Материалы · Подборка
Какой материал выбрать для подшипников скольжения и втулок
Кратко
| Марка | Плотность, г/см³ | Прочность | Резание | Когда подходит | Ограничения |
|---|---|---|---|---|---|
| БрОЦС5-5-5 | 8,8 | не менее 147 МПа | отлично | Классический антифрикционный материал: втулки и вкладыши со смазкой | Для больших нагрузок мало прочности, содержит свинец и олово |
| БрАЖ9-4 | 7,6 | около 400–500 МПа (мягкий), 500–700 МПа (твёрдый) | хорошо | Втулки под большую нагрузку, в воде и на воздухе, направляющие и ползуны | Не прирабатывается: нужны закалённая шейка вала и смазка |
| ЛС59-1 | 8,45 | не менее 330 МПа | отлично | Недорогие втулки лёгких узлов, быстро точатся на станках с ЧПУ | Изнашивается быстрее бронзы, подходит для малых нагрузок и скоростей |
| Капролон | 1,15 | 80–88 МПа | отлично | Втулки без смазки при небольших нагрузках, шум и вибрация гасятся | В воде впитывает около 7% влаги и разбухает, рабочая температура до 100 °C |
| POM | 1,41 | 67–68 МПа (предел текучести) | отлично | Точные втулки малых размеров, низкое трение, стабильные размеры | Не стоек к кислотам, не склеивается: втулку запрессовывают |
| Фторопласт-4 | 2,2 | не менее 15–27 МПа | хорошо | Узлы без смазки, химическая среда, температура до 260 °C, самое низкое трение | Течёт под постоянной нагрузкой, плохо отводит тепло |
| Текстолит | 1,35 | не менее 108–142 МПа (ПТ), 137–152 МПа (ПТК) | хорошо | Тяжелонагруженные узлы с грязью и ударами, смазка водой | Впитывает влагу и набухает, плохо отводит тепло |
| PEEK | 1,31 | 98–116 МПа (предел текучести) | отлично | Нагрев до 250 °C, химическая среда, работа без смазки | Один из самых дорогих конструкционных пластиков |
Плотность, прочность и оценки обработки взяты из карточек марок, у каждой из них указан стандарт и источники.
Как выбирать
Нагрузка и скорость скольжения
Пару трения оценивают по произведению давления на скорость скольжения (pv). У бронз со смазкой допустимое pv заметно выше, чем у полимеров без смазки, поэтому нагруженные быстроходные узлы делают бронзовыми.
Смазка
Бронза работает с постоянной или периодической смазкой, полимеры обходятся без неё. Бронзовая втулка в сухом узле быстро изнашивается и задирает вал.
Твёрдость и шероховатость вала
Бронза требует закалённого шлифованного вала, мягкий вал она задирает. Для полимеров достаточно чисто обточенной шейки, но грубая поверхность быстро стирает любой пластик.
Тепловое расширение
Полимер расширяется в несколько раз сильнее стали, поэтому зазор полимерной втулки рассчитывают на рабочий нагрев. Капролон и текстолит ещё и впитывают влагу, размер у них нестабилен.
Посадка
Полимерная втулка после запрессовки сжимается, поэтому отверстие в ней растачивают по месту, уже после запрессовки.
Типичные ошибки
- Ставить бронзовую втулку на незакалённый вал или вал из нержавейки 304: шейка получит задиры.
- Назначить зазор для полимерной втулки как для бронзовой. При нагреве она расширяется внутрь и зажимает вал.
- Брать ненаполненный фторопласт под постоянную нагрузку: он течёт и теряет посадку.
- Использовать капролон в воде и ждать, что размер останется прежним.
Сравнения марок
- Капролон или фторопласт: что выбратьСравнение капролона и фторопласта-4: прочность, трение, рабочая температура, водопоглощение, химстойкость и цена. Когда какой пластик брать.
- Капролон или POM: что выбратьСравнение капролона (ПА6 блочного) и полиацеталя POM: прочность, водопоглощение, точность размеров, трение, обработка и цена.
- Текстолит или капролон: что выбратьСравнение текстолита ПТ и капролона: прочность, теплостойкость, водопоглощение, работа на трение, обработка и где какой материал лучше.
- ЛС59-1 или БрАЖ9-4: что выбратьСравнение латуни ЛС59-1 и бронзы БрАЖ9-4: прочность, износостойкость, антифрикционные свойства, коррозия, обработка и цена.
- PEEK или фторопласт: что выбратьСравнение PEEK и фторопласта-4: прочность, рабочая температура, трение, химстойкость, обработка и цена.