Как снизить трение в парах резина-металл с помощью антифрикционного твердосмазочного покрытия?

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 Modengy занимается разработкой, продажей и нанесением антифрикционных твердосмазочных покрытий (АТСП).

Такие покрытия используются для многих элементов и механизмов, например:

• внутренние поверхности пневмо- и гидроцилиндров
• вращающиеся валы, контактирующие с резиновыми манжетными уплотнениями
• штоки трубопроводной арматуры
• металлические детали насосов
• элементы 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

Основные характеристики АТСП Modengy представлены в таблице 1.

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 до +150 °С…+200 °С в течение 30…60 мин. Конкретные условия зависят от марки покрытия.

Применение антифрикционных твердосмазочных покрытий Modengy в парах трения резина-металл позволяет снизить трение, предотвратить скачкообразное движение и повысить срок эксплуатации всего оборудования.