Полимерные материалы: разделы, размеры и цены

Скольжение или нагрузка — выбор идёт между ними

Фторопласт скользит лучше всех конструкционных полимеров и держит почти любую химию, но течёт под постоянной нагрузкой: втулка из него со временем «расплывается» и выбирает зазор. Капролон и полиацеталь нагрузку держат, но по трению заметно уступают.

Отсюда типовое решение: где нужна и нагрузка, и скольжение, берут капролон с добавками или ставят фторопластовую ленту по капролоновой основе. Если узел нагружен слабо, а среда агрессивна, фторопласт вне конкуренции.

Полиуретан — это не «твёрдая резина»

По упругости полиуретан ближе к резине, по износу — к металлу: он на порядок дольше живёт в абразиве, поэтому из него делают скребки, отбойники, футеровку и уплотнения гидроцилиндров. Но гидролиз его не щадит: в горячей воде и паре полиуретан разрушается, и там ставят другое.

Твёрдость полиуретана называют по Шору А — от мягкого, похожего на резину, до жёсткого, который уже почти пластик. Этот номер важнее марки: он определяет, сомнётся деталь под нагрузкой или будет работать как упор.

Лист, стержень или готовая деталь

Из листа режут прокладки, шайбы, накладки и плоские направляющие; из стержня точат втулки, ролики и грундбуксы. Если деталь тел вращения — считайте стержень: точить из листа дороже и по материалу, и по времени.

Мы отдаём материал листом и метражом, а по чертежу или образцу делаем готовую деталь. Для расчёта достаточно эскиза с размерами и посадками — фотографии старой детали рядом с линейкой тоже хватает для старта.

Полимеры «дышат» размером

Капролон впитывает влагу из воздуха и от этого растёт: деталь, выточенная в сухом цеху и поставленная в мокрый узел, может выбрать посадочный зазор. Поэтому во втулках закладывают припуск на набухание, а не делают посадку в ноль.

Тепловое расширение у полимеров на порядок больше, чем у стали: в горячем узле зазор между втулкой и валом считают на рабочую температуру, а не на комнатную. Про это чаще всего и забывают, меняя бронзовую втулку на полимерную «один в один».

Как назвать заготовку

Для листа называют толщину и размер куска, для стержня — диаметр и длину. Если деталь точат, диаметр стержня берут с припуском на обработку: точить по номиналу не из чего, а склеивать полимеры под нагрузку нельзя.

Когда деталь простая — втулка, шайба, ролик, — быстрее прислать эскиз с посадками, чем описывать словами. Считаем и по чертежу, и по образцу; если чертежа нет вовсе, хватит размеров, снятых с посадочного места.

Лист, стержень или труба

Полимеры поставляют листом, стержнем и трубой, и форма заготовки решает стоимость детали не меньше марки. Втулку из трубы точить быстрее и дешевле, чем высверливать её из стержня, а плоскую направляющую проще взять из листа.

Если деталь крупная и тонкостенная, спросите про трубу до расчёта: часто она есть у поставщика в нужном диаметре, и это снимает половину обработки.

Как не перепутать похожие листы

Капролон, полиацеталь и полиэтилен высокой плотности внешне похожи — белый или кремовый лист, близкий на ощупь. Различают их по плотности, по звуку при постукивании и по стружке при обработке, но надёжнее хранить с маркировкой и не смешивать остатки.

Если марка неизвестна, назовите условия работы, а не внешний вид: по температуре, нагрузке и среде материал определяется однозначно, а по цвету — никогда.

Текстолит: плита, а не пластик

Текстолит и стеклотекстолит — слоистые материалы: ткань, пропитанная смолой и спрессованная. Отсюда их свойства: высокая жёсткость вдоль слоёв, склонность к расслоению при ударе по кромке и заметная разница прочности вдоль и поперёк плиты.

При обработке это важнее марки: сверлить и фрезеровать надо острым инструментом и без перегрева, иначе кромка расслаивается и деталь идёт в брак уже на выходе из станка. Детали, работающие на изгиб, кроят так, чтобы нагрузка шла вдоль слоёв.

Наполненный фторопласт: почему он не белый

Чистый фторопласт мягкий и течёт под нагрузкой, поэтому в него вводят наполнитель — кокс, графит, стекловолокно, бронзу. Такой материал заметно темнее и жёстче: он хуже скользит, но держит нагрузку и куда медленнее изнашивается.

Выбор между чистым и наполненным идёт от узла: для химии и пищевого контакта берут чистый, для подшипников скольжения и поршневых колец — наполненный. Если деталь работает и под нагрузкой, и в агрессивной среде, компромисс ищут по конкретной среде.

Полиуретан заказывают по твёрдости, а не по цвету

Цвет полиуретана — от красителя, и по нему невозможно узнать ни твёрдость, ни стойкость. Заказ идёт по номеру Шора А и по среде: скребок для абразива, отбойник и уплотнение цилиндра делают из разных по твёрдости марок, хотя выглядеть могут одинаково.

Если известна только старая деталь, замерьте её твёрдость на приборе или скажите, как она работала: сминалась под рукой, пружинила или держала форму. Этого достаточно, чтобы попасть в нужный диапазон.

ФУМ-лента: почему её мотают против резьбы

Фторопластовая уплотнительная лента работает не как клей, а как заполнитель зазора в резьбе: она затекает во впадины и не даёт среде идти по спирали. Мотают её по ходу закручивания, иначе при сборке лента сдвигается и сползает жгутом.

Число витков подбирают по зазору резьбы, а не по привычке: на тонкой трубной резьбе двух-трёх достаточно, на разбитой и нарезанной вручную нужно больше. Перебор мешает соединению сесть и распирает муфту.

На горячей воде и паре лента работает, на кислороде и агрессивной химии — по допуску конкретной марки. В этих случаях уточняйте состав: у лент разная плотность и разный допустимый диапазон.