Материалы сальников: NBR, FKM, PTFE, ACM и как выбрать

Слово «сальник» в заявке на вал почти всегда значит армированную манжету по типу DIN 3760 или ГОСТ 8752: каркас, резиновая кромка, браслетная пружина. Набивку в камере насоса тоже зовут сальником, но сальниковые уплотнения с кольцами набивки и грундбуксой подбирают по своим правилам. Для манжеты всё решает материал кромки, резина или фторопласт.

Материал сальника выбирают по кромке, а не по корпусу

У манжеты три части: металлический каркас, резиновая оболочка с рабочей кромкой и пружина. Материал в названии сальника, NBR или FKM, относится к резине кромки и оболочки. Каркас обычно стальной, в агрессивной среде бывает нержавеющий, пружина стальная или из нержавеющей проволоки. На отказ узла почти всегда влияет именно кромка: она трётся о вал, греется, контактирует с маслом и пылью.

Буквы NBR, FKM, ACM изготовитель ставит на торце рядом с размером, и маркировку сальников стоит прочитать до заказа: она сразу говорит, с какого материала начинать. Если надпись стёрлась, остаются паспорт партии, каталог изготовителя узла или подбор с нуля по температуре, маслу и оборотам.

Температура у кромки выше температуры масла

Кромка трётся о вал и нагревается сильнее масла в картере. Прирост зависит от скорости, смазки и прижатия, ориентировочно 20–40 °C на быстром валу. Пример: масло в редукторе +85 °C, вал 60 мм при 3 000 об/мин. Окружная скорость v = π · d · n / 60 000 = 3,14 · 60 · 3 000 / 60 000 = 9,4 м/с. При такой скорости кромка вполне может работать при +110…+120 °C, и нитрил с длительным пределом около +100 °C начнёт твердеть и трескаться, хотя по маслу запас кажется достаточным.

Поэтому в заявке на сальник важны две цифры: температура масла и частота вращения с диаметром вала. По ним видно, хватит ли NBR или нужен материал с запасом.

Шесть материалов закрывают почти все сальники

Окна температур даны как ориентир для марок общего назначения: для NBR и FKM они совпадают с данными изготовителей манжет, например у манжеты из NBR от −40 до +100 °C, у манжеты из FKM от −20 до +200 °C. Материал и диапазон для вашего узла фиксируются в КП.

Нитрил NBR работает в большинстве редукторов и насосов

Нитрильная манжета подходит для минеральных масел и пластичных смазок, воды и слабых водных растворов при температуре кромки примерно до +100 °C. Это самый распространённый и самый недорогой материал, у него хорошая износостойкость и морозостойкость до −40 °C. Ограничения: озон и солнце снаружи, температура выше +100 °C и ряд серосодержащих присадок в трансмиссионных маслах, от которых нитрил постепенно твердеет.

Когда стоит вопрос NBR или FKM, решают температура, мороз и топливо, а для сальника вывод короткий: пока кромка не горячее +100 °C и масло минеральное, нитрил оправдан.

Пять узлов показывают, как материал следует из условий

Сценарий 1, цеховой редуктор. Минеральное масло +60 °C, вал 40 мм, 1 500 об/мин. Скорость 3,1 м/с, кромка, ориентировочно, около +80 °C, мороза нет. Здесь хватает нитрила, и переход на дорогой материал ничего не даст.

Сценарий 2, коробка передач техники на улице. Трансмиссионное масло с серосодержащими присадками +110 °C, пуск зимой при −30 °C. Акрилатная резина по маслу подошла бы, но на таком морозе у обычных марок ACM кромка дубеет. Разумнее HNBR с окном −30…+150 °C, а при кромке горячее +140 °C уже морозостойкий FKM.

Сценарий 3, насос синтетического масла или топлива. Жидкость +140 °C, помещение отапливается. Нитрил и ACM вне окна, выбор за FKM, и мороз здесь не мешает. Если в составе жидкости амины или горячая вода, обычный FKM проверяют отдельно.

Сценарий 4, мешалка с кислотой или узел без смазки. Резина в агрессивной химии набухает, на сухом ходу перегревается за минуты. Ставят манжету с кромкой из PTFE, а вал под неё готовят твёрдым и гладким по требованиям изготовителя манжеты, монтируют на оправке, проверяют биение. Цена такой манжеты в разы выше резиновой.

Сценарий 5, механизм на севере. Пуск при −50 °C, моторное масло, умеренный нагрев до +120 °C. Нитрил выходит из окна и по морозу, и по нагреву, силикон VMQ держит холод до −60 °C и нагрев, но слаб на порезы и в пыльном узле изнашивается. Материал общего назначения оба края не закрывает: берут специальную морозостойкую марку FKM или HNBR, её окно подтверждают паспортом, а пыль отсекают пыльником.

Какой материал сальника выбрать для горячего масла?

Материал сальника для горячего масла выбирают по температуре у кромки, а не в картере. До +100 °C у кромки обычно хватает нитрила NBR. До +150 °C подходят полиакрилат ACM, если нет воды и сильного мороза, или HNBR, если вода возможна. Выше +150 °C и до +200 °C ставят фторкаучук FKM, а при сухом ходе или химии PTFE. Кромка на быстром валу горячее масла на 20–40 °C.

Один код материала скрывает разные смеси

Буквы NBR на сальнике говорят о каучуке, но не о смеси. Нитрил выпускают с разным содержанием акрилонитрила: с малым он мягче на морозе, но сильнее набухает в масле, с большим держит масло лучше, а на холоде дубеет раньше. Поэтому два «нитриловых» сальника одного размера в одном редукторе могут прожить разный срок, и при выходе из строя в мороз стоит спросить у изготовителя именно марку смеси.

С фторкаучуком то же самое. Обычный FKM на морозе около −20 °C, специальные марки работают ниже, а составы для топлив с биодобавками и для аминных жидкостей отличаются от общих. Код на торце сужает поиск, а окончательно материал подтверждает паспорт партии.

Данные заказчика отделяем от нашего выбора материала

В КП на манжеты и сальники мы разделяем две части. Данные заказчика: размер d × D × h, тип манжеты, частота вращения, масло или среда с маркой, температура масла, давление, пыль снаружи. Наш выбор: материал кромки с обоснованием, например «FKM, потому что расчётная температура кромки около +120 °C». Если заказчик не назвал частоту вращения, температуру кромки мы не считаем, а пишем предположение и просим его подтвердить.

Если исходный сальник был импортным и его материал известен только по коду, аналог импортного уплотнения подбираем по тем же условиям, а не только по совпадению кода: код говорит о каучуке, но не о марке смеси.

Что прислать для подбора материала сальника

Для подбора материала пришлите размер сальника или фото с маркировкой, диаметр вала и частоту вращения, масло или среду, температуру в картере, есть ли давление, пыль, вода, мороз при пуске. Добавьте, сколько служил прежний сальник и как выглядит снятая кромка: затвердевшая и потрескавшаяся указывает на перегрев, разбухшая на несовместимость, стёртая с рисками на абразив или вал.