В машиностроительной отрасли достаточно распространены пары трения резина-металл. Они используются в манжетных уплотнениях вращающихся валов, кольцевых уплотнениях трубопроводной арматуры, винтовых и погружных насосах, пневмоприводах и иных уплотнительных устройствах.
При работе и эксплуатации подобных узлов необходимо максимально снизить коэффициент трения и одновременно обеспечить их необходимый ресурс и герметичность. При выполнении данных задач неизбежны снижение долговечности материалов и значительные потери на преодоление силы трения.
Это происходит из-за максимально плотного прилегания резиновых уплотнителей к сопряженным металлическим элементам за счет предварительного поджатия и поджатия рабочим давлением, которые не допускают зазора и утечек при движении.
Особенности эксплуатации и трения пары резина-металл
Согласно молекулярно-механической теории, коэффициент трения состоит из двух компонент: механической и молекулярной. Первая из них обусловлена зацеплением микронеровностей поверхностей и их деформацией. Вторая вызвана наличием сил притяжения между молекулами.
В системах трения резина-металл преобладает механическая составляющая. Для ее снижения необходимо улучишь качество поверхности. Это достигается различными способами финишной обработки: механическими, химическими, электрохимическими или электролитно-плазменными.
Однако с улучшением качества обработки одновременно растет площадь соприкосновения контактирующих поверхностей, а, значит, и молекулярная составляющая коэффициента трения.
При работе уплотнений отмечается нежелательная особенность: в состоянии покоя резина прилипает к металлическим поверхностям, поэтому при страгивании с места коэффициент трения достигает значений f=1,0…1,2 и требуются достаточные усилия. Прилипание резиновых манжет ведет к дальнейшей деформации острой запирающей кромки. В результате повреждения и местного защемления уплотнения они часто разрываются, и происходит прорыв рабочей среды.
Уплотнение сопряженных поверхностей только за счет высоких контактных давлений приводит к их быстрому износу, снижению герметичности и более скорому их выходу из строя. В таких случаях необходимо использовать смазочные материалы.
Таким образом, задача выбора смазок должна решаться в комплексе с учетом специфики эксплуатации пар трения и процессов их изнашивания.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия Modengy – инновационное решение для снижения трения и преждевременного износа резиновых уплотнений.
Критерии выбора и характеристики АТСП
Компания "Моденжи" занимается разработкой, продажей и нанесением антифрикционных твердосмазочных покрытий (АТСП).
Такие покрытия используются для многих элементов и механизмов, например:
- Внутренних поверхностей пневмо- и гидроцилиндров
- Вращающихся валов, контактирующих с резиновыми манжетными уплотнениями
- Штоков трубопроводной арматуры
- Металлических деталей насосов
- Элементов торцовых уплотнений
АТСП отлично справляются с основной задачей по снижению трения и износа. Дополнительно они предотвращают скачкообразное движение и защищают от коррозии.
Принцип работы антифрикционных твердосмазочных покрытий
Использование АТСП полностью заменяет применение пластичных или иных видов смазок. Формируемый покрытием антифрикционный разделительный слой устойчив к внешним факторам, не выдавливается из зоны контакта под действием нагрузки и давления рабочей среды.
Технология антифрикционных твердосмазочных покрытий позволяет формировать на металлической поверхности тонкий композиционный слой толщиной около 5-25 мкм. Он представляет собой полимерную матрицу, в которой содержатся высокодисперсные частицы твердого смазочного материала (ПТФЭ, графита, дисульфида молибдена и других).
АТСП выполняет две основные функции:
- Выравнивает микрогеометрию поверхности и повышает ее опорную площадь. В итоге значительно снижается коэффициент трения за счет ослабления его механической составляющей
- Создает между резиной и металлом разделительный слой, препятствующий прилипанию. Коэффициент трения в этом случае снижается из-за уменьшения его молекулярной составляющей
Описание и основные характеристики наиболее популярных АТСП MODENGY
Покрытие MODENGY 1006 серо-черного полуматового цвета изготовлено на основе дисульфида молибдена и графита. Этот материал работает в диапазоне температур от -70 до +315 °С, обеспечивает минимальный (до 0,03) коэффициент трения, выдерживает до 191 тыс. циклов в испытаниях на износостойкость по ASTM D2714 и 300 ч в камере соляного тумана при испытаниях на защиту от коррозии по ISO R 1456.
АТСП MODENGY 1010 на основе ПТФЭ черного цвета с глянцевой поверхностью. Температурный диапазон эксплуатации - от -70 до +250 °С. Обеспечивает великолепную защиту от коррозии (500 ч в камере соляного тумана).
Покрытие MODENGY 1011 серебристого цвета также изготовлено на основе ПТФЭ. При температурах эксплуатации от -70 до +250 °С оно обеспечивает коэффициент трения до 0,08, показывает хорошую износостойкость и характеризуется отличными антикоррозионными свойствами.
MODENGY 1014 серого матового цвета содержит в составе дисульфид молибдена в сочетании с ПТФЭ. Коэффициенте трения до 0,04 покрытие выдерживает 290 тыс. циклов испытаний на износостойкость и 350 часов в соляном тумане.
Основные преимущества покрытий MODENGY
Использование антифрикционных твердосмазочных покрытий MODENGY для резинометаллических уплотнений позволяет оптимизировать конструкцию и получить ряд преимуществ:
- Снижение себестоимости за счет использования обычных сталей вместо нержавеющих
- Простота нанесения покрытия
- Снижение себестоимости за счет отсутствия необходимости дорогостоящей финишной обработки поверхности
- Предотвращение скачкообразного движения
- Эффективное снижение трения, за счет чего снижается износ
- Высокие антиадгезионные свойства, за счет которых предотвращается прилипание резины и повреждения при страгивании
- Повышение герметичности за счет выравнивания микрогеометрии металлической поверхности
- Сухая смазка, которая может работать в условиях запыленности и загрязнений
Нанесение и полимеризация покрытия
Поверхности под покрытие нет необходимости дополнительно обрабатывать. Достаточно их очистить и обезжирить. Также не предъявляется высоких требований по шероховатости – допускается Ra = 0,8 мкм и более.
Нанесение АТСП осуществляется путем распыления жидкого состава на подготовленную поверхность. Полимеризация состава занимает около 10 минут, после чего обработанную деталь можно перемещать без риска повреждения покрытия. Покрытие набирает полную прочность при нагреве
Применение антифрикционных твердосмазочных покрытий Modengy в парах трения резина-металл позволяет снизить трение, предотвратить скачкообразное движение и повысить срок эксплуатации всего оборудования.
