Графитонаполненный капролон: свойства и детали из него

Графит меняет трение меньше, чем принято думать

ПА 6-МГ по описанию ПАО «Метафракс» это блочный полиамид 6, модифицированный графитом: тот же литой капролон, только с мелким графитом в объёме, отсюда серый или чёрный цвет заготовки. Графит работает как твёрдая смазка: при износе поверхности частицы выходят в зону контакта и снижают трение по стали.

В справочных данных производителя (документ просмотрен 20.10.2026) коэффициент трения по стали у обычного ПА 6 равен 0,23–0,33, у ПА 6-МГ 0,20–0,25. Разница есть, но она измеряется десятыми долями, а не разами. Если продавец обещает трение «в два-три раза ниже обычного капролона», такую цифру стоит сверить с паспортом его материала: у марок общего назначения её не видно.

Главный выигрыш от графита проявляется в сухом узле, где смазку подать нельзя или она смывается. Там стабильное трение без схватывания и чуть меньший нагрев важнее абсолютного значения коэффициента. В узле с постоянной масляной плёнкой разница между ПА 6 и ПА 6-МГ почти исчезает. Остальные марки литого полиамида подбирают по назначению среди материалов группы капролон и инженерные пластики.

Чем графитонаполненный капролон отличается от обычного?

Графитонаполненный капролон ПА 6-МГ отличается от обычного ПА 6 мелким графитом в объёме. По данным производителя коэффициент трения по стали у него 0,20–0,25 против 0,23–0,33, водопоглощение за сутки 1,0–1,5 % против 1,5–2,0 %, теплопроводность выше примерно на треть. Взамен он хрупче: ударная вязкость без надреза около 40 кДж/м², тогда как образцы ПА 6 не разрушаются.

Паспортные числа ПА 6-МГ рядом с обычным ПА 6

Сводка ниже взята из справочной таблицы того же производителя. Это ориентир для марок общего назначения; марку и документ на партию фиксируют в КП.

Из таблицы следуют три практических вывода. ПА 6-МГ жёстче и немного твёрже, поэтому лучше держит форму под распределённой нагрузкой. Он заметно хрупче при ударе: 40 кДж/м² против образцов, которые у обычного ПА 6 не ломаются вовсе. Теплопроводность выше примерно на треть, и тепло трения уходит из зоны контакта в металл быстрее.

Продавцы указывают рабочий диапазон в пределах примерно −40…+100 °C, у разных поставщиков границы отличаются на 10–20 °C. Для расчёта узла надёжнее опираться на теплостойкость под нагрузкой из паспорта партии: 80–100 °C при 1,8 МПа.

Влагу графит замедляет, но не останавливает

В справочных описаниях и карточках магазинов часто пропускают водопоглощение, а для втулок это главная причина заклинивания. За первые сутки ПА 6-МГ набирает 1,0–1,5 % воды против 1,5–2,0 % у ненаполненного ПА 6. Предельное насыщение у обоих почти одинаковое: 6,5–7,0 % и 6,0–7,0 %.

Значит, в сухом цехе разница между марками есть, а во влажном узле через несколько недель она пропадает. Деталь в воде или на улице набухает так же, как обычный капролон, и посадку считают с учётом этого набухания. Припуски на влагу при точении и после выдержки закладывают при обработке капролона и назначении допусков. Графитонаполненный вариант не делает полиамид влагостойким.

Тепловое расширение съедает зазор втулки

Коэффициент линейного расширения ПА 6-МГ по данным производителя в интервале от 0 до +50 °C равен 9,8·10⁻⁵ на градус. У стали ориентир около 1,2·10⁻⁵, то есть полиамид расширяется примерно в восемь раз сильнее.

