Полиуретановый вал для пассивации

Когда говорят про полиуретановый вал для пассивации, многие сразу представляют себе просто 'валик из полиуретана', и в этом кроется главная ошибка. Сразу скажу: если для вас это просто кусок полиуретана на оси, то готовьтесь к частым остановкам линии и браку на выходе. Пассивация — это не просто нанесение слоя, это химико-механический процесс, где вал работает в агрессивной среде пассивирующих растворов, часто с абразивными частицами оксидов. И здесь вся суть не в материале вообще, а в конкретной рецептуре полиуретана, методе литья и, что критично, в конструкции опорного узла.

Почему 'просто полиуретан' не работает

Начну с классической проблемы. Раньше часто ставили валы из стандартного, даже качественного, полиуретана твердостью, скажем, 75 Shore A. Вроде всё хорошо, износостойкость высокая. Но через пару месяцев работы на линии непрерывного цинкования появлялась 'посадочная' полоса по центру вала, а по краям — трещины. Причина? Не учтена разница в давлении по длине вала и, главное, химическая стойкость к конкретным компонентам пассивирующего состава. Один и тот же полиуретан может прекрасно держать щелочь, но разбухать от определенных соединений хрома или органических кислот в составе пассивирующей пленки.

У нас был случай на одном из заводов в Липецке. Поставили вал от неплохого производителя, но через три недели начались проблемы с однородностью покрытия. При вскрытии обнаружили, что поверхность вала стала не гладкой, а слегка 'шагреневатой', хотя видимых повреждений не было. Это как раз эффект химического старения — материал теряет эластичность на микроуровне, и его прокатные свойства меняются. Пришлось срочно искать замену и разбираться в деталях.

Здесь я всегда вспоминаю спецификации ООО Шанхай Диби по производству резиновых и пластиковых изделий. Они не просто продают валы, а изначально запрашивают полный техпаспорт процесса: точный химический состав раствора для пассивации, температуру, давление прижима, скорость линии. Потому что их полиуретановые жесткие валики (та самая первая серия с твердостью ≥70 ед.) — это не универсальное изделие. Для пассивации может потребоваться особая модификация, стойкая к хроматам, или вариант с добавками, снижающими адгезию осадка к поверхности вала.

Конструкция узла: где кроются неочевидные проблемы

Можно сделать идеальный по химической стойкости полиуретановый чехол, но смонтировать его на стандартную стальную ось с клеевым креплением — и все преимущества сойдут на нет. Основная нагрузка в пассивационных валках — не на сжатие, а на переменный изгиб и кручение. Если соединение 'полиуретан-металл' не имеет должного демпфирования и адгезии, со временем появляется люфт, начинается расслоение.

На своем опыте убедился, что успех часто зависит от 'мелочей'. Например, от способа фиксации. Горячая запрессовка на ось с предварительным подогревом металла дает один результат, а заливка полиуретана в форму вместе с осью (как практикуют на sh-dibi.ru) — совершенно другой, более надежный. В последнем случае полимер формирует монолитную структуру вокруг опоры, исключая воздушные карманы — основные очаги будущего разрушения.

Еще один момент — балансировка. Полиуретановый вал для пассивации большого диаметра, даже идеально отлитый, после механической обработки может иметь дисбаланс. Если его не устранить, на высоких скоростях линии появится вибрация, которая приводит к неравномерному толщине пассивирующего слоя на металлопрокате. Мы как-то получили рекламацию именно по этому поводу — полоса тоньше по краям. Оказалось, вал не был динамически отбалансирован после токарной обработки. Теперь это обязательный пункт в ТЗ.

Твердость и геометрия: поиск компромисса

Часто спрашивают: какая твердость оптимальна? Однозначного ответа нет. Если взять слишком жесткий вал (ближе к 90 Shore A), он будет плохо компенсировать микронеровности стальной ленты, могут быть пропуски. Если слишком мягкий (55-60 Shore A) — будет деформироваться под нагрузкой, быстро изнашиваться и 'плыть' геометрия. Для большинства процессов пассивации холоднокатаной полосы мы остановились на диапазоне 75-85 Shore A. Но это именно для холоднокатаной.

