Коэффициент трения скольжения капролон по стали

В современной промышленности используется довольно большое число разных полимерных материалов. Их задействуют практически во многих видах производственных отраслей как высокоэффективную альтернативу металлическим или же пластиковым изделиям. Подобная полимерная продукция обладает наилучшей устойчивостью к механическим воздействиям и наиболее высокой стойкостью к агрессивным веществам. Собственно, ярким представителем сырья, состоящего из высокомолекулярных соединений является капролон, но многие люди до сих пор не знают, что это за материал и для каких целей его можно использовать в быту.

Собственно, капролон — это нейтральное слово, которое было принято в Советском Союзе для обозначения поликапромида. Данный синтетический материал получается посредством проведения анионной полимеризации кристаллического капролактама и представляет из себя конструкционный полимер белого или кремового цвета. Капролон не имеет специфического запаха, он не токсичен и экологически безопасен для жизнедеятельности людей. Кроме того, он обладает диэлектрическими свойствами, способностью к самосмазыванию и невероятно маленьким удельным весом, который легче бронзы и многих сплавов практически в 7 раз.

Благодаря высоким техническим характеристикам данного материала, изделия из капролона способны выдерживать воздействие прямых солнечных лучей и могут подолгу находиться на открытом воздухе. Более того, им не страшно воздействие влаги и коррозии. Капролон имеет довольно высокую степень устойчивости к различным агрессивным химическим элементам, при этом во время взаимодействия с ними он совершенно не теряет свои эксплуатационные характеристики и продолжает стабильно функционировать на высоком уровне. Однако, есть и такие рабочие среды, при взаимодействии с которыми он может попросту раствориться.

Взаимодействие капрона с агрессивными средами

Не разрушается под воздействием

Растворяется под воздействием

Сильно концентрированных кислот

Слабо концентрированных кислот

Примечательно, что под воздействием сил трения, капролон образует на своей поверхности специальный защитный слой, который выступает в качестве смазки и обеспечивает высокие антифрикционные свойства. Уменьшая трение в узлах, автоматически уменьшается и износ трущихся элементов. Таким образом, изделия из капролона смогут прослужить значительно дольше. В сравнении с бронзой и стальными сплавами, применение капролона в механизме позволит продлить эксплуатационный ресурс узла в 1,5 раза. При этом его цена, в отличии от стальных аналогов, намного меньше. Получается, что за материал капролон и за готовые из него детали можно заплатить меньше денег, чем за сталь, получив такие преимущества как:

• Невероятно легкий удельный вес
• Стойкость к коррозионному влиянию
• Устойчивость к агрессивным средам
• Высокий уровень износостойкости
• Способность самосмазывания
• Работа в широком диапазоне температур
• Полная экологическая безопасность
• Отличные прочностные качества

Плотность капролона, в зависимости от его вида, составляет либо 1,15 г/см 3 , либо 1,14г/см 3 . Первое значение характерно для литьевой формы выпуска, а второе уже для экструзионной. Отличие между ними будет заключаться в том, что в первом случае изготовление происходит с помощью заливки нагретого сырьевого вещества в пресс-формы и последующей выдержки в течение определенного времени в конкретных условиях. Во втором случае расплавленный вязкий материал выдавливают через специальное отверстие, которое придает ему на выходе определенную форму. Таким образом, существуют два основных вида выпуска капролона:

1. Капролон литьевой
2. Капролон экструзионный

Кстати говоря, в зависимости от способа производства капролона, будут зависеть и многие другие его технические характеристики. Например, у экструзионного и литьевого полиамида будут разные степени жесткости, разные ударные прочности, различный уровень поглощения воды, а также будут отличаться твердость, прочность, минимальные и максимальные рабочие температуры и даже цветовой оттенок! В принципе, это не существенные изменения, однако они могут оказаться очень важными при применении капролона как сырьевой заготовки для производства запчастей в машиностроении, авиастроении или в других подобных отраслях.

КАПРОЛОН (Полиамид-6 блочный) – представляет собой продукт анионной полимеризации капролактама ГОСТ 7850-86, проводимой непосредственно в форме в присутствии щелочных катализаторов и активаторов.

Читать также: Чем растворить застывшую монтажную пену
Капролон заменяет практически любую износившуюся деталь – подшипники, втулки, поршни, слабонагруженные шестерни, ролики, направляющие и т.д., при этом уменьшается уровень шума и возможна работа без смазки. Подшипники из капролона при наличии смазки могут работать при окружных скоростях до 15 м/с и удельном давлении до 50 кгс/см 2 . Коэффициент трения по стали и бронзе со смазкой (вода, масло) 0,04 – 0,08. Износ за 1000 ч работы составляет 0,10 мм.

