Полиуретан или капролон: что выбрать для износостойких деталей

Литьевой полиуретан относится к эластомерам: он растягивается в несколько раз и возвращает форму. Капролон, литьевой полиамид ПА6, относится к жёстким термопластам: удлинение при разрыве у него десятки процентов, а модуль упругости на два порядка выше, чем у полиуретана твёрдостью 80–90 Shore A (ориентир для марок общего назначения). Обе группы режутся на станке и обе продаются как «износостойкие», поэтому их и путают при заказе.

Паспортные цифры двух материалов рядом

Сравнивать материалы удобнее по паспортам конкретных марок. Для полиуретана ниже данные пластины Vulkollan 82 Shore A, для капролона паспорт литьевого ПА6 Ensinger TECAST T, оба сверены 21.10.2026, единицы пересчитаны в метрические.

Из таблицы видно главное для выбора. Капролон вдвое прочнее по напряжению, но разрушается после 30 % удлинения, полиуретан слабее по напряжению, зато выдерживает деформацию в двадцать раз большую. Деталь, которая гнётся и принимает удар, выигрывает от удлинения; деталь, которая держит размер под постоянной нагрузкой, выигрывает от модуля. Цифры относятся к двум конкретным маркам, у отечественных систем и заготовок они другие, и для расчёта берут паспорт той партии, из которой делают деталь.

Матрица выбора по условиям работы детали

Матрица читается по строкам. Удар и мороз: полиуретан работает, капролон трескается. Абразив при скольжении сыпучего: полиуретан держит лучше, капролон изнашивается быстрее. Постоянная нагрузка без ударов: полиуретан проседает, капролон держит форму. Точный размер посадки: у полиуретана допуски шире, капролон точится до десятых и сотых долей миллиметра, если узел сухой. Вода: полиуретан годится в простоэфирной марке, капролон набухает. Сухое трение по стали: у полиуретана высокое, у капролона около 0,26.

Если в узле совпали условия из разных столбцов, например удар и точная посадка, решение обычно комбинированное: полиуретановая рабочая часть на капролоновой или стальной ступице.

Удар и мороз решают в пользу полиуретана

При ударе полиуретан поглощает энергию за счёт большой упругой деформации и возвращается в форму. Капролон с удлинением 30 % этой энергии принять не может, и трещина идёт от надреза, отверстия или острого угла. На морозе разница растёт: полиамид становится хрупче, а полиуретан общего назначения сохраняет эластичность до −15…−30 °C в зависимости от системы.

Отсюда детали, которые на ударных и уличных линиях делают из полиуретана: футеровка зон падения кусков, буферы и отбойники, скребки и очистители лент, обкладки роликов и колёс, сита грохотов. Твёрдость под удар выбирают по крупности: 80–90 Shore A для щебня и руды, мягче для мелкой фракции. Граница выбора полиуретан или резина в таких узлах проходит по горячей воде и химии.

Нагрузка на опору и сухое трение решают в пользу капролона

Пример расчёта втулки. Ось диаметром 40 мм, длина втулки 50 мм, радиальная нагрузка 2 кН. Давление на проекцию p = F / (d × L) = 2 000 / (40 × 50) = 1,0 МПа. При 60 об/мин скорость скольжения v = π × 0,04 × 1 = 0,13 м/с, произведение PV около 0,13 МПа·м/с.

Для сухой капролоновой втулки такое сочетание обычное, и его сверяют с допустимым PV по паспорту марки. Полиуретан в той же втулке работает хуже по двум причинам: под постоянной нагрузкой он проседает, и ось начинает бить, а высокое трение по стали греет втулку, при этом полиуретан теряет прочность уже за +80 °C. Поэтому подшипники скольжения, направляющие цепей, звёздочки, шестерни и ползуны точат из капролона, а при сомнениях в среде сравнивают его с фторопластом: капролон или фторопласт расходятся по химической стойкости и трению.

Колесо тележки показывает обратную картину. Капролоновое колесо катится легко и почти не проседает, но шумит и давит на пол узким пятном. Полиуретановое колесо 90–95 Shore A на ступице даёт пятно шире, тише и меньше портит пол, зато на быстром ходу под большим грузом греется изнутри.

Вода, масло и нагрев разводят материалы по-разному

Капролон по паспорту TECAST T набирает 1,2 % воды за сутки и до 5,5 % при насыщении, и вместе с водой растут размеры: втулку в мокром узле клинит на валу. Линейное расширение ПА6 около 7,2 × 10⁻⁵ на градус, поэтому запрессованная в корпус втулка с внутренним диаметром 50 мм при нагреве на 40 °C сужается по зазору примерно на 0,14 мм. Для мокрых узлов с точной посадкой капролон заменяют полиацеталем или берут полиуретан.

