Прочность капролона и металла

Обновлено: 05.10.2024

Свойства и характеристики капролона (полиамид 6 PA-6) представлены в описании на изделия: листовой (пластины) и стержневой (прутки) капролон, изготовленные на основе ГОСТ по ТУ 2224-001-78534599-2006, ТУ 22.21.10-011-17152852-2019, ТУ 2224-036-002203803-2012 с представлением сравнительного анализа характеристик и свойств капролона в различном химическом и физическом исполнении.

Капролон - полимерный материал

Капролон - полимерный материал (полиамид 6 PA-6) с высокими техническими характеристиками, более 30 лет используется в современной промышленности и активно заменяет детали из металла, бронзы, других сплавов. Капролон - российское название, часто встречается другое его наименование - полиамид 6 или ПА6 (PA6). Другие страны производят этот же материал под своими запатентованными наименованиями: Текамид (Tecamid), Эрталон (Ertalon), Текаст (Teсast), Ультралон (Ultralon), Нейлон (Neylon) и так далее, все эти полимеры — аналоги капролона. У нас еще можно встретить старое название - полиамид ПА6 блочный, обусловленное формой выпуска. На данный момент оно не актуально, при обработке блока остается большое количество отходов, стружки. Капролон выпускают в форме пластин, листов, стержней, кругов, труб. Эти формы удобны для обработки и получения конечной продукции.

Капролон ПА6 полиамид 6, изготовленный по ТУ 2224-001-78534599-2006 и ТУ 22.21.10-011-17152852-2019, не требует предварительной термической и механической обработки. Изделия по данным ТУ прошли цикл термообработки на производстве для снижения внутреннего напряжения, увеличения прочности и химической стойкости; поставляется уже отторцованным, это многократно уменьшает затраты рабочего времени. Температура эксплуатации от -60°С до +120° ТУ 2006 года и от -40°C до +100°C ТУ 2019 года.

Капролон изготавливают двух марок: марка "А" - высший сорт, и марка "Б" - первый сорт, физико-механические свойства этих марок отличны и представлены в таблице:

Капролон (полиамид 6 блочный) марка "А" и марка "Б" основные параметры по ТУ 2224-001-78534599-2006:

Наименование показателей

Капролон стержни, круги, листы, плиты

PA 6, ненаполненный

PA 6 HS, наполнитель CM025, термо-
стабилизатор

PA 6 OFN, наполнитель CM015, низко-
температурное масло

Марка "А"

Марка "Б"

Гладкая поверхность без раковин, трещин, от белого до кремового цвета

Гладкая поверхность, от белого до кремового цвета, раковины, сколы не более 2 шт на 10% всей поверхности

Листы, стержни с гладкой поверхностью без раковин, трещин, цвет голубой

Листы, стержни с гладкой поверхностью без раковин, трещин, от серого до черного цвета

Количество пор размером от 0,8мм до 1,5мм на поверхности продукции, шт, не более

Изгибающее напряжение при величине прогиба, равной 1,5 толщины образца, мпа, не менее

Фторопласт или капролон

Фторопласт или капролон что лучше — этот вопрос часто возникает при выборе материала, когда требуется изготовить требуемые детали или части механизма. Эти полимеры внешне очень похожи, их используют для изготовления и замены металлических втулок, пар трения, прокладок, проставок, уплотнительных манжет, подшипников, роликов, колес, шестерен, поршневых колец, так как капролон и фторопласт конструкционно обладает высокотехнологическими и уникальными свойствами, зачастую преобладая над металлами.

Оба полимера относятся к современным конструкционным материалам, призванным в основном заменить детали из металлов и сплавов. Активное развитие технологий в химической промышленности позволило производить фторопласт и капролон (полиамид), которые заменяют тяжелые, громоздкие, постоянно подвергающиеся коррозии и нуждающиеся в обслуживании и ремонте детали из стали, металлов и сплавов. С этой ролью фторопласт и капролон справляются с большим успехом, благодаря своим многочисленным преобладающим свойствам, при этом снижая эксплуатационные расходы, затраты на ремонтные работы и продлевая срок службы станков, машин, механизмов. Для выбора материала и принятия решения прежде всего надо учитывать физико-механические, химические свойства фторопласта и капролона, а также условия их эксплуатации.

