Накіроўвальныя кольцы з'яўляюцца асноўнымі кампанентамі гідраўлічных і пнеўматычных сістэм, у першую чаргу забяспечваючы падтрымку і дакладнае кіраўніцтва. Яны забяспечваюць плаўную працу зваротна-паступальных кампанентаў, такіх як поршні і штокі поршняў, прадухіляючы пры гэтым непасрэдны кантакт металу з металам, эфектыўна зніжаючы трэнне і знос. Іх характарыстыкі непасрэдна ўплываюць на эфектыўнасць працы, тэрмін службы і надзейнасць усёй сістэмы абсталявання. Сярод розных інжынерных матэрыялаў кампазітны матэрыял, які складаецца з політэтрафторэтылену (ПТФЭ), узмоцненага шкловалакном, стаў пераважным выбарам для высакаякасных накіроўвальных кольцаў у экстрэмальных умовах працы дзякуючы сваім выдатным комплексным характарыстыкам.
Політэтрафторэтылен (ПТФЭ), вядомы як «Кароль пластыка», — гэта высокапрадукцыйны фторпалімер. Ён валодае ўнікальнай хімічнай стабільнасцю, устойлівы да карозіі ад моцных кіслот, моцных шчолачаў, акісляльнікаў і большасці арганічных растваральнікаў. Ён мае надзвычай нізкі каэфіцыент трэння (звычайна ад 0,05 да 0,10), выдатную ўстойлівасць да высокіх і нізкіх тэмператур (дыяпазон рабочых тэмператур ад -100°C да 260°C) і добрыя электраізаляцыйныя ўласцівасці. Аднак чысты ПТФЭ таксама мае некаторыя ўласцівыя недахопы, такія як нізкая ўстойлівасць да паўзучасці, недастатковая зносаўстойлівасць, нізкая цеплаправоднасць і абмежаваная механічная трываласць.
Каб пераадолець гэтыя абмежаванні, у якасці армуючых напаўняльнікаў у матрыцу ПТФЭ ўводзяцца шкляныя валокны. Даданне шкляных валокнаў значна паляпшае агульныя характарыстыкі матэрыялу: значна паляпшаецца зносаўстойлівасць, прычым шкляныя валокны ўтвараюць армуючы каркас, які эфектыўна супрацьстаіць трэнню; істотна павялічваецца механічная трываласць, у тым ліку трываласць на сціск, цвёрдасць і грузападымальнасць; паляпшаецца цеплаправоднасць, што дапамагае рассейваць цяпло трэння і прадухіляе назапашванне цяпла; а каэфіцыент цеплавога пашырэння зніжаецца, што павышае стабільнасць памераў і мінімізуе дэфармацыю, выкліканую ваганнямі тэмпературы.
Гэты кампазітны матэрыял цалкам выкарыстоўвае сінергічны эфект: матрыца PTFE забяспечвае самазмазвальныя ўласцівасці і хімічную стабільнасць, а шкляныя валокны спрыяюць механічнаму ўзмацненню. Атрыманы прадукт захоўвае характарыстыкі нізкага трэння PTFE, атрымліваючы пры гэтым палепшаныя механічныя ўласцівасці, што дазваляе яму адпавядаць патрабаванням больш суровых умоў эксплуатацыі. Напрыклад, у параўнанні з чыстым PTFE, кампазіт з 25% утрыманнем шкловалакна дэманструе значныя паляпшэнні: каэфіцыент трэння зніжаецца прыблізна на 20-40% (да 0,08-0,12), зносаўстойлівасць паляпшаецца ў некалькі сотняў разоў (да надзвычай нізкай хуткасці каля 0,0002 г/г), трываласць на сціск павялічваецца прыблізна на 130% (дасягаючы 39,2 МПа), а цеплаправоднасць павышаецца прыблізна на 227% (дасягаючы 1,21 ккал/м·г·°C), пры гэтым захоўваецца той жа шырокі дыяпазон рабочых тэмператур (ад -100°C да 260°C).
Накіроўвальныя кольцавыя кольцы з ПТФЭ, узмоцненыя шкловалакном, дэманструюць шматлікія перавагі ў прадукцыйнасці дзякуючы ўнікальнаму спалучэнню матэрыялаў, што робіць іх незаменнымі ключавымі кампанентамі ў шматлікіх сферах прымянення. Іх выключная зносаўстойлівасць і працяглы тэрмін службы з'яўляюцца аднымі з найбольш прыкметных пераваг. Зносаўстойлівасць накіроўвальных кольцаў з ПТФЭ, узмоцненых шкловалакном, у сотні разоў вышэйшая, чым у чыстага ПТФЭ, а тэрмін службы перавышае 8000 гадзін пры пэўных умовах. Напрыклад, у азотных кампрэсарах тэрмін іх службы можа быць да шасці разоў даўжэйшы, чым у звычайных матэрыялаў. Яны таксама дэманструюць высокую тэрмічную стабільнасць і палепшаную цеплаправоднасць. Даданне шкловалакна значна павышае цеплаправоднасць кампазіта, што дазваляе працаваць на больш высокіх хуткасцях і нагрузках. Матэрыял захоўвае стабільную прадукцыйнасць у шырокім дыяпазоне тэмператур ад -100°C да 260°C, адаптуючыся да экстрэмальных тэмпературных умоў. Акрамя таго, яны забяспечваюць нізкае трэнне і самазмазвальныя ўласцівасці. Нават ва ўмовах змазкі без алею накіроўвальныя кольцы на аснове ПТФЭ падтрымліваюць нізкі каэфіцыент трэння. Дзякуючы інавацыйнай канструкцыі мікрапорыстага рэзервуара для алею, каэфіцыент трэння можа быць зніжаны да 60% у параўнанні з гладкай паверхняй, што забяспечвае больш плаўны зваротна-паступальны рух. Акрамя таго, яны забяспечваюць высокую трываласць на сціск і супраціў паўзучасці. Армаванне шкловалакном значна павялічвае трываласць накіроўвальнага кольца на сціск і паляпшае супраціў паўзучасці амаль у тры разы, што дазваляе яму вытрымліваць працоўны ціск да 35 МПа. Нарэшце, яны захоўваюць выдатную хімічную ўстойлівасць і каразійную стойкасць. Захоўваючы ўласцівую PTFE хімічную стабільнасць, яны ўстойлівыя да моцных кіслот, моцных шчолачаў, акісляльнікаў і арганічных растваральнікаў, што робіць іх прыдатнымі для выкарыстання ў агрэсіўных асяроддзях.
