Втулка капролоновая графитонаполненная

Втулка из графитонаполненного капролона (полиамид ПА6-МГ) — деталь цилиндрической формы с осевым отверстием, предназначенная для работы в узлах трения и скольжения. Основу материала составляет полиамид 6, получаемый анионной полимеризацией капролактама, с добавлением мелкодисперсного графитового порошка. Графитовый наполнитель придаёт материалу характерный чёрный цвет и существенно улучшает антифрикционные свойства: коэффициент трения снижается в 2–3 раза по сравнению со стандартным капролоном ПА6.

Капролоновые втулки графитонаполненные применяются в машиностроении, сельскохозяйственной технике, конвейерном оборудовании, насосах, горнодобывающих механизмах — везде, где требуются антифрикционные детали с повышенным ресурсом. Материал в 6–7 раз легче бронзы и стали, не подвержен коррозии, устойчив к воздействию масел, щелочей и слабых кислот.

Свойства графитонаполненного капролона ПА6-МГ

Графитонаполненный капролон — композитный полимер, в котором матрицей служит полиамид 6, а функциональной добавкой — графит. Содержание графита в общей массе составляет несколько процентов, однако этого достаточно для принципиального изменения эксплуатационных характеристик. Графит снижает коэффициент трения, повышает теплопроводность материала примерно в 1,5 раза относительно немодифицированного ПА6 и обеспечивает антистатические свойства за счёт электропроводности частиц наполнителя.

Остальные физико-механические параметры ПА6-МГ остаются на уровне стандартного блочного капролона, а по износостойкости графитонаполненная модификация превосходит все прочие марки ПА6. Детали из ПА6-МГ допускается эксплуатировать без дополнительной смазки, что особенно важно в узлах, где смазка затруднена или нежелательна.

Физико-механические характеристики ПА6-МГ

В таблице ниже приведены типичные показатели графитонаполненного капролона блочного. Конкретные значения зависят от применяемых технических условий и способа производства (литьё в форму или экструзия).

Модуль упругости при сжатии составляет 2,0–4,0 ГПа. Средний коэффициент линейного теплового расширения в интервале 0…50 °C — порядка 0,000098 на 1 °C. Электрическая прочность — 25–35 кВ/мм, при этом диэлектрические свойства ПА6-МГ несколько снижены по сравнению с ненаполненным полиамидом за счёт электропроводности графита.

Химическая стойкость

Графитонаполненный капролон устойчив к воздействию углеводородов, технических масел, смазок, бензина, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей и слабых кислот. Материал не подвержен коррозии и не поражается микроорганизмами, грибками, насекомыми. Морская вода не оказывает разрушающего воздействия. При этом ПА6-МГ гигроскопичен — полиамидная матрица впитывает влагу, что со временем может влиять на размерную стабильность и механические свойства деталей. Этот фактор следует учитывать при проектировании узлов, работающих в условиях повышенной влажности.

Применение втулок из графитонаполненного капролона

Основная область применения капролоновых графитонаполненных втулок — узлы трения и скольжения, работающие при высоких удельных нагрузках, в режимах циклического и реверсивного нагружения на повышенных скоростях. Втулки из ПА6-МГ устанавливаются взамен бронзовых и стальных аналогов, обеспечивая снижение массы узла, уменьшение износа сопряжённых деталей и возможность эксплуатации без смазки.

Типовые области применения

Втулки скольжения из графитонаполненного капролона находят применение в следующем оборудовании:

• подшипниковые узлы конвейеров, транспортёров, элеваторов;
• направляющие втулки штоков гидроцилиндров и пневмоцилиндров;
• опорные и промежуточные втулки валов насосного оборудования;
• шарнирные соединения рычажных механизмов сельхозтехники;
• узлы трения горнодобывающего и обогатительного оборудования;
• втулки рулевого управления, подвески, навесного оборудования спецтехники;
• подшипники скольжения в пищевом и химическом оборудовании, где недопустимо загрязнение продукта металлическими частицами износа.

Материал хорошо работает в условиях абразивного загрязнения, вибрационных нагрузок и ударных воздействий. Графитонаполненный капролон поглощает ударные нагрузки и сохраняет исходные характеристики в течение длительного срока эксплуатации.

Сравнение ПА6-МГ с другими модификациями капролона

Помимо графитонаполненной модификации, в промышленности используются маслонаполненный (ПА6-МДМ), стеклонаполненный и молибденонаполненный капролон. Каждая из модификаций предназначена для определённых условий эксплуатации.

Для втулок скольжения, работающих в тяжёлых условиях трения, ПА6-МГ — наиболее подходящая модификация. Графитовый наполнитель обеспечивает стабильно низкий коэффициент трения независимо от наличия внешней смазки, а повышенная теплопроводность улучшает отвод тепла из зоны контакта.

Формы поставки капролоновых заготовок

Графитонаполненный капролон ПА6-МГ поставляется в виде заготовок для последующей механической обработки:

• стержни (прутки) круглого сечения — диаметр от 20 до 500 мм и более, длина 500–1000 мм;
• листы (пластины) — толщина от 6 до 170 мм, типовой размер листа 600×600 мм или 1000×1000 мм;
• втулки (трубы) — изготавливаются литьём в форму по заданным размерам.

Втулки из графитонаполненного капролона могут быть вытачены из стержневых заготовок на токарных станках либо изготовлены литьём непосредственно в форму нужного размера. Материал хорошо поддаётся токарной обработке, фрезерованию, сверлению и шлифованию на стандартном металлорежущем оборудовании. При механической обработке необходимо учитывать низкую теплопроводность полимера и контролировать температуру в зоне резания, чтобы избежать местного оплавления.

Особенности эксплуатации капролоновых втулок

Влагопоглощение и размерная стабильность

Полиамид 6, составляющий основу ПА6-МГ, является гигроскопичным материалом. Влага впитывается в аморфные области полимера и вызывает увеличение линейных размеров. Для ответственных деталей, работающих во влажных средах, необходимо предусматривать припуск на набухание при проектировании посадок. Графитонаполненный капролон впитывает влагу несколько меньше стандартного ПА6, однако этот эффект следует учитывать.

Термообработка заготовок

Блочный капролон, полученный литьём в форму, может содержать остаточные внутренние напряжения, возникающие в процессе полимеризации. Для предотвращения коробления, деформации и растрескивания при механической обработке рекомендуется предварительная термообработка заготовок — прогрев до 100–120 °C с последующим медленным охлаждением. Ряд поставщиков выполняет термообработку на этапе производства и поставляет заготовки в готовом к обработке состоянии.

Графитонаполненный капролон ПА6-МГ сочетает доступность полиамидной основы с функциональностью антифрикционного наполнителя. Втулки из этого материала обеспечивают надёжную работу узлов трения при существенном снижении массы, исключении коррозии и увеличении межремонтного интервала оборудования. При проектировании узлов с полимерными втулками необходимо учитывать гигроскопичность материала, температурные ограничения и особенности механической обработки.