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 (~110%) превышает капролон.

Капролон и фторопласт различия свойств

Помимо внешних различий, отличаются и свойства капролона и фторопласта, которые влияют на эксплуатацию изделий. Рассмотрим основные свойства капролона и фторопласта, которые могут помочь с выбором материала для изготовления деталей.

Температура плавления капролона и фторопласта, рабочая температура.

Фторопласт обладает более широким диапазоном рабочих температур от -269°C до + 260°C, капролон от -40°C до +100°C, кратковременно -100°C до +170°C. Причем фторопласт в отличие от капролона не плавится и не горит, а переходит в текучее состояние при +327°C, температура плавления капролона в пределах +215°C +225°C в различных его модификациях.

Коэффициент трения по смазке и без.

Определяет антифрикционные свойства фторопласта и капролона, способность к плавному ходу сопрягающихся деталей. Фторопласт более скользкий полимер и коэффициент трения у него меньше, чем у капролона. Для фторопласта коэффициент трения без смазки 0,02, со смазкой 0,04; в то время как для капролона коэффициент трения на несколько пунктов выше: от 0,20 до 0,33. Благодаря такому низкому коэффициенту трения детали из капролона или фторопласта могут использоваться там, где нежелательна смазка, например, в пищевой, текстильной или фармацевтической промышленности; также могут устанавливаться в труднодоступных местах, где уход и смазка затруднительны или невозможны.
Примечание.. Фторопласт и капролон положительно взаимодействуют с любыми органическими и синтетическими смазками.

Водопоглощение, или гигроскопичность.

Способность поглощать воду. Гигроскопичность фторопласта равна нулю, он не впитывает влагу вообще ни в каком виде, даже пар. Водопоглощение капролона, его насыщение влагой возможно до 2% от его массы в течение 24 часов, а максимально до 7% (зависит от способа производства капролона и его модификации, на нашем складе реализуется капролон полиамид ПА 6 литой высшего качества, произведенный путем анионной полимеризации).

Твердость капролона и фторопласта.

Что прочнее,тверже, крепче фторопласт или капролон — ответы на эти вопросы дают опытные испытания, отображаемые в ГОСТах и ТУ. Проводятся контрольные тесты образцов, определяя твердость материала по Бринеллю, или твердость при вдавливании металлического шарика в материал. Капролон обладает твердостью 160-200 МПа, твердость фторопласта намного ниже, 29,4-39,2 МПа.

Более подробно приведены эксплуатационные свойства капролона, фторопласта и их модификаций в таблице.

Свойства капролона, фторопласта, их модификаций, данные на основе ГОСТ и ТУ

Фторопласт и капролон отличия характеристик

Рассмотрим отличия капролона и фторопласта при выборе материала для изготовления деталей:

Капролон графитонаполненный (черный) применение

Капролон графитонаполненный черный (полиамид ПА 6-МГ) применяется для изготовления антифрикционных деталей с повышенной износостойкостью. Элементы трения из графита по стойкости выше в 2-3 раза по отношению к обычному капролону, рекомендованы к применению взамен многих деталей из металлов, работающих в циклических, реверсивных нагрузках на больших скоростях. Преимущественно графитокапролон применяется для изготовления подшипников, втулок скольжения, направляющих, нагружаемых вибрационных опор, различных трущихся деталей; возможно, а во многих узлах рекомендовано, использование черного графитонаполненного капролона без применения смазки.

Капролон графитонаполненный ПА 6-МГ черного цвета — это стандартный капролон ПА 6 (полиамид 6), в состав которого добавлен графит для улучшения антифрикционных свойств, чтобы понизить коэффициент трения и улучшить износостойкость материала. Капролон с графитом изготавливается по ТУ, при его производстве применяют анионную полимеризацию капролактама, проводимую непосредственно в форме, т.е. это блочный литой капролон, отличающийся плотной структурой, гладкий, без пор и трещин. Графитонаполненный полиамид 6 — композитный (многокомпонентный) полимер, способный заменить сталь, металлы и сплавы (например бронзу); графитовый компонент в составе уменьшает коэффициент трения в 2-3 раза, значительно повышает прочность и износостойкость деталей, увеличивает теплопроводность полимера в 1,5 раза. ПА 6-МГ можно эксплуатировать без потери свойств от -40°C до +100°C. Также графитонаполненный капролон самый гибкий из всех его модификаций, изгибающее напряжение 95 МПа.

