Ф4Г10 композиционный материал

Состав и нормативная основа

Ф4Г10 — графитонаполненный политетрафторэтилен (ПТФЭ), иначе называемый графитофторопластом. Матрицей служит фторопласт-4 марок ПН или О по ГОСТ 10007-80. В матрицу введено 10% (по массе) порошкообразного графита марок ГЛ-1, ГЛ-2 или ГЛС по ГОСТ 5279-74 или ГОСТ 5420-74 — природного скрытокристаллического и кристаллического графита с контролируемой дисперсностью.

Политетрафторэтилен относится к частично кристаллическим высокомолекулярным полимерам (степень кристалличности 55–75%). Именно кристаллическая структура обеспечивает его исключительную химическую инертность, широкий рабочий диапазон температур и малый коэффициент трения. Вместе с тем применение чистого Ф4 в нагруженных узлах трения ограничено тремя технологическими недостатками: высоким абразивным износом при сухом скольжении, холодной текучестью (крипом) под нагрузкой и низкой теплопроводностью.

Что даёт введение графита: изменение свойств по сравнению с чистым Ф4

Добавление 10% графита устраняет каждый из трёх перечисленных недостатков:

• Износостойкость. Коэффициент удельного износа Ф4Г10 составляет 0,0038 мм³/мм² при давлении P = 0,1 МПа и скорости скольжения V = 0,3 м/с. Графит формирует равномерную антифрикционную плёнку на контактирующей металлической поверхности, исключая абразивное разрушение.
• Крип (холодная текучесть). Прочность при сжатии возрастает с 11,8 МПа (чистый Ф4) до 18,6 МПа; напряжение при 25%-й деформации сжатия достигает 26–26,5 МПа. Изделия из Ф4Г10 сохраняют форму под длительной статической нагрузкой, тогда как детали из чистого Ф4 постепенно деформируются.
• Теплопроводность. Введение графита улучшает отвод тепла из зоны скольжения, снижая риск локального перегрева пары трения.

Химическая стойкость политетрафторэтилена при этом практически не снижается: Ф4Г10 сохраняет инертность к концентрированным кислотам (серная, соляная, азотная, плавиковая), щелочам, органическим растворителям, нефтепродуктам и большинству агрессивных технологических сред. Материал не совместим с расплавами щелочных металлов и элементарным фтором при высокой температуре.

Технические характеристики Ф4Г10

Области применения графитофторопласта Ф4Г10

Специфика материала — работа в узлах скольжения без внешней смазки, в контакте с химически активными средами, при криогенных или повышенных температурах. Ф4Г10 применяется в химическом аппаратостроении, компрессоростроении, криогенной технике и производстве насосного оборудования.

Торцевые уплотнения и сальники

Основное назначение Ф4Г10 — подвижные торцевые уплотнения и сальники при возвратно-поступательном и вращательном движениях вала. Материал обеспечивает герметичность в средах, где эластомерные уплотнители теряют стойкость. Самосмазывающийся характер контакта позволяет работать без подвода внешней смазки: графит образует равномерную передаточную плёнку на металлической контрпаре.

Поршневые кольца компрессоров

В компрессорах для перекачки химически активных газов и в криогенных установках кольца из Ф4Г10 работают в цилиндрах без масляной смазки. Повышенная прочность при сжатии и низкий крип обеспечивают сохранение натяга в течение длительного ресурса. Типичные применения — компрессоры для кислорода, хлора и иных сред, где попадание смазочного масла в газовый тракт недопустимо.

Антифрикционные втулки и направляющие

Втулки подшипников скольжения из Ф4Г10 применяют там, где требуется сочетание химической стойкости и малого коэффициента трения: в насосах для агрессивных жидкостей, в запорной арматуре химических производств, в криогенном оборудовании. Допустимая нагрузка ограничена прочностью при сжатии — при высоком PV-факторе (произведении давления на скорость скольжения) рассматривают марки с более твёрдым наполнителем.

Уплотнительные прокладки

Прокладки из Ф4Г10 применяют для фланцевых соединений в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. По сравнению с прокладками из чистого Ф4 они меньше выдавливаются под нагрузкой затяжки болтового соединения: более высокая прочность при сжатии позволяет получить стабильный контактный натяг без избыточного усилия на фланце.

Формы поставки

Графитофторопласт Ф4Г10 поставляется в виде прессованных полуфабрикатов — стержней и дисков различных диаметров, пластин и плит. Механической обработкой из заготовок изготавливают кольца, втулки, прокладки и другие детали по чертежу заказчика. Также возможна поставка готовых изделий — уплотнительных колец и втулок стандартных типоразмеров.

Подробнее о других марках наполненного политетрафторэтилена — в разделе Графитонаполненный фторопласт. Для узлов с повышенным PV-фактором, где требуются более высокая твёрдость и меньший крип, применяется Ф4К15М5 — композиция политетрафторэтилена с коксом и дисульфидом молибдена.