Изготавливается в виде блоков различных диаметров и толщин, а также в виде втулок. Производятся модификации – окрашенный (черный), графито-, маслонаполненный.

Сравнительные физико-механические характеристики конструкционных материалов

Капролон (ПА-6, полиамид-6, поликапроамид) – конструкционный материал, который можно купить в виде стержней, блоков, листов либо готовых изделий.

У нас можно купить капролон (полиамид-6) стержень, листовой, графитонаполненный, маслонаполненный. Опт и розница, доставка по России. Изготавливаем под заказ втулки и другие детали.

Это уникальный, многофункциональный материал антифрикционного и конструкционного назначения, с высокой экологической чистотой.

Технические характеристики и свойства капролона (полиамида ПА-6)

Капролон – достаточно новый конструкционный материал. В различных отраслях промышленности он используется всего около 30 лет (с 1980 года). Один из самых известных полиамидов, в других странах носит названия: поликапроамид, капрон, перлон, пласкон, амилан, силон, дедерон, капролан, найлон-6.

Цвет чистого капролона без добавок – от белого до кремового. Цвет ПА6-МДМ, ПА6-МГ – от серого до черного. Материал без запаха. Внешне похож на рогоподобное вещество. Ему присущи диэлектрические свойства.

ПА-6 не токсичный, поэтому может использоваться для производства деталей и элементов пищевой промышленности. Не оказывает вредного влияния на человеческий организм.

В процессе механической обработки ПА-6 на фрезерных, токарных станках и другом оборудовании, не образуется пыли (только достаточно крупную стружку), вредных веществ, не происходит разложение материала, а незначительный нагрев полуфабриката не оказывает вредного влияния на организм человека. Разлагается капролон только когда температура достигнет выше 300ºС. В результате происходит выделение аммиака, окиси углерода.

ПА-6 (полиамид-6) характеризуется высокой устойчивостью к коррозии, прекрасной износостойкостью, прочностью, антифрикционными свойствами. Не разрушается под воздействием кетонов, масел, эфиров, углеводородов, спиртов, щелочей, слабых растворов кислот. Растворяется в минеральных кислотах высокой концентрации, фенолах, фторированных спиртах, уксусной и муравьиной кислотах. Допускается использование изделий из капролона в контакте с водой для питья, пищевыми продуктами.

Изделия из капролона могут в течении нескольких лет находиться на открытом воздухе, под воздействием влаги, осадков, ультрафиолетового излучения и других агрессивных факторов, не потеряв при этом своих физико-химических, эксплуатационных технических характеристик.

Согласно техническим характеристикам, ПА-6 отличается способностью поглощать шум, динамические нагрузки, снижать вибрацию. Благодаря данному свойству материал нашел широкое применение при изготовлении шестерней, работающих бесшумно.

Полиамид-6 хорошо поддается фрезерованию, сверлению, точению, шлифованию, резанию, строганию на стандартных металлорежущих станках.

Плотность капролона – 1150 – 1160 кг/м³. Рабочая температура материала – от -40 до +70 °C. Электрическая прочность — 30—35 кВ/мм. Температура плавления — 220—225 °C. Упругость конструкционного пластика при сжатии — 2,0—4,0 ГПа, а удлинение при разрыве — 10 %. Коэффициент трения по стали составляет:

• без дополнительной смазки — 0,2—0,3;

• с водяной смазкой — 0,005—0,02;

• графитированного полиамида — 0,002—0,01.

Твердость капролона по Бринеллю – не меньше 130 HB.

Капролон часто заменяет в механизмах детали из стали или бронзы. Вес ПА-6 при этом в 6-7 раз меньше! Материал, в паре с любыми другими металлами и сплавами, отличается низким коэффициентом трения. Если сравнивать с бронзой или сталью, капролон в 1,5 раза увеличивает срок службы оборудования, детали из данного конструкционного материала в 2 раза уменьшают износ пар трения, полиамид-6 на 50% уменьшает стоимость на 50%, а трудоемкость изготовления деталей – на 35%. Кроме того, трущиеся элементы из полиамида обладают эффектом самосмазывания, т.е. могут прекрасно функционировать без дополнительной смазки узлов.

Итак, основные преимущества полиамида 6:

– устойчивость к коррозии, многим агрессивным средам;

– высокая химическая стойкость;

– уникальный эффект самосмазывания;

– способность поглощать вибрацию, звуки, динамические нагрузки;

– стойкость к истиранию;

– легко обрабатывается и др.