Для горячекатаного металла, с его более шероховатой поверхностью и окалиной, нужен другой подход. Здесь иногда эффективнее работает не монолитный вал, а сборная конструкция с полиуретановыми сегментами, которые могут 'играть' независимо друг от друга. В каталоге ООО Шанхай Диби я видел подобные решения в разделе специальных кожухов и разнодиаметровых втулок. Это как раз тот случай, когда готового стандарта нет, нужно проектировать под задачу.

Геометрия бочки вала — отдельная тема. Часто делают цилиндрической. Но на длинных линиях, из-за прогиба оси, давление по центру больше, чем по краям. Поэтому некоторые производители, и Диби здесь в числе тех, кто предлагает, делают бочку с легкой выпуклостью (короной) в несколько микрон. Это компенсирует прогиб и обеспечивает равномерный нажим по всей ширине. Но рассчитать эту корону нужно точно, иначе будет обратный эффект.

Из практики: пример неудачи и ее анализ

Расскажу про наш собственный косяк, чтобы было понятнее, о чем речь. Заказали как-то партию валов для новой линии пассивации. Технологи дали стандартные параметры: твердость 78-82 ед., стойкость к кислотам. Все сделали, поставили. Первые две недели — полет нормальный. Потом операторы начали жаловаться на учащающиеся случаи 'пробоя' пленки — мелкие точечные непокрытые участки.

Стали разбираться. Оказалось, в пассивирующий раствор на этом производстве начали добавлять новый ингибитор коррозии на основе органических солей. Для нас он был нейтральным, а для полиуретана — нет. Материал вала стал слегка набухать (на доли процента, но этого хватило), что изменило его диаметр и, как следствие, калибровку зазора между валами. Зазор уменьшился, давление возросло, и в местах микродефектов ленты пленка просто 'сдиралась'. Решение? Пришлось срочно переливать валы из другого сорта полиуретана, который нам подобрали, прислав запрос с новыми данными по химии. С тех пор мы всегда настаиваем на пробной эксплуатации одного вала в реальных условиях, прежде чем запускать серию.

Этот опыт хорошо перекликается с подходом, который я вижу у ООО Шанхай Диби по производству резиновых и пластиковых изделий. Они в своей практике делают акцент на том, что их продукция — это не просто изделия, а результат исследований. И это видно: их вторая серия — полиуретановые валики для нанесения покрытий (твердость 40–70 ед.) — логично соседствует с жесткими валами. Потому что иногда для финишных операций пассивации или сушки нужен именно более мягкий, обжимной валик из следующей технологической цепочки.

Выбор поставщика: на что смотреть кроме цены

Итак, если подводить некий итог. Выбирая полиуретановый вал для пассивации, нельзя просто сравнивать диаметр, длину и твердость по Шору. Нужно погружаться глубже. Первое — это готовность поставщика вникнуть в ваш конкретный технологический процесс. Если с вас только требуют чертеж, это тревожный звоночек.

Второе — наличие собственной лаборатории и опыта в химии полимеров. Производитель должен понимать, как поведет себя его материал не просто в 'кислой среде', а в растворе, содержащем, допустим, серную кислоту, хромат калия и поверхностно-активные вещества при 50°C. На сайте sh-dibi.ru прямо указана специализация на исследованиях и производстве полной серии изделий. Для меня это показатель, что компания работает на опережение, а не просто льет полиуретан в формы.

И третье, практическое — ассортимент и гибкость. Линии модернизируются, составы меняются. Хорошо, когда у одного поставщика можно получить и жесткий основной вал для пассивации (из первой серии), и резиновые валики для травления/отжима (третья серия), и специальные детали по чертежам. Это снижает риски несовместимости и упрощает логистику. В конце концов, надежность процесса часто зависит от слаженности работы всех компонентов, а не от одного, даже самого совершенного, вала.