Фторопластовые стержни: размеры, марки и механические свойства
Фторопластовые стержни изделия цилиндрического сечения, получаемые механической обработкой (точением) из заготовок или прямым прессованием с последующим спеканием. Основной материал фторопласт-4 (ПТФЭ, политетрафторэтилен), обладающий химической инертностью к большинству агрессивных сред и низким коэффициентом трения. Стержни применяются в узлах трения, уплотнениях и электроизоляции, работающих в контакте с кислотами, щелочами, органическими растворителями и окислителями.
Типоразмеры и допуски
Диаметр стержней из фторопласта-4 варьируется от 5 до 200 мм. Длина поставляемых прутков от 1000 до 2000 мм. Допуски на диаметр регламентируются ГОСТ 10007-80 и ТУ 6-05-810-88:
- для диаметров от 5 до 30 мм допуск h11 (от 0,09 до 0,13 мм);
- для диаметров от 32 до 80 мм допуск h12 (от 0,15 до 0,30 мм);
- для диаметров от 85 до 200 мм допуск h13 (от 0,22 до 0,46 мм).
Отклонение от прямолинейности не превышает 2 мм на 1 м длины. Овальность в пределах половины допуска на диаметр.
Марки и модификации
Помимо базового ПТФЭ (фторопласт-4), выпускаются стержни из наполненных композиций для специфических условий эксплуатации:
- Ф4К20 с 20% кокса, повышенная износостойкость, работа в сухом трении;
- Ф4С15 с 15% стекловолокна, сниженная ползучесть, повышенная жёсткость;
- Ф4Б с бронзовым наполнителем, теплопроводность до 0,8 Вт/(мК), работа в масляной среде;
- Ф4УВ с углеродным волокном, антифрикционные свойства в вакууме и криогенных средах.
Физико-механические характеристики
| Параметр | Ф4 (ПТФЭ) | Ф4К20 | Ф4С15 | Ф4Б |
|---|---|---|---|---|
| Плотность, г/см | от 2,14 до 2,20 | от 2,10 до 2,16 | от 2,22 до 2,28 | от 2,60 до 2,80 |
| Предел прочности при растяжении, МПа | от 20 до 36 | от 14 до 20 | от 16 до 22 | от 12 до 18 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | от 250 до 500 | от 100 до 200 | от 80 до 150 | от 60 до 120 |
| Твёрдость по Шору D | от 50 до 65 | от 60 до 70 | от 65 до 75 | от 55 до 65 |
| Коэффициент трения по стали (сухой) | от 0,04 до 0,08 | от 0,06 до 0,12 | от 0,08 до 0,15 | от 0,05 до 0,10 |
Области применения
Фторопластовые стержни востребованы в химическом машиностроении, нефтегазовой отрасли, пищевой промышленности и электротехнике. Типовые узлы и детали, изготавливаемые из прутков:
- уплотнительные кольца и манжеты для насосов, перекачивающих агрессивные жидкости;
- подшипники скольжения и втулки в сушильных барабанах, центрифугах и мешалках;
- седла и направляющие клапанов в арматуре трубопроводов;
- изоляторы и проходные втулки в высоковольтных трансформаторах и распределительных устройствах;
- направляющие и ролики в конвейерных системах пищевых производств.
Температурный диапазон и химическая стойкость
Рабочая температура фторопластовых стержней из ПТФЭ составляет от 60 до +260 C. Кратковременно (до 2 часов) допускается нагрев до +300 C. Материал стоек к воздействию концентрированной серной кислоты (до 98%), азотной кислоты (до 70%), соляной кислоты, плавиковой кислоты, едкого натра, хлора, брома и большинства органических растворителей. Разрушение происходит под действием расплавленных щелочных металлов, фтора и трифторида хлора при повышенных температурах.
Вопросы и ответы
Какой допуск на диаметр фторопластового стержня 50 мм?
Для диаметра 50 мм действует допуск h12: от 0,15 до 0,30 мм. Фактический диаметр лежит в пределах от 49,70 до 49,85 мм.
Можно ли использовать фторопластовые стержни в вакуумных системах?
Да, ПТФЭ и наполненные композиции (особенно Ф4УВ) применяются в вакууме до 10 мм рт. ст. при температурах от 60 до +200 C. Газовыделение материала минимально.
Чем отличается стержень из Ф4К20 от Ф4С15 по износостойкости?
Ф4К20 с коксовым наполнителем демонстрирует в 23 раза меньший износ при сухом трении по стали. Ф4С15 со стекловолокном жёстче, но быстрее истирает контртело.
Какой максимальный диаметр стержня из фторопласта-4?
По ГОСТ 10007-80 максимальный диаметр 200 мм. По ТУ возможно изготовление стержней до 300 мм под заказ с увеличенными допусками.