Графитонаполненный полиамид в Минске

Графитонаполненный полиамид: конструкционный композит для узлов трения

Графитонаполненный полиамид это композиционный материал на основе полиамида-6 или полиамида-66, в объем которого равномерно распределен мелкодисперсный графит. Введение графитового наполнителя в полимерную матрицу изменяет трибологические характеристики материала: снижается коэффициент трения, повышается устойчивость к задирам и схватыванию при работе в паре с металлом. Материал поставляется в виде гранул для литья под давлением или экструзии, а также в виде готовых изделий (втулок, подшипников скольжения, шестерен).

Технические характеристики и структура

Содержание графита в композиции варьируется от 5 до 30% по массе. Оптимальное содержание наполнителя подбирается под конкретные условия эксплуатации: при повышенных нагрузках применяют составы с содержанием графита от 15 до 30%, для снижения абразивного износа сопряженной детали от 5 до 10%. Графитовые частицы размером от 5 до 50 мкм образуют на поверхности трения самосмазывающуюся пленку, которая сохраняет работоспособность узла даже при нарушении подачи внешней смазки.

Ключевые физико-механические показатели графитонаполненного полиамида:

• предел текучести при растяжении от 45 до 70 МПа;
• модуль упругости при изгибе от 2000 до 3200 МПа;
• ударная вязкость по Шарпи без надреза от 25 до 45 кДж/м;
• твердость по Бринеллю от 70 до 110 МПа;
• теплостойкость по Вика от 180 до 210C;
• коэффициент трения по стали без смазки от 0,12 до 0,20.

Трибологические свойства и режимы эксплуатации

Графитонаполненный полиамид сохраняет работоспособность в условиях сухого трения, ограниченной смазки и в присутствии абразивных частиц. Материал эффективно работает при контактных давлениях от 5 до 25 МПа и скоростях скольжения от 0,1 до 2,0 м/с. Допустимая рабочая температура поверхности трения составляет от 40 до +120C, кратковременно до +150C. При превышении этих параметров рекомендуется применять композиции с дополнительным армированием или использовать принудительное охлаждение узла.

В отличие от чистого полиамида, графитонаполненный композит демонстрирует меньшую усадку при формовании (от 0,8 до 1,2%), что обеспечивает более точные геометрические размеры деталей. Водопоглощение материала снижается до 0,61,0% при насыщении, что уменьшает изменение размеров при эксплуатации во влажной среде.

Применение в промышленности

Графитонаполненный полиамид применяется для изготовления деталей узлов трения, работающих без смазки или с ограниченной смазкой:

• втулки и подшипники скольжения в конвейерном оборудовании, рольгангах, подъемно-транспортных механизмах;
• направляющие и вкладыши в гидроцилиндрах, пневмоцилиндрах, запорной арматуре;
• шестерни, звездочки, кулачковые механизмы в текстильных, упаковочных и пищевых машинах;
• седла клапанов, уплотнительные кольца в насосном оборудовании;
• ролики, колеса, ползуны в складском оборудовании и автоматизированных линиях.

В автомобилестроении материал используется для втулок стабилизаторов, опор амортизаторов, вкладышей рулевых механизмов. В металлургии графитонаполненный полиамид применяется для подшипниковых узлов рольгангов и машин непрерывного литья заготовок, где требуется устойчивость к высоким температурам и загрязнениям.

Технология переработки

Графитонаполненный полиамид перерабатывается методом литья под давлением на стандартных термопластавтоматах. Рекомендуемая температура расплава составляет от 240 до 270C для полиамида-6 и от 270 до 300C для полиамида-66. Температура формы поддерживается в диапазоне от 60 до 90C для обеспечения равномерной кристаллизации и стабильных размеров изделий. Перед переработкой гранулы необходимо сушить при температуре от 80 до 90C в течение 46 часов до остаточной влажности не более 0,15%.

При литье деталей с толщиной стенки более 6 мм рекомендуется использовать выдержку под давлением для компенсации усадки. Для изделий с высокой точностью размеров применяется двухстадийное формование с последующей стабилизацией в водяной ванне при температуре от 90 до 100C.

Сравнение с альтернативными материалами

По сравнению с бронзовыми втулками графитонаполненный полиамид легче в 56 раз, не требует смазки и не вызывает электрохимической коррозии в паре со стальным валом. В отличие от фторопластовых композиций, полиамидный композит обладает более высокой несущей способностью и жесткостью, что позволяет применять его в узлах с ударными нагрузками. По сравнению с полиацеталем (POM) графитонаполненный полиамид демонстрирует лучшую стойкость к ударным нагрузкам и более широкий диапазон рабочих температур.

Вопросы и ответы (FAQ)