Графитофторопласт МАФ-80

МАФ-80 — антифрикционный графитофторопластовый материал на основе фторопласта-4 (ПТФЭ), наполненного графитом. Цифра «80» в обозначении указывает на массовую долю фторопласта-4 в составе композиции. Материал относится к классу самосмазывающихся композитов — деталям из него не требуется дополнительная смазка в процессе работы.

МАФ-80 разработан в период 2009–2014 гг. одновременно с конструкционными марками МИГ-2 и МПГ-7(3). По данным разработчика, материал позиционируется как конкурентоспособный аналог зарубежных графитофторопластовых композиций.

Состав графитофторопласта МАФ-80

МАФ-80 представляет собой двухкомпонентную композицию:

Компонент	Массовая доля, %	Функция в составе
Фторопласт-4 (ПТФЭ)	80	Полимерная матрица — обеспечивает химическую инертность, низкий коэффициент трения, широкий температурный диапазон
Графит (наполнитель)	20	Повышает износостойкость, теплопроводность и антифрикционные свойства; снижает хладотекучесть матрицы

Фторопласт-4 (политетрафторэтилен) — термостойкий полимер с одним из самых низких коэффициентов трения среди конструкционных материалов. Однако в чистом виде ПТФЭ склонен к ползучести (хладотекучести) под нагрузкой и обладает высокой истираемостью. Введение 20 % графита компенсирует эти недостатки: графитовый наполнитель образует на поверхности трения защитную плёнку переноса, которая снижает износ и стабилизирует коэффициент трения в паре с металлическими контртелами.

По составу и соотношению компонентов МАФ-80 близок к другим отечественным графитофторопластам с 80 % фторопласта-4, прежде всего к марке АФГ-80ВС. Различия заключаются в конкретных марках используемого графитового сырья и технологии подготовки смеси, что влияет на итоговые физико-механические характеристики.

Физико-механические свойства МАФ-80

Графитофторопласты с 80 %-ным содержанием ПТФЭ (в том числе МАФ-80 и родственные марки) характеризуются следующим диапазоном свойств:

Параметр	Значение
Плотность	2000–2100 кг/м³
Диапазон рабочих температур	от −180 до +180 °C
Предел прочности при растяжении	6–7 МПа
Относительное удлинение при разрыве	40–60 %
Предел прочности при сжатии	10–19 МПа
Твёрдость по Бринеллю	59–93 МПа
Коэффициент трения по стали (без смазки)	0,08–0,15
Коэффициент трения по стали (со смазкой)	не более 0,03
Коэффициент теплопроводности	0,7–1,1 Вт/(м·К)
Износ за 100 часов работы	20–50 мкм

Для сравнения: чистый фторопласт-4 имеет теплопроводность около 0,25 Вт/(м·К). Введение 20 % графита повышает этот показатель в 3–4 раза, что улучшает отвод тепла из зоны трения и снижает температурный градиент в рабочей детали.

Относительно низкая прочность на растяжение (6–7 МПа) типична для графитофторопластов с высоким содержанием ПТФЭ. Для сравнения: у марки АФГМ (45 % графита) прочность при растяжении достигает 8–9 МПа, но за счёт сниженной доли полимерной матрицы этот материал менее химически стоек.

Температурный диапазон и химическая стойкость

МАФ-80 сохраняет работоспособность в интервале температур от −180 до +180 °C. Верхний предел определяется термостабильностью фторопласта-4, который при нагреве свыше 260 °C начинает разлагаться с выделением токсичных фтористых соединений. Рабочий диапазон МАФ-80 заложен с запасом от этого порога.

Фторопласт-4 в составе МАФ-80 обеспечивает высокую стойкость к большинству агрессивных сред:

Тип среды	Стойкость
Кислоты (соляная, серная, азотная)	Стоек
Щёлочи	Стоек
Нефтепродукты, растворители	Стоек
Влажные технические газы	Стоек
Морская и пресная вода	Стоек
Расплавы щелочных металлов, элементарный фтор	Не стоек

Графитофторопласт негигроскопичен, что позволяет применять его во влажных средах без ухудшения свойств. При этом следует учитывать, что графитовый компонент может окисляться в среде сильных окислителей (концентрированная азотная кислота, персульфаты) при повышенных температурах.

Области применения графитофторопласта МАФ-80

Подшипники скольжения

Основное применение МАФ-80 — вкладыши и втулки подшипников скольжения, работающих без масляной смазки. Графитофторопластовый вкладыш формирует на поверхности контртела плёнку переноса из ПТФЭ и графита, которая выполняет функцию твёрдой смазки. Это позволяет эксплуатировать узел в условиях, когда жидкая смазка недопустима — в пищевом оборудовании, медицинской технике, вакуумных установках, криогенных системах.

Типичные параметры работы пары трения «графитофторопласт – сталь»: предельно допустимое удельное давление 1,0–1,5 МПа, допустимая линейная скорость скольжения до 5 м/с.

Уплотнительные и поршневые кольца

Из МАФ-80 изготавливают поршневые и уплотнительные кольца для компрессоров, насосов и арматуры. Самосмазывающиеся свойства материала исключают попадание масла в рабочую среду, что особенно важно для безмасляных компрессоров, перекачивающих чистые газы — азот, кислород, углекислый газ, а также агрессивные среды.

