Маслонаполненный полиамид
По совокупности антифрикционных характеристик это наиболее востребованная модификация полиамида для узлов скольжения в условиях ограниченного или полностью исключённого смазывания.
Технические характеристики
В качестве наполнителя применяется препарат СМ015 — низкотемпературное масло с органическим красителем; смазка вводится на стадии анионной полимеризации ε-капролактама и распределяется гомогенно по всему объёму заготовки. Ключевые физико-механические показатели:
Коэффициент трения по стали — 0,19 (в 2,5–3 раза ниже, чем у чистого ПА-6)
Предел текучести при растяжении — 60–70 МПа (сопоставим с чистым ПА-6)
Рабочая температура — от –40 °C до +100 °C
Водопоглощение за 24 часа — менее 1% (ниже, чем у стандартного капролона, за счёт гидрофобного эффекта маслянистых добавок).
Равновесное водопоглощение составляет 4–5% против 7–9% у чистого ПА-6.
Износостойкость — ресурс подшипника скольжения в 5 раз выше по сравнению с чистым ПА-6 и в 25 раз — по сравнению с бронзой БрОЦС
Стандартные заготовки — стержни диаметром 10–815 мм, пластины толщиной 3–300 мм, втулки с наружным диаметром до 900 мм
Принципиальное отличие маслонаполненной системы от поверхностного нанесения смазки состоит в том, что смазывающий слой постоянно мигрирует к зоне контакта по мере износа материала и не вымывается, не высыхает и не удаляется при мехобработке.
Промышленное применение
Маслонаполненный полиамид занял прочную нишу там, где конструкция физически не допускает периодического шприцевания узла: закрытые конвейерные системы в пищевой и фармацевтической промышленности, направляющие и ролики упаковочных линий, подшипники скольжения кранового оборудования в сталелитейных цехах. В пищевой отрасли материал имеет особое значение: он допущен к контакту с продовольственным сырьём (специальные марки (Food Grade), содержащие синтетические масла с допуском FDA), а требование исключить попадание смазки в продукт закрывает вопрос о применении бронзовых подшипников с набивкой солидолом.
В нефтегазовом и горнодобывающем оборудовании втулки и направляющие из ПА-6-МСЛ устанавливаются в приводах, работающих при абразивных загрязнениях среды. Здесь антифрикционный эффект наполнителя работает совместно с природной упругостью полиамида: кратковременное вдавливание абразивных частиц в поверхность детали не приводит к катастрофическому шаржированию металлического контртела — пластик «поглощает» частицы в поверхностный слой и не царапает вал.
Плюсы и минусы
Преимущества:
самосмазывание в течение всего срока службы без внешнего обслуживания узла;
коэффициент трения 0,19 — лучший показатель среди незаполненных и маслонаполненных полиамидов, без дополнительных добавок графита или MoS₂;
пониженное водопоглощение по сравнению с чистым ПА-6 — размерная стабильность детали выше в условиях переменной влажности;
допуск к контакту с пищевыми продуктами при применении сертифицированного масла-наполнителя;
сохранение диэлектрических и механических свойств базового ПА-6 при значительном улучшении антифрикционных характеристик.
Ограничения и риски:
рабочая температура ограничена +100 °C: выше этого порога не только размягчается матрица ПА-6, но и начинается миграция масла из структуры с потерей смазывающего эффекта;
прочность при растяжении и модуль упругости практически идентичны чистому ПА-6 — ошибочно считать маслонаполненную модификацию более прочной; это улучшение антифрикционных, а не силовых характеристик;
в условиях сильного водяного потока (промывочные системы, открытые гидравлические лотки) часть наполнителя постепенно вымывается из поверхностного слоя — ресурс в таких условиях ниже паспортного.
Совет технолога ООО АВТЭКС
Маслонаполненный полиамид — материал, который чаще всего выбирают «на запас», когда конструктор не уверен в стабильности внешней смазки. Это разумная стратегия, однако у неё есть практический нюанс: из-за присутствия масла в структуре адгезия клеевых соединений и качество окраски деталей из ПА-6-МСЛ значительно хуже, чем у стандартного капролона. Если деталь должна монтироваться с клеевой фиксацией или требует маркировки — материал нужно менять ещё на этапе проектирования.
При мехобработке маслонаполненного капролона ведёт себя мягче стандартного ПА-6: поверхность получается чище, инструмент изнашивается медленнее. Стружка в зоне резания благодаря встроенной смазке становится более короткой и ломкой. Она не налипает на резец и значительно реже наматывается на патрон, чем длинная сливная стружка чистого ПА-6, что делает мехобработку более комфортной. Посадки рассчитываются с теми же поправками на тепловое расширение, что и для чистого ПА-6: коэффициент линейного теплового расширения наполнитель практически не меняет.