Пример: втулка 60 × 75 мм со стенкой 7,5 мм (размеры условные) запрессована в стальной корпус, вал стальной, сборка при +20 °C, в работе +50 °C. Отверстие корпуса Ø75 вырастет на 75 × 1,2·10⁻⁵ × 30 ≈ 0,027 мм, стенка из ПА 6-МГ утолщится на 7,5 × 9,8·10⁻⁵ × 30 ≈ 0,022 мм с каждой стороны, вал Ø60 прибавит 60 × 1,2·10⁻⁵ × 30 ≈ 0,022 мм. Отверстие втулки сожмётся на 2 × 0,022 − 0,027 ≈ 0,017 мм, и вместе с ростом вала зазор уменьшится примерно на 0,04 мм. Тот же результат короче даёт формула 2 × s × (α полиамида − α стали) × ΔT = 2 × 7,5 × 8,6·10⁻⁵ × 30 ≈ 0,039 мм, где s толщина стенки. Оценка нижняя: корпус не пускает стенку расти по окружности, лишний рост уходит в толщину, и потеря доходит примерно до 0,05 мм. Свободное кольцо того же диаметра выросло бы на 0,18 мм, но к запрессованной втулке эта цифра не относится, здесь решает толщина стенки.

Для сравнения у ПА 6-МДМ, капролона с дисульфидом молибдена, производитель даёт 4,0·10⁻⁵ в том же интервале. На том же примере потеря зазора около 0,013 мм, втрое меньше, чем у графитовой марки. Трение по стали у него такое же, как у ПА 6-МГ, а ударная вязкость без надреза как у обычного ПА 6. Для точной втулки с малым зазором и толчками МДМ иногда разумнее графитовой марки, но его доступность в нужном диаметре проверяют до запуска.

Какой зазор закладывать во втулке из ПА 6-МГ?

Зазор во втулке из графитонаполненного капролона считают от толщины стенки, рабочей температуры и влажности; посадка бронзовой втулки здесь не годится. В запрессованной втулке потеря зазора ≈ 2 × s × (α ПА 6-МГ − α стали) × ΔT. Пример: стенка 7,5 мм, нагрев на 30 °C, потеря 2 × 7,5 × 8,6·10⁻⁵ × 30 ≈ 0,04 мм, а с поправкой на стеснение стенки в корпусе до 0,05 мм. Монтажный зазор делают больше рабочего на эту величину плюс набухание стенки от влаги для конкретной среды.

Из графитонаполненного капролона точат детали скольжения

Из ПА 6-МГ делают детали скольжения без смазки или с редкой смазкой. Типичный набор:

• втулки и вкладыши подшипников скольжения тихоходных валов, шарниров, рычагов;
• направляющие планки и ползуны, накладки столов и кареток;
• ролики и звёздочки цепных и ленточных конвейеров при умеренных нагрузках;
• шестерни и червячные колёса тихоходных передач, где масло нежелательно;
• упорные шайбы, опорные кольца, сухари и башмаки.

Общее у этих деталей одно: контакт по поверхности, скольжение и небольшая скорость. Где деталь бьют торцом, роняют при сборке или нагружают толчками, ПА 6-МГ с его 40 кДж/м² уступает обычному капролону. Скребки и ножи по абразиву, футеровку бункеров и ролики под ударной нагрузкой чаще делают из полиуретана; разница описана в сравнении полиуретана и капролона.

Наша компания производит детали из инженерных пластиков по чертежу, эскизу или образцу точением и фрезерованием, в том числе детали из капролона и других пластиков для таких узлов.

Какие детали делают из графитонаполненного капролона?

Графитонаполненный капролон ПА 6-МГ применяют для деталей скольжения, работающих по стали без смазки или с редкой смазкой: втулок тихоходных шарниров, направляющих планок, ползунов, роликов и звёздочек конвейеров, шестерён тихоходных передач, упорных шайб. Условие одно: нагрузка распределённая и без ударов, потому что ударная вязкость без надреза у него около 40 кДж/м², заметно ниже, чем у ненаполненного ПА 6.

При ударах, химии и нагреве лучше ПА 6, МДМ или Ф-4К20

На схеме сведены те же числа, что в таблицах выше. ПА 6 и ПА 6-МГ имеют одинаковое расширение 9,8·10⁻⁵ на градус, но трение у графитовой марки 0,20–0,25 против 0,23–0,33, а удар без надреза 40 кДж/м² против неразрушаемых образцов. ПА 6-МДМ сочетает низкое трение с вдвое меньшим расширением. Ф-4К20 выбирают по паспорту, когда узел упирается в химию или нагрев.

