PEEK в уплотнениях и опорах: когда фторопласта мало

Полиэфирэфиркетон относится к частично кристаллическим термопластам. У ненаполненной марки общего назначения стеклование начинается при +143 °C, плавление идёт при +343 °C, а предел текучести при растяжении около 98 МПа при +23 °C (технический лист VICTREX PEEK 450G, данные на 21.10.2026). Это свойства одной базовой марки; марку для вашей детали фиксируют в КП.

PEEK держит форму, а мягкий элемент держит среду

В уплотнительном узле PEEK почти никогда не контактирует с зазором как упругое тело. Модуль упругости около 4 000 МПа делает его ближе к бронзе по поведению в канавке, чем к резине. Кольцо из PEEK не обжимается на десятки процентов и не заполняет микронеровности вала, поэтому герметичность в таком узле создаёт эластомер или фторопластовая манжета, а PEEK работает рядом как опора.

Отсюда три типичные роли. Первая: защитное кольцо, которое закрывает зазор за резиновым кольцом при высоком давлении. Вторая: седло шарового крана или клапана, где нужна контактная поверхность, не теряющая натяг при нагреве. Третья: втулка, направляющее кольцо или опора скольжения в горячем узле, где капролон уже размягчается, а фторопласт течёт под нагрузкой.

Когда в заявке пишут «уплотнение из PEEK», технолог первым делом уточняет, какой из элементов имеется в виду. Ответ меняет и марку, и допуски, и то, нужно ли вообще уходить с наполненного фторопласта.

Температурный предел PEEK читают по трём индексам

У термопластов нет одной «рабочей температуры». Производитель базовой марки даёт индексы длительной работы (RTI) по методике UL: для электрических свойств +260 °C, для механической прочности без удара +240 °C, для прочности с ударом +180 °C. Для седла и защитного кольца ближе к делу второй индекс, для детали с ударной нагрузкой или вибрацией третий.

Вторая граница проходит по стеклованию. Выше +143 °C ненаполненный PEEK заметно теряет жёсткость, а температура изгиба под нагрузкой 1,8 МПа у него около +152 °C. Наполнители сдвигают эту границу вверх, поэтому для нагруженной детали при +200 °C выбирают стекло- или угленаполненную марку. Кратковременные пики дистрибьюторы указывают до +300…+310 °C, и это ориентир для марок общего назначения.

Данные по техническому листу VICTREX PEEK 450G на 21.10.2026; у других производителей полимера числа отличаются, поэтому марку фиксируют в КП.

Расширение PEEK задаёт посадку горячей втулки

Коэффициент линейного расширения ненаполненного PEEK по тому же листу в среднем 55·10⁻⁶ 1/K до стеклования и 140·10⁻⁶ 1/K выше него. У стали около 12·10⁻⁶ 1/K. Переход через +143 °C удваивает скорость роста размера, и на этом спотыкаются расчёты, сделанные по одному числу из справочника.

Пример расчёта для втулки с наружным диаметром 50 мм, нагрев с +20 до +200 °C. До +143 °C прирост 50 × 123 × 55·10⁻⁶ ≈ 0,34 мм, от +143 до +200 °C ещё 50 × 57 × 140·10⁻⁶ ≈ 0,40 мм, всего около 0,74 мм. Стальной корпус за тот же нагрев растёт на 50 × 180 × 12·10⁻⁶ ≈ 0,11 мм. Разница 0,6 мм превращает лёгкий натяг при монтаже в сильный натяг на горячем узле, втулка обжимает вал и греется ещё больше.

Решений три: посадку и внутренний зазор считают на рабочую температуру, втулку делают разрезной или выбирают наполненную марку, у которой расширение по направлению волокна в разы меньше. Для расчёта нам нужна температура детали в работе, а не температура среды в трубопроводе, потому что на трении они расходятся на десятки градусов.

Марку PEEK для узла выбирают по наполнителю

На рынке PEEK продают под десятками торговых названий, но для уплотнительного узла важно одно: что внутри полимера. Ненаполненная марка самая пластичная и химически стойкая. Стекловолокно 30 % поднимает жёсткость и теплостойкость под нагрузкой. Углеволокно 30 % даёт прочность, износостойкость и теплопроводность. Подшипниковые марки с углеродом, графитом и PTFE снижают трение для втулок и направляющих.

Свойства таблицы — ориентир для марок общего назначения; марка и производитель заготовки указываются в КП. У наполненного фторопласта Ф4К20 и Ф4Г наполнители сравнивают похоже, но там речь о ползучести и мягкости.

Защитное кольцо из PEEK закрывает зазор при высоком давлении

Резиновое кольцо при высоком давлении выдавливается в зазор между штоком и корпусом. Фторопластовое защитное кольцо закрывает этот зазор, пока температура и давление умеренные; защитные кольца подбирают по ширине и разрезу. На горячем масле и при увеличенном износом зазоре PTFE начинает сам течь в щель, и тогда его заменяют на PEEK.

Пример: шток пресса, масло +120 °C, зазор вырос до 0,3 мм. Фторопластовое кольцо через несколько недель теряет кромку и пропускает резину в щель. Кольцо из угленаполненного PEEK держит острую кромку и в таком режиме. Цифры примера условные; для вашего узла нужны давление, зазор и температура.

