В конкретных случаях требуются полимерные материалы с различными специальными свойствами. Для решения проблемы износа деталей в узлах трения-скольжения необходимы антифрикционные полимеры, обладающие минимальным коэффициентом трения.
Эта группа материалов, помимо низкого коэффициента трения, должна обладать отличными механическими свойствами для соответствия планируемым эксплуатационным нагрузкам. Они высокоизносостойкие, пластичные, с антисхватывающей поверхностью.
В качестве антифрикционных полимеров применяются реактопласты и термопласты, в качестве металлических используют баббит, латунь, бронзу, другие сплавы. Антифрикционные полимеры имеют ряд преимуществ над металлическими сплавами:
— более низкий коэффициент трения;
— более низкий процент износа (износоустойчивость выше до 6 раз);
— увеличение ресурса узлов трения-скольжения;
— снижение процента аварийности оборудования;
— снижение простоя оборудования из-за ремонтных мероприятий;
— снижение затрат на обслуживание, ремонтные мероприятия, эксплуатацию оборудования.
За счет этих преимуществ пластики активно становятся эффективной заменой баббита или бронзы, других сплавов. Но у этой группы пластмасс есть также и недостатки в сравнении с металлическими сплавами:
— низкая теплопроводность (до 400 раз меньше);
— высокий коэффициент линейного расширения (до 10 раз больше);
— значительное водопоглощение и уменьшение за счет этого механических свойств (в особенности у реактопластов).
Из антифрикционных пластиков изготавливают вкладыши подшипников трения-скольжения, втулки, кольца, опоры, пластины, другие детали для снижения коэффициента трения, компенсации ударных нагрузок и увеличения срока эксплуатации элементов механизма или всего оборудования. Преимущества использования в узлах трения:
— работа без дополнительной смазки (эффект самосмазывания);
— устойчивость к коррозии;
— повышенная износостойкость;
— небольшой вес.
Многие полимеры имеют пищевой допуск, что делает их использование в контакте с питьевой водой и продуктами питания безопасным, а также пластики сравнительно просты в обработке. Рассмотрим некоторые физико-механические свойства политетрафторэтилена и полиамида, которые являются антифрикционными материалами из группы термопластов.
Политетрафторэтилен
Плотность – до 2200 кг/м куб.
Предел прочности при растяжении – 20-30 МПа
Предел прочности при сжатии – 12-15 МПа
Сопротивление ударным нагрузкам – до 10 МПа
Диапазон рабочих температур – от -269 до +260°С
Температура плавления – 327 °С
Коэффициент трения по стали без смазки – 0,04
Стойкость к истиранию – высокая
Полиамид
Плотность – до 1160 кг/м куб.
Предел прочности при растяжении – 80-90 МПа
Предел прочности при сжатии – 100-110 МПа
Сопротивление ударным нагрузкам – до 14 МПа
Стойкость к истиранию – очень высокая
Диапазон рабочих температур – от -40 до +100°С
Температура плавления – 220 °С
Коэффициент трения по стали без смазки – 0,39
Стойкость к истиранию – высокая