Гэтыя накіроўвальныя кольцы знаходзяць шырокае прымяненне ў розных галінах прамысловасці. У цяжкай прамысловасці і машынабудаўнічым абсталяванні, такім як гідраўлічныя сістэмы высокага ціску, экскаватары, краны і машыны для ліцця пад ціскам, яны выкарыстоўваюцца для накіравання поршняў і штокаў поршняў у гідраўлічных цыліндрах, вытрымліваючы вялікія нагрузкі і змяншаючы трэнне і знос. У кампрэсарах і вакуумным абсталяванні, асабліва ў безмасляных змазвальных кампрэсарах (асабліва азотных кампрэсарах), яны вырашаюць праблемы кароткага тэрміну службы традыцыйных матэрыялаў, значна зніжаючы выдаткі на абслугоўванне і час прастою. У аэракасмічнай і ваеннай тэхніцы яны выкарыстоўваюцца ў шасі самалётаў, ракетных паскаральніках і сістэмах прывадаў касмічных апаратаў, дзе яны адаптуюцца да экстрэмальных тэмператур, высокага вакууму і моцнай вібрацыі. У харчовай і фармацэўтычнай прамысловасці, выкарыстоўваючы нетаксічныя, безгустоўныя ўласцівасці PTFE і адпаведнасць патрабаванням харчовай якасці, яны выкарыстоўваюцца ў машынах для перапрацоўкі харчовых прадуктаў і фармацэўтычным абсталяванні для задавальнення высокіх стандартаў гігіены і чысціні. У аўтамабільнай прамысловасці яны выкарыстоўваюцца ў аўтамабільных амартызатарах, сістэмах счаплення і гідраўзмацняльніках руля, забяспечваючы плаўны зваротна-паступальны рух, змяншаючы трэнне і шум, а таксама павышаючы камфорт язды і надзейнасць сістэмы. Патрабаванні да прадукцыйнасці і ўклад накіроўвальных кольцаў адрозніваюцца ў залежнасці ад сектара: машынабудаўнічая прамысловасць патрабуе высокай устойлівасці да ціску, устойлівасці да экструзіі і зносаўстойлівасці для падаўжэння тэрміну службы гідраўлічных цыліндраў і зніжэння ўцечак; кампрэсары патрабуюць самазмазвання, нізкага трэння і цеплаўстойлівасці для значнага павелічэння тэрміну службы і меншага абслугоўвання; аэракасмічная прамысловасць патрабуе тэрмічнай стабільнасці і нізкага газаўтварэння для надзейнага прывада і зніжэння рызыкі паломак; харчовая і фармацэўтычная прамысловасць патрабуе хімічнай устойлівасці і адпаведнасці харчовым нормам, каб пазбегнуць забруджвання і адпавядаць гігіенічным стандартам; а аўтамабільная прамысловасць абапіраецца на зносаўстойлівасць, нізкае трэнне і супраціўленне паўзучасці для павышэння камфорту і меншага абслугоўвання.
Карацей кажучы, PTFE з накіроўвальнымі кольцамі са шкловалакна ўяўляюць сабой ідэальнае спалучэнне навукі аб палімерных матэрыялах і прамысловага прымянення. Спалучаючы выключную хімічную стабільнасць і самазмазвальныя ўласцівасці PTFE з механічнымі паляпшэннямі, якія забяспечваюць шкловалакно, гэты кампазітны матэрыял паспяхова пераадольвае абмежаванні чыстага PTFE з пункту гледжання зносаўстойлівасці, супраціўлення паўзучасці і цеплаправоднасці, ствараючы высокапрадукцыйны інжынерны матэрыял, прыдатны для складаных умоў працы. На ўзроўні прамысловага прымянення PTFE з накіроўвальнымі кольцамі са шкловалакна сталі асноўнымі кампанентамі ў многіх крытычна важных галінах, забяспечваючы неабходную падтрымку для эфектыўнай і надзейнай працы сучаснага механічнага абсталявання. З пастаянным развіццём новых матэрыяльных тэхналогій і вытворчых працэсаў гэты кампазітны матэрыял будзе працягваць развівацца, закладваючы трывалую аснову для будучых прамысловых інавацый і застаючыся матэрыялам выбару для інжынераў, якія вырашаюць тэхнічныя праблемы.
Час публікацыі: 26 жніўня 2025 г.