Ф4КВ композиционный материал

Ф4КВ (Ф4-КВ) — углеволоконный композиционный материал на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ, фторопласт Ф-4). Наполнитель — измельчённое углеродное волокно, которое вводится в полимерную матрицу совместно с функциональными добавками. Не следует путать Ф4КВ с графитонаполненными марками фторопласта (Ф4ГР): углеволокно и графитовый порошок — принципиально разные наполнители с разными механизмами упрочнения.

Ближайший стандартизированный аналог с известными характеристиками — Ф4УВ15 (ПТФЭ + 15% углеволокна, ТУ 301-05-16-89). Материал Ф4КВ выпускается по отраслевым ТУ 48-4802-102-97 и ТУ 1915-017-54755093-2007 конкретных предприятий-изготовителей.

Физико-механические и трибологические характеристики

Введение углеродного волокна в ПТФЭ повышает твёрдость, модуль упругости и сопротивление ползучести по сравнению с чистым фторопластом-4. При этом сохраняется низкий коэффициент трения и химическая инертность ПТФЭ. Износостойкость превышает показатели ненаполненного ПТФЭ примерно в 1500 раз.

По сравнению с чистым ПТФЭ углеволоконный наполнитель снижает ползучесть («хладотекучесть») и деформацию под нагрузкой — именно этот недостаток чистого фторопласта ограничивал его применение в нагруженных узлах трения. Модуль упругости при сжатии и жёсткость заготовки возрастают, что важно для геометрической стабильности вкладышей и колец под рабочей нагрузкой.

Химическая стойкость

Ф4КВ сохраняет химическую инертность базового ПТФЭ: устойчив к минеральным и органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, нефтепродуктам, морской воде, антифризам, спиртам. Разрушение наблюдается только при контакте с расплавленными щелочными металлами, элементарным фтором и трёхфтористым хлором при повышенных температурах — в производственной практике такие условия нетипичны.

Углеродное волокно химически инертно, поэтому наполнитель не снижает химическую стойкость матрицы. Это отличает Ф4КВ от стеклонаполненных марок (Ф4С15), которые не пригодны в средах с активным конденсатом.

Применение в насосном и уплотнительном оборудовании

Основная область применения Ф4КВ — детали радиальных и упорных подшипников скольжения в насосном оборудовании: химических, конденсатных, артезианских, циркуляционных и герметичных насосах. Рабочая жидкость для таких насосов одновременно служит смазкой для подшипника, что делает химическую стойкость и низкий коэффициент трения особенно важными.

Из Ф4КВ изготавливают:

• вкладыши радиальных и упорных подшипников скольжения;
• поршневые уплотнительные кольца;
• опорные втулки валов насосов, работающих в агрессивных жидких средах.

Материал работоспособен в воздушной и жидкой средах, сухих и влажных газах. Широкий температурный диапазон позволяет применять его в криогенном и высокотемпературном оборудовании.

Подробнее о близких по назначению материалах: графитонаполненный фторопласт и Ф4К15М5.

Совместимые контрматериалы

Изделия из Ф4КВ рекомендуется эксплуатировать в паре с закалёнными сталями (95Х18, 40Х13 и аналогичными), серым и высокопрочным чугуном, бронзой, хромированными поверхностями. Шероховатость контрповерхности существенно влияет на износ: рекомендуется Ra ≤ 0,4–0,8 мкм.

Формы поставки

Материал поставляется в виде заготовок: стержни, втулки, кольца. Размеры и допуски согласовываются в зависимости от типа изделия и его диаметра. Из заготовок изготавливают детали методами точения, сверления и фрезерования.