Цена изделий из капролона ниже, чем стоимость аналогичных изделий изготовленных из цветных металлов, а долговечность и износостойкость значительно превосходит. Детали из полиамида-6 эффективно заменяют аналогичные детали, изготовленные из баббита, стали, латуни, бронзы.

Читать также: Лучшие холодильники с капельной системой разморозки

КАПРОЛОН (Полиамид-6 блочный) – представляет собой продукт анионной полимеризации капролактама ГОСТ 7850-86, проводимой непосредственно в форме в присутствии щелочных катализаторов и активаторов.

Основное применение капролона — замена цветных металлов в узлах трения.

Заготовки из капролона подвергается всем основным видам механической обработки на металлорежущих станках.

Продолжительный срок службы

— Долговечен, даже при постоянной механической нагрузке, при этом уменьшается уровень шума и возможна работа без смазки.

— Подшипники из капролона при наличии смазки могут работать при окружных скоростях до 15 м/с и удельном давлении до 50 кгс/см2.

Трение и износ

— Обладают низким коэффициентом трения в паре с любыми металлами, хорошо и быстро прирабатывается.

— Может работать без смазки в узлах трения.

— Обеспечивает надежную и бесшумную работу устройств и механизмов. Как правило, в 1,5 -2 раза снижает износ пар трения, повышая их ресурс.

— Коэффициент трения по стали и бронзе со смазкой (вода, масло) 0,04 – 0,08. Износ за 1000 ч работы составляет 0,10 мм

Механическая прочность

— Механические свойства близки к металлам.

— Отлично поглощают ударные нагрузки.

Химическая стойкость

— Устойчив к воздействию углеводородов, масел, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей, слабых кислот.

— Не подвержен коррозии, может работать в соленой воде. Экологически чист.

— Растворяется в крезолах, фенолах, концентрированных неорганических кислотах, муравьиной и уксусной кислотах

Электрическая прочность

— Высокие диэлектрические свойства капролона позволяют использовать его в радио- и электротехнической отраслях промышленности.

Цена

— За счет низкой плотности (1,15 – 1,16 г/см3), изделия из капролона в 10-12 раз дешевле изделий из цветных металлов (бронзы, латуни, меди).

Модификации капролона

— с графитом

— с маслом

— окрашенный (черный)

Физико-механические характеристики капролона

Виды капролона, аналоги

Зависимо от способа производства капролон подразделяют на: экструзионный, литьевой. Метод изготовления полиамида и добавки, которые вводятся в его состав в рамках технологического процесса, определяют полезные качества и сферу применения данного конструкционного материала.

Литьевой капролон

Литьевой капролон – наиболее распространенный полиамид 6. Абсолютно безвредный по отношению к организму человека, благодаря чему широко применяется в пищевой промышленности. Легко поддается разным методам обработки, отличается высокими антифрикционными свойствами. Литьевой капролон маслонаполненный (со смазкой)

Полиамид 6, модифицированный смазкой, может использоваться в узлах с постоянным трением, где требуется постоянная подача смазочных материалов. Смазка в составе способствует уменьшению коэффициента трения, увеличению скольжения деталей. В сравнении с ненаполненным капролоном, коэффициент скольжения у маслонаполненного в 2,5 раза выше. Смешанная система смазок, входящая в состав, не нуждается в периодическом пополнении, не высыхает на протяжении всего срока службы детали, не исчезает при трении или механообработке. Также маслонаполненный полиамид обеспечивает лучшую стабильность, размерность, несколько меньшее водопоглощение. Цвет стержня капролона маслонаполненного – черный.

Полиамид 6 с дисульфидом молибдена

Капролон обозначается ПА6 МДМ, характеризуется повышенным антифрикционными качествами. Цвет такого конструкционного материала – от серого до черного, зависимо от доли модификатора. Из капролона с добавкой молибдена производят стержни, листы, втулки с высокой гладкостью поверхности.

Капролон графитонаполненный

Производится по ТУ 2224-003-39046337-04, ТУ BY 690686201.001-2010 и др.

Стержни графитонаполненного капролона содержат мелкодисперсный графитовый порошок черного цвета, поэтому их цвет от серого до черного. По износостойкости стержень с графитом превосходит все остальные марки ПА6. Марка ПА6 МГ характеризуется антифрикционным свойствами и повышенным антистатическими.

