Допуски на размеры изделий из эластомеров (полиуретанов)

Размеры, допуски, посадки изделий из полиуретановых эластомеров

Большое значение имеет точность достижения размеров при изготовлении изделий из эластомеров. Производители и пользователи  при определении допусков очень часто руководствуются действующими в машиностроении стандартами допусков и правилами для металлических деталей. При изготовлении уплотняющих элементов и частей конструкций из эластомеров, однако, такие узкие допуски невозможны. С метрологической точки зрения допуски на размер по системе вал-отверстие  порой являются простой формальностью, т.к. невозможно обеспечить оперативный контроль  эластомерного изделия с указанной точностью хотя бы из-за отсутствия инструмента с ценой деления 0,001мм. Подобные требования чертежей являются часто невыполнимыми и избыточными, сильно влияющими на конечную стоимость полиуретановых (ПУ) изделий.

Существуют технологические  проблемы, влияющие   на линейные размеры изделий. Величины допусков, которые могут быть выполнены, зависит от нескольких факторов:

·             единичное, мелкосерийное или серийно  производится изделие; 

·                 конструкция отливки и вид измерения.  Литье в размер является функцией температуры процесса, которую с высокой точностью выдержать  на практике невозможно;

·                 материал,  используемый для изготовления форм. Тепловой  баланс матрицы может меняться от цикла к циклу в зависимости от ее конструкции,  температуры заливаемого  расплава, потери тепла во время дозирования и расформовки изделия;

·             процесс, применяемый для производства форм;

·                 продолжительность литья, вес, конфигурация  и линейные размеры детали.  Усадка тонкостенных изделий больше, чем толстостенных. Т.к. процесс вулканизации полиуретанов экзотермический, массивные толстостенные  изделия из-за плохой теплопроводности  полиуретана  разогреваются до более высоких температур и финишный размер изделия сложно скорректировать с высокой точностью проектированием литьевой формы;

·                 должны ли отливки  быть  размерно улучшены как часть финишных и инспекционных операций. Воспроизводимость размеров в партии изделий, эстетичный внешний вид и устранение дефектов литья  достигается проточкой, торцеванием отлитых деталей.

После вулканизации размер изделия, измеренный при комнатной температуре, всегда отличается от размера литьевой формы,  т.е. происходит его усадка порядка 1-2%. В инженерных расчетах  при проектировании изделий из  эластомеров  принимается, что размер изделия складывается из усадки литьевой  смеси и размеров литьевой формы. Сложные формы  формованного изделия или наличие вставок и арматуры может ограничить линейные усадки в одном направлении и увеличить их в другом. Конструкция литьевой формы может минимизировать эти переменные, но они не могут быть полностью устранены.

К технологической усадке добавляется еще и эксплуатационная. Все эластомеры характеризуются  остаточной деформацией – при длительном воздействии циклических нагрузок и температуры происходит  необратимая пластическая деформация изделия.

 Требования к размерам эластомерных изделий  зависят от места установки изделий в узлах и агрегатах и конкретных условий, в которых они работают: температурный диапазон,  состав рабочей среды и колебания этих параметров,  минимальный заданный срок эксплуатации. Влияние коэффициента линейного термического расширения: деталь из ПУ твердостью 95ShА при 0°С имеющая размер 50.0мм – при -40°С будет иметь размер 49.6мм, при +60°С – 50.26мм, что обычно превышает заложенные чертежами допуски на размер изделия.

Полиуретаны  представляют собой вязко-упругие полимерные материалы, обладающие  способностью к большим обратимым деформациям, прочностью, сопротивлением износу, высокой эластичностью, позволяющей демпфировать быстроменяющиеся нагрузки.

В  машиностроении, поэтому при установке ПУ изделий  широко используются посадки трех групп: с зазором, предварительным натягом и переходные (для них характерно получение, как натягов, так и зазоров). Посадку любой группы можно получить, либо изменяя размеры обеих сопрягаемых деталей, либо одной.