Важное свойство! Графит является электро-проводником, поэтому графитокапролон способен проводить электрический ток с наименьшим сопротивлением.

Капролон графитонаполненный ПА 6-МГ преимущества

Композиционный капролон графитонаполненный создан для расширения области применения материала, улучшения свойств и характеристик. Благодаря добавке графита капролон получил ряд преимуществ перед стандартным полиамидом.
Графитонаполненный капролон применяется для изготовления конструктивных элементов, работающих в жестких условиях эксплуатации (подшипники скольжения, направляющие, работающие без смазки). Капролон широко используется в современной промышленности, благодаря следующим преимуществам:

низкий уровень трения;
устойчивость к агрессивным средам (щелочи, средней концентрации кислоты, спирты, биологическая стойкость);
устойчивость к воздействию воздуха, солнечных лучей, повышенной влажности;
возможность механической обработки (материал можно обтачивать, пилить, резать, фрезеровать, шлифовать и т.д.);
устойчивость к абразивному износу;
повышенные антистатические свойства;
невысокая плотность, обеспечивающая малый вес.

Материал податлив и универсален, прекрасно обрабатывается и обладает износостойкостью при любых условиях эксплуатации. Ему можно придать любую геометрическую форму. Изделие из капролона на протяжении всего периода эксплуатации не потеряет своих физических и механических свойств. Стержни черные капролоновые дают преимущество при использовании в труднодоступных местах, узлах и соединениях, где смазка нежелательна, и в тех механизмах, где отсутствие смазки может повлечь нарушения и поломки. Полиамид ПА 6-МГ практически не впитывает влагу, более плотный, но в то же время упругий и гибкий по сравнению с ПА 6. Физические свойства полиамида позволяют применять его в качестве альтернативы нейлону, фторопласту, полиуретану, цветным металлам. При этом стоимость полиамида намного ниже расценок на перечисленные материалы.

Справочные показатели капролона графитонаполненного

В таблице приведены основные показатели капролона графитонаполненного модифицированного, также указаны данные для стандартного капролона блочного, можно сравнить и выбрать требуемый материал.

Капролон: технические характеристики, особенности, сфера применения, разновидности материала

Капролон, технические характеристики которого будут описаны в статье, представляет собой российское название одного из популярных полиамидов – поликапроамида. В продаже сегодня можно встретить еще и аналоги капролона, которые сегодня тоже достаточно распространены.

Общее описание

Упомянутый выше материал является относительно новым, он известен с 1980 года. Обладает уникальными свойствами, имеет высокую степень износоустойчивости и прочности. Если речь идет о качественном капролоне, то он может находиться на открытом воздухе в течение нескольких лет, при этом материал не потеряет своих механических и физических характеристик, не будет требовать защиты от влияния внешней среды и ультрафиолета.

Особенности материала

Капролон, технические характеристики которого должны быть вам известны, если вы планируете его приобрести, устойчив к воздействию:

химических веществ;
эфиров;
растворителей;
разбавленных кислот;
спиртов.

Капролон растворяется в муравьиной и концентрированной серной кислотах, а также во фторированных спиртах. Среди основных свойств данного материала низкий коэффициент трения, это позволяет применять его при изготовлении подшипников и других трущихся в процессе эксплуатации деталей. Однако этот вариант – не единственный способ применения капролона в области промышленности.

Сфера использования

Капролон, технические характеристики которого достаточно уникальны, используется взамен металлов. Материал в 6, а то и в 7 раз легче стали, это указывает на то, что изделия имеют малый вес и высокую прочность. Капролон используется для изготовления подшипников, которые устойчивы к коррозии, отличаются износоустойчивостью, низким коэффициентом трения, помимо прочего, данные детали обладают эффектом самосмазывания.

Капролон применяется для получения шестерней, лопастей насосов, крылаток, различных корпусов, а также роликов, которые ложатся в основу конвейерных лент. Иногда из данного материала изготавливают еще и разделочные доски, которые удобно использовать в области мясной промышленности.

