Когда нужно заменить металлический узел полимерным, первый порыв – найти «самый прочный» материал. Но в инженерной практике абсолютного чемпиона нет. Пластик, который выдержит удар кувалды, может моментально стереться в узле трения, и наоборот. Выбор материала – это всегда точечное сопоставление условий работы детали с физикой конкретного полимера. Мы проконсультировались на официальном интернет-ресурсе Электропласт, поставщика инженерных пластиков.
Разбираемся с характером нагрузок
Чтобы деталь не развалилась в первые же часы работы, нужно четко понимать, как именно ее будут нагружать. Условная “прочность”, в зависимости от задачи, может быть:
- Ударной вязкостью (сопротивлением ударам). Нужна корпусам оборудования, защитным кожухам и деталям, которые работают на улице или в цехах с риском механических повреждений. Здесь твердость материала уходит на второй план: пластик должен быть вязким, чтобы амортизировать удар, а не колоться, как стекло.
- Усталостной прочностью и стойкостью к изгибам. Критична для подвижных элементов, пружинящих деталей, клипс и динамически нагруженных узлов. Материал должен выдерживать миллионы циклов деформации без появления микротрещин.
- Стойкость к истиранию (антифрикционные свойства). Главное требование для шестерен, втулок, направляющих и подшипников скольжения. Пластик должен иметь низкий коэффициент трения, чтобы узел мог стабильно работать на высоких оборотах и желательно вообще без постоянной жидкой смазки.
Видов пластиков сотни: есть полиацеталь, полиэфирефиркетон (PEEK), полиуретаны различной твердости, сверхвысокомолекулярный полиэтилен и еще десятки композитов с добавлением графита, углеволокна или дисульфида молибдена. Но большая часть деталей в машиностроении приходится на несколько.
Для средних нагрузок и корпусов – АБС и полипропилен
Это доступное сырье для массовых деталей, но у них совершенно разная физика. Из-за этого неспециалисты часто спорят, что крепче полипропилен или АБС-пластик, хотя у них просто разные задачи. АБС-пластик жесткий, формостабильный и прочный на допуск размеров. Из него льют точные приборные панели и кожухи. Полипропилен мягче, но он практически вечный там, где есть постоянные изгибы (например, встроенные пластиковые петли), и совершенно не боится агрессивной химии.
Для жестких условий и ударов – поликарбонат (PC)
Твердый, жесткий полимер с колоссальной ударной вязкостью. Из него делают прозрачные защитные экраны для фрезерных станков и антивандальные корпуса. Там, где обычный пластик разлетится на осколки, поликарбонат максимум получит царапину.
Для узлов трения – капролон (Полиамид-6) и полиацеталь (POM)
Это главные заменители бронзы и стали в редукторах и приводных механизмах. Они износостойкие, отлично гасят вибрацию и обладают эффектом самосмазывания. Шестерня из капролона работает в паре со стальным валом тише и практически не изнашивает сам металл.