Обычный ПА 6 остаётся правильным выбором для деталей с толчками, тонкими стенками и защёлками, а также там, где смазка подаётся постоянно. Фторопласт с коксом Ф-4К20 берут, когда среда агрессивна для полиамида (кислоты, окислители) или температура в зоне трения выше 100 °C. Плата за это: фторопласт под нагрузкой ползёт, и для тяжело нагруженной втулки его толщину и опорную площадь считают отдельно. Нагрузку и воду для пары материалов сравнивает разбор капролон или фторопласт во втулке, а среди наполненного фторопласта выбирают марки Ф4К20, Ф4С15 и Ф4Г.

Если точный размер важнее трения и узел мокрый, рассматривают полиацеталь: он почти не берёт воду. Это ещё один повод начинать выбор с условий узла, а марку из старой спецификации считать подсказкой.

Когда вместо ПА 6-МГ лучше обычный капролон или фторопласт?

Обычный капролон ПА 6 лучше графитонаполненного там, где деталь получает удары, имеет тонкие стенки или работает с постоянной смазкой: его образцы без надреза при испытании на удар не разрушаются, у ПА 6-МГ ударная вязкость около 40 кДж/м². Фторопласт Ф-4К20 выбирают для агрессивной химии и трения при температуре выше 100 °C, где полиамид размягчается, учитывая его ползучесть под нагрузкой.

Заготовка задаёт размер детали и припуск

ПА 6-МГ поставляют листами, стержнями и трубами. По каталогу «Метафракса» листы бывают толщиной от 10 до 300 мм при длине до 1400 мм и ширине 950–1000 мм, стержни диаметром от 20 до 805 мм, трубы с наружным диаметром от 100 до 580 мм. Допуск заготовок плюсовой: у стержня 50 мм это +2 мм, у листа 20 мм тоже +2 мм, у толстых листов до +5 мм.

Плюсовой допуск и возможные поры на поверхности (норма допускает до двух пор размером 0,8–1,5 мм) означают, что чистовой размер детали всегда меньше номинала заготовки. Пример: ролик с наружным диаметром 50 мм из стержня 50 мм не выйдет, нужен следующий типоразмер, и цена считается по нему. Если деталь крупная, иногда выгоднее труба, чем сплошной стержень: меньше стружки и короче цикл.

Заготовку перед точной обработкой выдерживают и при необходимости отжигают, чтобы снять напряжения литья. Это часть механической обработки капролона и фторопласта.

Антистатика и теплоотвод у ПА 6-МГ скромнее, чем обещают продавцы

Графит снижает электрическое сопротивление. По справочным данным производителя поверхностное сопротивление ПА 6-МГ составляет 1·10¹¹–1·10¹³ Ом против 1·10¹⁴–3·10¹⁵ Ом у обычного ПА 6. Разница в два-три порядка, но материал остаётся изолятором. Для узлов, где по норме требуется отвод статического заряда, свойство подтверждают документом на партию; описания в каталоге для этого мало.

С теплом похоже. Теплопроводность 0,37–0,50 Вт/(м·°C) выше, чем у ненаполненного ПА 6, однако на два порядка ниже, чем у стали. Толстостенная втулка из ПА 6-МГ всё равно греется в зоне трения сильнее бронзовой, и скорость скольжения для неё ограничивают.

Ресурс узла подтверждают пробной партией

Паспорт даёт свойства образцов, а износ втулки зависит от вала, его шероховатости и твёрдости, от пыли, нагрузки и скорости. Поэтому срок службы детали из ПА 6-МГ до проверки узла в работе не называют, и в КП это стоит записать прямо.

На практике это выглядит так. Если заказчик меняет бронзовую втулку на графитонаполненный капролон впервые, в КП стоят три строки: материал ПА 6-МГ с документом на партию; основание выбора (сухое трение, нагрузка и температура со слов заказчика); пробная партия на один-два узла с контрольным замером зазора через оговорённое время работы. Совместимость с маслом, водой или моющим раствором тоже не обещаем по таблице: при сомнении деталь или образец выдерживают в рабочей среде и сравнивают размер до и после.

Для такого решения нужны данные, которые в заявках часто отсутствуют: диаметр вала и его материал, скорость и характер движения, есть ли смазка, температура в зоне трения, среда вокруг (вода, масло, пыль), удары при пуске. Чертёж принимаем в DXF, DWG, PDF или STEP, подойдёт и фото детали на листе А4 с линейкой. Если узел мокрый и с толчками, ответ может звучать так: ПА 6-МГ здесь не лучший вариант, и предложим обычный ПА 6, МДМ или фторопласт с расчётом зазора.