Полиуретан в воде ведёт себя по-разному в зависимости от системы. Простоэфирный держит холодную и тёплую воду, сложноэфирный в тёплой воде гидролизуется: деталь становится липкой и крошится. Минеральное масло и консистентная смазка обоим материалам обычно не вредят, а кислоты, щёлочи и полярные растворители опасны и для полиуретана, и для полиамида; совместимость проверяют по паспорту марки.

По нагреву оба материала ограничены примерно +80…+90 °C длительно. Узел горячее этого уходит к фторопласту, PEEK или металлу.

Типовые детали и материал для них

Твёрдости в таблице ориентир для марок общего назначения, конкретная твёрдость и марка фиксируются в КП. Если по таблице выходит, что нужно и скольжение сыпучего, и мороз, и низкое трение одновременно, третьим кандидатом становится СВМПЭ.

Технология меняет цену детали сильнее материала

Капролоновые детали точат и фрезеруют из прутков, плит и литых втулок, без оснастки, поэтому единичная деталь и партия из 10 штук считаются почти одинаково на штуку. Полиуретан для серии отливают в форму; форма стоит отдельной строкой, ориентир для пресс-формы формовой детали от 25 000 ₽ (ориентировочно, с НДС, точная цена в КП). Без формы полиуретановую деталь точат из литой заготовки, это дороже на штуку: полиуретановая манжета d 50 мм литьём стоит от 270 ₽, точением единично от 1 300 ₽ (ориентировочно, с НДС, точная цена в КП; к оплате минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС).

Отсюда правило для снабжения: на 2–5 деталей полиуретан выгоднее точить, на сотни деталей лить, а капролон экономичен в любом тираже, если деталь вообще можно сделать из жёсткого материала. Литьё полиуретана включает и обливку металлических сердечников.

Приёмка партии из полиуретана и из капролона идёт по разным признакам

Детали из двух материалов проверяют разными инструментами. У полиуретана главный параметр твёрдость: её меряют твёрдомером Shore A на каждой детали или выборочно, не раньше чем через сутки после извлечения из формы, потому что полиуретан дозревает. Допуск по твёрдости обычно ±5 единиц, и он должен стоять в КП. Осмотр ищет пузыри, раковины, недолив и расслоение на границе с металлом у обливных деталей.

У капролона главный параметр размер. Замер делают после выдержки деталей в помещении при комнатной температуре, и в акте записывают температуру и влажность: втулка, замеренная сразу после станка или после хранения в холодном сыром складе, покажет другой диаметр. Осмотр ищет трещины от внутренних напряжений у отверстий и углов, особенно у толстостенных деталей из литой заготовки.

Для обоих материалов в приёмку входит паспорт: на систему полиуретана или на партию заготовки капролона. Если в паспорте другая марка, чем в КП, детали откладывают до выяснения, даже если твёрдость и размеры в норме.

Короткие ответы по выбору материала

Что лучше для роликов конвейера: полиуретан или капролон?

Для роликов конвейера полиуретан лучше там, где ролик принимает удары, работает на морозе или должен тянуть груз за счёт сцепления; тогда полиуретан льют обкладкой на стальной ролик. Капролон лучше для опорных и направляющих роликов без ударов в сухом цехе: он лёгкий, жёсткий и не проседает под постоянной нагрузкой. Ролик в мокрой зоне из капролона набухает и клинит.

Почему капролоновая втулка заклинила на валу?

Капролоновая втулка клинит на валу чаще всего из-за воды и нагрева: полиамид впитывает до 5,5 % влаги по паспорту одной марки и расширяется при нагреве около 7 × 10⁻⁵ на градус. Если зазор рассчитан для сухого холодного узла, в мокром или горячем он выбирается полностью. Решения: увеличить зазор по расчёту, перейти на полиацеталь или наполненный фторопласт.

Можно ли заменить капролоновую звёздочку полиуретановой?

Капролоновую звёздочку полиуретановой заменяют только там, где звёздочка получает удары цепи и трескается, а нагрузка на зуб невелика. Полиуретан под постоянной нагрузкой зуба проседает, шаг цепи начинает проскальзывать, и износ растёт. Чаще помогает другое решение: капролон с маслом или графитом, увеличенный радиус у основания зуба либо стальная звёздочка с полиуретановым демпфером.

Данные для выбора материала детали

Наша компания производит изделия из полиуретана литьём и точением и детали из инженерных пластиков, включая капролон. Для подбора пришлите чертёж или старую деталь, описание нагрузки (удар или постоянная, величина), скорость, температуру, воду и масло в узле, а также фото следов износа: трещина, смятие, оплавление или стёсанная поверхность подсказывают, какой материал отказал и почему.