Экструзионный капролон

Экструзионный капролон, в сравнении с литьевым, очень похож по свойствам, но характеризуется меньшей жесткостью, меньшей хрупкостью. Вязкость ПА-6 блочного (экструзия) при этом выше, чем у литого. В быту экструзионный капролон известен еще как «капрон», материал обладает хорошими электроизоляционными характеристиками. Производство методом экструзии позволяет затем ввести в состав различные наполнители (модификаторы), придающие ему дополнительные свойства, например, углеволокно, стекловолокно, дисульфид молибдена.

Экструзионный ПА-6, модифицированный стекловолокном

Стекловолокнистые модификаторы значительно улучшают свойства ПА-6 – увеличивается стойкость к разрушению при воздействии отрицательных температур и нагревании, повышается жесткость, прочность, снижается осадка за счет уменьшения линейного коэффициента расширения. Среди сфер применения стеклонаполненного капролона можно отметить производство корпусов для музыкальных инструментов, детали приборостроения, несущие элементы трансформаторов.

Полиамид 11

Полиамид 11 – один из наиболее дорогих полимеров. Изделия из данного материала практически не подвергаются коррозии пластиков (старению), отличается наиболее низким водопоглощением – всего 0,9%. Не меняет своих характеристик, сохраняет форму во влажной окружающей среде, ввиду чего, полиамид 11 просто незаменим в судо-, авиа-, машиностроении. Не боится отрицательных температур. Очень низкий процент водопоглощения и физиологическая инертность обуславливают широкое применение полиамида 11 в пищевой промышленности. А малая гигроскопичность делает его востребованным в виде изоляционного материала (энергетика, электротехника).

Полиамид 12

По характеристикам несколько схож с полиамидом 11, также обладает низкими показателями водопоглощения, высокой степенью износостойкости, скольжения. Детали из полиамида 12 могут применяться в условиях повышенной влажности, температуры. Из него производят шнеки, канатные блоки, буферные планки, колеса с червячной передачей, втулки, ролики, многие амортизационные элементы.

Полиамид 46

Капролон с самой высокой температурой плавления – 295°С. Применяется для производства жаростойких деталей. Главный недостаток полиамида 46 – повышенное поглощение влаги.

Полиамид 66

Ненаполненный капролон отличается от полиамида 6 большей плотностью. Среди основных характеристик полиамида 66 можно отметить хорошую упругость, высокую прочность и твердость, жесткость. Материал устойчив к воздействию гамма, рентгеновских лучей, ГСМ, пищевых жиров, растворителей, щелочей, технических масел.

Полиамид 6 блочный еще со времен СССР производится двух марок – А и Б.

Согласно ТУ 2224-036-00203803-2012 капролон ПА-6 изготавливается марок А и Б. Разница заключается в пористости и напряжении на изгиб. Норма для капролона марки А – отсутствие на поверхности разреза пор, а для марки Б – не более 2 пор от 0,8 до 1,5 мм. Напряжение на изгиб марки А при величине прогиба равной полуторной толщине образца – не меньше 90 МПа, а капролона Б – не менее 80 МПа. Марка А востребована в самолетостроении – для изготовления ответственных деталей, а Б – машиностроение, при производстве конструкционных деталей.

Внешний вид и основные характеристики

Капролон является полимерным материалом, который имеет белый с желтизной цвет, без запаха. Оттенок полимера может меняться за счет различных красителей или присадок, которые добавляются в него во время производства.

Одним из ключевых свойств полимера стала его прочность, которая не уступает стали, а так же широкий рабочий интервал температур от -40 до +80 градусов, благодаря чему он может использоваться в разных климатических зонах или в экстремальных условиях.

Наиболее часто капролон ассоциируется с заменителем металлов и сплавов в деталях, которые подвержены существенному износу за счет сил трения. Антифрикционные свойства материала позволяют использовать его в качестве прокладок и подшипников.

Он абсолютно водонепроницаем и обладает высоким уровнем коррозионной стойкости, может длительное время работать в различных агрессивных средах:

• морская вода;
• горючее (бензин, керосин, дизель);
• разбавленные кислоты и щелочные растворы;
• спирты.

Благодаря своим диэлектрическим свойствам, капролон успешно используется при изготовлении электродвигателей и изоляционных компонентов.

По весу полимер в 6 раз меньше чем сталь, что в значительной мере повысило его популярность. Конструкции с деталями из капролона вместо железа имеют облегченный вес, что в некоторых случаях является критичным показателем.

Материал подвержен всем видам механической обработке, благодаря чему есть возможность изготовить из него необходимую деталь с довольно высоким классом точности поверхности.

