Применение капролона
Капролон (полиамид-6 блочный) представляет собой продукт анионной полимеризации капролактама по ГОСТ 7850-86, проводимой непосредственно в форме в присутствии щелочных катализаторов и активаторов.
Материал применяется как антифрикционный, электроизоляционный и конструкционный в различных отраслях промышленности. Из него изготавливают блоки, втулки и другие заготовки для дальнейшей механической обработки.
Капролон используют для замены изношенных деталей — подшипников, втулок, поршней, слабонагруженных шестерен, роликов и направляющих. Это позволяет снизить уровень шума, уменьшить износ пар трения и в ряде случаев работать без смазки.
Типы, марки и классификация
Основной материал
В документе рассматривается капролон ПА-6 в виде блоков и втулок различных диаметров и толщин.
Модификации
Производятся следующие модификации:
- окрашенный (черный);
- графитонаполненный;
- маслонаполненный.
Свойства материала
Химическая стойкость
Капролон устойчив к воздействию:
- углеводородов;
- масел;
- спиртов;
- кетонов;
- эфиров;
- щелочей;
- слабых кислот.
Материал не подвержен коррозии, может работать в соленой воде, экологически чист и имеет гигиенический сертификат на контакт с пищевыми продуктами и питьевой водой.
Капролон растворяется в крезолах, фенолах, концентрированных неорганических кислотах, муравьиной и уксусной кислотах.
Эксплуатационные преимущества
- долговечность даже при постоянной механической нагрузке;
- высокая электрическая прочность и хорошие диэлектрические свойства;
- низкий коэффициент трения в паре с металлами;
- высокая способность к приработке;
- возможность работы без смазки в узлах трения;
- хорошее поглощение ударных нагрузок.
Подшипники из капролона при наличии смазки могут работать при окружных скоростях до 15 м/с и удельном давлении до 50 кгс/см². Коэффициент трения по стали и бронзе со смазкой составляет 0,04–0,08.
Основные параметры и физико-механические характеристики
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Внешний вид | Блок от белого до кремового цвета без сколов и раковин, число пор размером не более 1,5 мм на 1000 мм² поверхности блока — не более 15 шт. |
| Плотность, г/см³ | 1,15–1,16 |
| Температура плавления, °С | 215–235 |
| Рабочая температура, °С | От −50 до +120, кратковременно до +180 |
| Теплостойкость по Мартенсу, °С | 75–76 |
| Водопоглощение за 24 часа, % | 0,9–1,2 |
| Твердость по Бринеллю, МПа | 160–190 |
| Модуль упругости при растяжении, МПа | 2300 |
| Разрушающее напряжение при растяжении, МПа | 65–90 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 14 |
| Изгибающее напряжение при прогибе, равном 1,5 толщины образца, МПа | 80 |
| Ударная вязкость по Шарпи на образцах с острым надрезом, кДж/м² | 10 |
| Напряжение при сжатии при установленной 6 % деформации, МПа | 90–100 |
| Температура размягчения при изгибе при напряжении 1,8 МПа, °С | 70–110 |
| Средний коэффициент линейного теплового расширения на 1 °С | 6,6–9,8 × 10⁻⁵ |
| Коэффициент теплопроводности, ккал/м·час | 0,23–0,29 |
| Абразивный износ, г | 0,055 |
| Коэффициент трения по стали | 0,15–0,3 |
| Коэффициент трения по стали со смазкой Литол-24 | 0,06 |
| Диэлектрическая проницаемость при частоте 10 МГц | 3,0–3,3 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 10 МГц | 0,015–0,025 |
| Удельное поверхностное электросопротивление, Ом | 1 × 10¹⁰ – 3,5 × 10¹⁵ |
| Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·м | 2 × 10¹⁴ – 2 × 10¹⁷ |