Работы по замене колец в гидравлике и любых узлах под давлением выполняют на остановленном оборудовании со сброшенным давлением и остывшими деталями, силами допущенного персонала.

Седло клапана из PEEK для горячей воды и пара

Седло из фторопласта на горячей среде проседает: натяг на шаре падает, кран начинает пропускать. PEEK на тех же температурах сохраняет форму, а водопоглощение около 0,5 % почти не меняет размер седла в воде. Угленаполненную марку ставят на высокие перепады давления, ненаполненную там, где важнее химстойкость и прилегание.

Жёсткость PEEK требует точности. Седло не «приработается» к шару так, как фторопласт, поэтому шероховатость и геометрию шара проверяют до заказа сёдел, а момент управления краном с PEEK обычно выше. Для пара высоких параметров материал седла задаёт документация изготовителя арматуры, а ресурс седла без испытаний не гарантирует ни таблица, ни изготовитель детали. Сёдла на паровой линии меняют только на остановленной арматуре: участок отсекают, давление сбрасывают, корпус дают остыть, работу ведёт допущенный персонал.

Капролон и фторопласт закрывают большинство узлов дешевле

PEEK оправдан, когда одновременно высоки температура и нагрузка. Если нагрузки мало, а нужна химстойкость и минимальное трение, лучше PTFE. Если узел сухой и холодный, капролон в разы дешевле; остальную разницу между ними даёт сравнение капролона и фторопласта для втулок.

Классификация Сивиза по узлам; данные о материалах — ориентир для марок общего назначения.

Химические и световые пределы PEEK

PEEK стоек к маслам, топливу, горячей воде, большинству растворителей и многим кислотам и щелочам средней концентрации. Концентрированная серная и азотная кислоты, а также галогены разрушают его, и для таких сред выбирают фторопласт. Длительный ультрафиолет на открытом воздухе снижает свойства поверхности, поэтому наружные детали закрывают или выбирают другой материал. Перед заказом среду сверяют по таблице химической стойкости производителя полимера, с концентрацией и температурой.

Карточка детали из PEEK для повтора без пересогласования

Деталь из PEEK дорогая, и повтор заказа без изменения марки важнее, чем у резины. Если при следующей партии поставщик заготовки поменяется, а в документах будет только «PEEK», сменятся наполнитель, цвет и расширение, и посадка, отработанная на первой партии, уйдёт.

В карточку изделия записывают:

• марку PEEK с наполнителем и производителя полимера;
• ревизию чертежа и посадку, рассчитанную на рабочую температуру;
• рабочую температуру детали, среду и давление;
• номер партии заготовки и документ на неё;
• результат первой партии: замеры, наработку, замечания;
• расход в год и интервал планового ремонта.

Карточке присваивается артикул вида P-000123, и следующую партию заказывают по нему через повторный заказ: марка и допуски не обсуждаются заново.

Заготовка и мехобработка определяют срок и цену

Детали из PEEK точат и фрезеруют из прутка, плиты или трубной заготовки; литьё под давлением оправдано только на серии, потому что требует пресс-формы. Угленаполненные марки обрабатывают твёрдосплавным или алмазным инструментом, с контролем нагрева, иначе кромка седла получает прижоги. Точение пластиков с нужными допусками ведут на участке механической обработки, а готовые детали входят в ассортимент инженерных пластиков.

Деталь можно заказать от одной штуки, минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС. Для седла, кольца или втулки пришлите чертёж или образец, рабочую температуру детали, среду, давление и зазор, а если марка PEEK уже стоит в узле, укажите её с документа на прошлую партию.

Короткие ответы о PEEK в уплотнениях

Когда защитное кольцо делают из PEEK, а не из фторопласта?

Защитное кольцо из PEEK выбирают, когда фторопластовое кольцо в том же узле теряет кромку и течёт в зазор: на горячем масле выше +100…+120 °C, при высоком давлении и при зазоре, увеличенном износом. PEEK с углеволокном держит острую кромку в таких режимах. При умеренной температуре и малом зазоре наполненный фторопласт дешевле и прощает неточность канавки.

До какой температуры работает PEEK в седле клапана?

Седло клапана из PEEK по индексу длительной механической работы базовой марки выдерживает около +240 °C, а плавится полимер при +343 °C. Выше +143 °C ненаполненный PEEK теряет жёсткость, поэтому для нагруженного седла на горячей воде и паре чаще берут угленаполненную марку. Предел для конкретного седла задают давление, перепад и марка, их фиксируют в КП.

Как учесть расширение PEEK при посадке втулки?

Посадку втулки из PEEK считают по двум коэффициентам расширения: около 55·10⁻⁶ 1/K до +143 °C и около 140·10⁻⁶ 1/K выше у ненаполненной марки. Пример: втулка Ø50 мм при нагреве до +200 °C растёт на 0,74 мм против 0,11 мм у стального корпуса. Если разница съедает зазор, выбирают наполненную марку или разрезную втулку.

Нормы приведены по состоянию на октябрь 2026 года. Данные о материалах — ориентир для марок общего назначения; материал, размеры и допуски для вашего узла фиксируются в КП после технической оценки.