Капролон или фторопласт

Технические характеристики фторопласта и капролона очень похожи. Эти два материала безвредны для человека, поэтому часто применяются в медицине, пищевой промышленности. Химическая стойкость обеих пластиков также на высоте.

Читать также: Как ровно отпилить доску лобзиком

Выбирать, капролон или фторопласт необходимо, исходя из того, с какой целью и где именно их использовать.

Фторопласт мягче, чем капролон, его можно разрезать ножом. При нажатии на фторопласт могут остаться небольшие вмятины. Капролон более твердый, при ударе слышен глухой звук. В сравнении с фторопластом, характеризуется меньшей износостойкостью, меньшим коэффициентом трения. Плотность капролона в 2 раза меньше. При производстве втулок из капролона, точность изготовления деталей должна быть очень высокой – до сотых долей миллиметра.

Чем отличается капролон от фторопласта

Отличия капролона от фторопласта на первый взгляд не совсем заметны, особенно для неопытного человека. Внешне эти материалы имеют гладкую поверхность и цвет от белого до светло-кремового, но внешне их все же можно отличить. Фторопласт высшего качества практически белый, плотного однородного цвета, очень скользкий на ощупь (похож на белоснежное мыло), при ударе издает глухой звук, его можно легко поцарапать, остается след если надавить ногтем. Капролон (полиамид) более кремового цвета, менее скользкий, твердый (не остается следов при надавливании ногтем), и если постучать по нему, звук будет звонким. Вес фторопласта в два раза (

ГОСТы и ТУ на капролон

На просторах сети Интернет люди часто ищут «капролон ГОСТ 7850». Капролон не производится по ГОСТам! Еще с советских времен нормы, правила производства ПА-6 (поликапроамида, полиамида-6) устанавливаются техническими требованиями (ТУ). А по ГОСТ 7850 (вернее, ГОСТ 7850-2013), производится капролактам (циклический лактам (амид) ε-аминокапроновой кислоты). Капролактам – это бесцветный кристаллический порошок либо жидкий состав, именно из капролактама производят капролон.

Купить капролон можно, изготовленный по: ТУ 2224-001-78534599-2006, техническим условиям ТУ 2224-036-00203803-2012, ТУ 2224-003-39046337-04, ТУ BY 690686201.001-2010 и других.

Капролон листовой

Листовой капролон – полиамид ПА-6 в форме пластины с прямоугольным сечением. Широко применяется в промышленности для производства подшипников, валов, роликов, вкладышей, втулок и других элементов оборудования. Листы различны по толщине, весу, габаритам. Купить листовой капролон можно толщиной от 6 до 250 миллиметров, размер листа 1000*1000 мм, 1000*2000 мм, 500*700 мм, других размеров. Вес листа зависит от его габаритов и толщины, например, вес одного листа полиамида 6, толщиной 10 мм, размером 1000*1000 мм – около 11,7 кг, а толщиной 40 мм с аналогичным размером – порядка 49,3 кг.

Не следует по листовому капролону наносить удары молотком либо другими предметами, т.к. поверхность скользкая и гладкая, упругая. Брать листы необходимо только в перчатках, заостренные кромки могут повредить кожу. Механическую обработку проводят на стандартных металлообрабатывающих станках инструментами из углеродистой стали либо при длительной работе – со специальными наконечниками из карбида вольфрама или с алмазным напылением. При производстве сложных деталей желательно распределить фронт работы на несколько простых операций, во избежание повреждения и растрескивания полуфабриката.

При хранении листового капролона на холоде (холодные помещения) перед запуском его в производство, необходимо листы около 5 – 7 суток выдержать при более высокой температуре (теплые помещения).

Применение

Благодаря уникальным свойствам, техническим характеристикам полиамида ПА-6 из него изготавливают множество различных наименований изделий для самых разных сфер промышленности и жизнедеятельности человека. Это ролики, шкивы, вкладыши, втулки из капролона, элементы подшипников скольжения, а также качения.

Способность поглощать динамические нагрузки, шум и вибрацию обуславливает востребованность данного вида пластика для покрытия направляющих, колес, блоков, а также при изготовлении шестерней (например, в таком бытовом электроприборе, как электрическая мясорубка).

ПА-6 также используется для изготовления деталей грузоподъемных механизмов, редукторов высокого давления, узлов трения, испытывающих высокие нагрузки и т.п. Из него производят крылатки, лопасти насосов, шестерни, ролики для лент конвейеров, корпуса. На предприятиях пищевой промышленности нередко можно встретить разделочные доски из ПА-6.