| Электрическая прочность, кВ/мм | 20–35 |
| Содержание экстрагируемых веществ, % | 2–4 |
| Кислородный индекс, % | 24–25 |
Сравнение с другими конструкционными материалами
| Показатель | Капролон | Полиамид 6 | Полиамид 66 | Текстолит | Фторопласт | Бронза |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Плотность, г/см³ | 1,15–1,16 | 1,13 | 1,14 | 1,3–1,4 | 2,14–2,26 | 7,5–8,9 |
| Твердость по Бринеллю, кгс/мм² | 13–15 | 5–8 | 8–10 | 25–30 | 3–4 | 60–75 |
| Ударная вязкость без надреза, кДж/м² | 120–150 | 100–130 | 90–95 | 30–35 | 100 | 100–160 |
| Температурный диапазон эксплуатации, °С | −50…+120 | −30…+105 | −30…+105 | −60…+105 | −120…+260 | — |
Типовые области применения
Примеры использования в станкостроении
| Оборудование | Примеры деталей из капролона |
|---|---|
| Токарно-винторезные, токарно-револьверные, карусельные, координатно-расточные, фрезерные, шлицефрезные и продольно-строгальные станки | Втулки перемещения суппорта, зубчатые колеса распредвала, венцы червячных редукторов, маточные гайки поперечных суппортов, подвижные направляющие, шестерни коробки скоростей, червячные колеса привода, вкладыши в узлах трения, вкладыши шпинделя |
| Зуборезные станки | Наделки направляющих клиньев, салазки, втулки, шестерни |
| Автоматы для мойки бутылок, розлива и укупорки жидкостей, нанесения этикеток | Подшипники скольжения, звездочки, шестерни, плиты отбойные, ребра, ролики, пробки, шнеки, колокольчики, роликовая опора штока |
| Станки глубокого сверления и расточки | Направляющие сверлильных и расточных головок, вкладыши, кондукторные втулки, начинка в стеблевые люнеты |
| Оборудование для РТИ | Втулки узлов трения, вкладыши, планки, шестерни, детали уплотнения, ползуны |
| Ткацкие и прядильно-ниточные машины | Направляющие ролики челнока, челноки, шестерни |
Применение в пищевой промышленности
| Оборудование | Примеры деталей |
|---|---|
| Разливочно-укупорочные аппараты | Роликовая опора штока, шнек, звездочки, шестерни, колокольчики, подшипники скольжения, втулки |
| Этикетировочные машины | Шестерни, звездочки, плиты отбойные, ребра, пробки |
| Транспортеры и рольганги | Ролики, подшипники скольжения |
| Оборудование для производства макарон, мороженого, мясного фарша, кондитерских изделий, пельменей | Фильеры, шнеки, выталкивающий барабан, штампы, зубчатые и червячные колеса, втулки |
| Оборудование для переработки мяса | Разделочные доски, ролики, подшипники, пакет куттерных ножей |
| Закаточные машины | Валики |
| Сепараторы, насосы | Уплотнительные кольца, манжетодержатели, подшипники скольжения |
| Тележки, вагонетки, делители, гидравлические тележки | Вкладыши упорных и направляющих колес, колеса и ступицы колес, ролики |
| Кран-балки, краны | Колеса кран-балок, вкладыши, ролики, колеса с шарикоподшипниками и обоймы |
Технические требования
Материал сочетает высокую механическую прочность, низкий коэффициент трения, химическую стойкость и хорошие диэлектрические параметры. Изделия из капролона в ряде случаев экономически выгоднее бронзовых аналогов и дешевле их в 10–12 раз.
При длительном хранении полиамид-6 блочный может окисляться кислородом воздуха с образованием перекисных групп в макромолекулах. Ионизирующее облучение вызывает сшивание молекул полиамида-6, уменьшая его кристалличность.
При длительном воздействии влажного воздуха или воды капролон может поглощать до 1–4 % влаги. При этом ударная вязкость увеличивается в несколько раз, а твердость поверхности несколько снижается.
