8. Необходимость дальнейшей обработки.

Если марка заранее неизвестна, начинать лучше с условий эксплуатации. Более подробно общая последовательность описана в статье «Как выбрать полиуретан: твердость, марка и форма выпуска».