Уплотнительные кольца из графитофторопласта устанавливают в компрессоры, работающие с влажными газами (содержание влаги более 4 г/м³). Износ детали за 100 часов непрерывной работы не превышает 50 мкм по толщине.

Сепараторы подшипников качения

Графитофторопластовые сепараторы подшипников качения применяют в узлах, где масляная смазка исключена: вакуумные системы, криогенное оборудование, приборы авиационной и ракетно-космической техники. Сепаратор из МАФ-80 обеспечивает стабильную работу подшипника за счёт низкого трения и отсутствия абразивного воздействия на тела качения.

Узлы трения специального назначения

МАФ-80 применяется в узлах трения, к которым предъявляются повышенные требования по надёжности и ресурсу: элементы систем управления авиационной и ракетно-космической техники, приборы точной механики, оборудование атомной промышленности (насосы главного контура АЭС).

Формы поставки МАФ-80

Графитофторопласт МАФ-80 поставляется в виде заготовок, из которых конечный потребитель изготавливает детали методами механической обработки (токарная обработка, фрезерование, сверление). Типовые формы поставки:

Форма заготовки	Назначение
Втулки (кольцевые заготовки)	Подшипники скольжения, уплотнительные кольца, сепараторы
Стержни (цилиндрические заготовки)	Направляющие, штоки, оси, специзделия
Трубы (полые цилиндрические заготовки)	Гильзы цилиндров, патрубки, защитные оболочки
Пластины	Направляющие пластины, накладки, фрикционные элементы

Заготовки изготавливаются методом прессования (компрессионного или изостатического) с последующим спеканием при температуре 360–380 °C. Обработка резанием выполняется стандартным твердосплавным инструментом; графитофторопласт допускает высокие скорости резания и не требует применения СОЖ.

Допустимые условия эксплуатации

Контртела для пар трения

Детали из МАФ-80 работают в паре с контртелами из углеродистых и легированных сталей, чугунов, а также со стальными поверхностями с хромовым покрытием. Хромированная контрповерхность обеспечивает наилучшие трибологические характеристики пары: минимальный износ и стабильный коэффициент трения.

Ограничения при эксплуатации

При выборе МАФ-80 для конкретного узла следует учитывать типичные ограничения графитофторопластов с 80 % ПТФЭ:

Параметр	Допустимое значение
Предельно допустимое удельное давление	1,0–1,5 МПа
Предельная линейная скорость скольжения	до 5 м/с
Рабочая температура	от −180 до +180 °C
Вакуум	до 1,3·10⁻² Па

При превышении допустимого удельного давления или скорости скольжения происходит интенсивный нагрев зоны контакта, деструкция полимерной матрицы и резкое возрастание износа.

Сравнение МАФ-80 с родственными графитофторопластами

На отечественном рынке представлено несколько марок графитофторопластов с различным соотношением компонентов. Выбор марки зависит от конкретных условий эксплуатации узла трения:

Марка	Содержание графита, %	Рабочая среда	Область применения
МАФ-80	20	Газы, жидкости, вакуум	Подшипники, уплотнения, сепараторы; авиация и космос
АФГ-80ВС	20	Влажные и агрессивные газы, жидкости, вакуум	Поршневые и уплотнительные кольца компрессоров, подшипники
АФГМ	45	Осушенные газы, вакуум	Поршневые кольца компрессоров высокого давления (до 10 МПа)
7В-2А	50	Жидкости (вода, нефтепродукты, спирты)	Подшипники скольжения насосов, в т. ч. ГЦН АЭС

Материалы с высоким содержанием графита (АФГМ, 7В-2А) прочнее на сжатие и жёстче, но уступают МАФ-80 и АФГ-80ВС по химической стойкости и эластичности. Выбор между МАФ-80 и АФГ-80ВС определяется конкретными техническими условиями поставки и требованиями конструкторской документации.

Механическая обработка заготовок из МАФ-80

Графитофторопласт хорошо поддаётся всем видам механической обработки резанием. Особенности, которые следует учитывать при работе с заготовками МАФ-80:

При точении и фрезеровании рекомендуется использовать твердосплавный инструмент с острой заточкой. Высокие скорости резания допустимы — материал не склонен к термическому разрушению при механической обработке. Применение смазочно-охлаждающей жидкости не требуется, однако при обработке прецизионных деталей СОЖ может применяться для улучшения качества поверхности.

При сверлении отверстий малого диаметра необходимо обеспечивать своевременный вывод стружки, так как графитофторопластовая стружка мелкодисперсна и может забивать канавки сверла.

Шероховатость обработанной поверхности достигает Ra 0,8–1,6 мкм, что достаточно для большинства узлов трения. Для прецизионных сопряжений возможна доводка — притирка или полирование.

Хранение и транспортировка

Заготовки из МАФ-80 не требуют особых условий хранения. Материал негигроскопичен, устойчив к атмосферному воздействию, не подвержен коррозии и биологическому разрушению. Рекомендуется хранение в сухих закрытых помещениях, защищённых от прямого солнечного света — длительное воздействие ультрафиолета может вызвать поверхностное охрупчивание полимерной матрицы.

При транспортировке следует избегать ударных нагрузок, так как графитофторопласт обладает умеренной ударной вязкостью и при сильном ударе может растрескаться.