Методы испытаний
На представленных листах приведены ссылки на методы испытаний по следующим стандартам:
- ГОСТ 11262 — определение разрушающего напряжения при растяжении и относительного удлинения;
- ГОСТ 4648 — определение изгибающего напряжения;
- ГОСТ 4647 — ударная вязкость по Шарпи;
- ГОСТ 4651 — напряжение при сжатии при заданной деформации;
- ГОСТ 4670 — твердость;
- ГОСТ 11629 — коэффициент трения и интенсивность изнашивания;
- ГОСТ 11012 — абразивный износ.
Условные обозначения
На представленных страницах формализованная схема условного обозначения изделий не приведена. В практике поставки обычно указывают материал, модификацию, форму заготовки и размеры, например блок, втулка или стержень нужного диаметра, толщины и длины по ТУ BY 190526813.001-2015.
Маркировка, упаковка, хранение
На доступных страницах отдельный раздел о маркировке и упаковке не приведен. При заказе рекомендуется уточнять у производителя или поставщика размеры блока, втулки или стержня, цвет, наличие модификации и условия складского хранения.
Гарантии изготовителя
Раздел о гарантиях изготовителя на представленных листах отсутствует. Для поставки и закупки рекомендуется запрашивать паспорт качества и подтверждение соответствия ТУ BY 190526813.001-2015 у конкретного производителя.
Рекомендации по механической обработке
Капролон обрабатывается на обычных металлообрабатывающих станках, но из-за низкой теплопроводности и сравнительно низкой температуры плавления требуется эффективный теплоотвод.
Общие рекомендации
- Режущие кромки инструмента должны быть хорошо заточены.
- Следует обеспечить хорошее удаление стружки.
- При большом тепловыделении необходимо охлаждение, например при сверлении.
- Для снятия внутренних напряжений и предотвращения растрескивания крупных изделий сложную обработку рекомендуется разделять на простые операции, между которыми материал выдерживают в воде 48 часов.
- Блоки капролона в холодное время года допускаются к обработке только после 5 дней выдержки в теплом помещении.
Токарная обработка
- Задний угол α — 5–15°;
- передний угол γ — 0–10°;
- главный угол η — 0–45°;
- скорость резания — 200–500 м/мин;
- подача — 0,05–0,5 мм/оборот.
Фрезерование
- Задний угол α — 5–15°;
- передний угол γ — 0–15°;
- скорость резания — 200–500 м/мин;
- подача — до 0,05 мм/зуб.
Сверление
- Задний угол α — 10–15°;
- передний угол γ — 3–5°;
- главный угол η — 90–120°;
- скорость резания — 50–100 м/мин;
- подача — 0,1–0,3 мм/оборот.
Для отверстий больших диаметров рекомендуется последовательное сверление. Например, для отверстия 50 мм сначала выполняют сверление меньшими диаметрами — например, 12 и 25 мм — с последующим увеличением.
Резание
Для разрезания заготовок из капролона применяют ленточные, циркулярные или ножовочные пилы с относительно большим шагом зубьев.
| Инструмент | Основные параметры |
|---|---|
| Циркулярная пила | Задний угол 10–15°, передний угол 0–15°, шаг зубьев 8–45 мм, скорость резания 1000–3000 м/мин |
| Ленточная пила | Задний угол 25–40°, передний угол 0–8°, шаг зубьев 4–10 мм, скорость резания 50–500 м/мин |
Ссылочные нормативные документы
| Обозначение | Назначение |
|---|---|
| ГОСТ 7850-86 | Капролактам для получения полиамида-6 |
| ГОСТ 11262 | Испытания при растяжении |
| ГОСТ 4648 | Испытания на статический изгиб |
| ГОСТ 4647 | Ударная вязкость по Шарпи |
| ГОСТ 4651 | Испытания на сжатие |
| ГОСТ 4670 | Определение твердости |
| ГОСТ 11012 | Определение абразивного износа |
| ГОСТ 11629 | Определение коэффициента трения и износа |