Для справки

Описываемый в статье капролон, технические характеристики которого будут интересны каждому потребителю, способен снизить износ изделий, повышая срок их эксплуатации в 1,5 раза. Трудоемкость процесса изготовления при этом на 35 % меньше, тогда как итоговая стоимость получается почти в 0,5 раза ниже по сравнению с аналогами из бронзы и стали.

Разновидности капролона: листовой материал

Наиболее популярной разновидностью этого материала является листовой капролон, который представляет собой заготовку, применяемую для получения разных деталей, а именно:

Материал обычно имеет форму квадрата со стороной в 1000 мм, тогда как толщина может изменяться в пределах от 6 до 250 мм. Однако данные параметры могут изменяться. Хранение материала должно производиться в помещениях, условия которых отличаются низкой влажностью. Капролон, технические характеристики и особенности которого описаны в статье, должен использоваться с особой осторожностью, что обусловлено его упругостью, гладкостью и скользкостью. Поэтому мастерам следует соблюдать технику безопасности, когда есть необходимость ударить по поверхности кувалдой или молотком. Делать это необходимо лишь после того, как лист удастся закрепить. Специалисты советуют работать с материалом в перчатках, так как руки можно повредить острыми кромками.

Обработка листового капролона ведется на металлообрабатывающих станках, но при этом следует учитывать некоторые рекомендации. При механической обработке следует обеспечить теплоотвод, материал отличается низким уровнем температуры плавления. Если необходима сложная обработка, то следует учитывать, что материал может покрыться трещинами, поэтому работы рекомендуется разделить на несколько этапов.

Технические характеристики

Специалистов иногда интересует еще и такой параметр, как твердость по Бринеллю, который не может быть ниже отметки в 130 HB. Если речь идет о листовом капролоне, то предел его прочности при изгибе составляет 80 МПа или больше. Предел прочности при сжатии равен 90 МПа или больше. При разрыве относительное удлинение составляет 10 %, а коэффициент теплопроводности равен 0,29 при 20 °С. Капролон, технические характеристики, температура которого упомянуты в статье, имеет электрическую прочность в пределах от 30 до 35 кВ/мм.

Основные разновидности материала

Капролон графитонаполненный, технические характеристики которого позволяют использовать его в промышленности, обладает коэффициентом трения, который в 3 раза ниже по сравнению с полиамидом шестой марки. По износоустойчивости данная разновидность материала превосходит другие марки капролона. Среди них можно выделить:

полиамид 6;
ПА6-МГ – материал, модифицированный графитом;
ПА6-МДМ – модифицированный дисульфидом молибдена.

Полиамид 6 может изготавливаться по методу экструзии или по технологии литья. В первом случае материал получается довольно прочным и имеет высокую вязкость и пониженную износоустойчивость. Если же речь идет о полиамиде, выполненном по методу литья, то перед вами самые популярный в России капролон, который имеет антифрикционные качества и хорошо поддается обработке. Этот материал совершенно безвреден для здоровья человека и может применяться даже в пищевой промышленности.

Если к полиамиду 6 будет добавлена твердая смазка, то удастся получить материал с повышенными показателями скольжения, что позволяет применять его при изготовлении деталей и узлов, где требуется постоянная смазка. Достаточно популярен сегодня капролон, технические характеристики, ГОСТ которого интересуют многих потребителей. Но данный материал изготавливается по техническим условиям 2224-036-00203803-2012 и имеет цвет от белого до кремового. Если же перед вами разновидности ПА6-МГ и ПА6-МДМ, то цвет может быть серым или черным. Однако капролон шестой марки изготавливается с использованием пигментов, в итоге удается получить материал разных цветов. Основные марки этого материала обозначаются двумя буквами – «А» и «Б», в первом случае капролон идет на изготовление деталей при самолетостроении, тогда как во втором – для конструкционных деталей машиностроения.

Заключение

Капролон устойчив к воздействию не только углеводородов и кетонов, но и слабых кислот, а также щелочей. При нормальных условиях материал не является токсичным, не оказывает вредного воздействия на организм человека и животных. При механической обработке изделий разложение не происходит, вредные вещества при этом не выделяются. Когда на материал воздействует температура выше 300 °С, то капролон начинает разлагаться, при этом выделяется аммиак и окись углерода.

Читайте также: