Свойства резины: механические, тепловые и химические, что важно для детали

Свойства резины в справочниках описывают материал вообще, а заказчику нужна одна цифра на детали: выдержит ли кольцо +120 °C в масле и не потечёт ли зимой.

Пять групп свойств и какая из них решает для вашей детали

Механические свойства описывают, как резина отвечает на нагрузку: твёрдость, прочность и удлинение при разрыве, эластичность, остаточная деформация. Тепловые задают окно температур и поведение при нагреве и морозе. Химические отвечают за набухание, вымывание и старение в среде. Физические включают плотность, расширение, теплопроводность, электрические свойства. Пятая группа технологическая: можно ли резину формовать, резать, клеить, привулканизовывать к металлу.

Для прокладки обычно решают среда и остаточная деформация, для манжеты износ и трение, для амортизатора гистерезис и усталость, для детали на улице озон и мороз. Каучуковая основа объясняет большую часть этих различий, а виды каучуков удобно сравнивать именно по строению цепи.

Твёрдость по Шору задаёт жёсткость и усилие сжатия

Твёрдость технических резин лежит в окне примерно 30–95 Shore A, чаще всего уплотнения делают из резин 60–80 Shore A. Мягкая резина 40–50 Shore A герметизирует неровный фланец при малом усилии затяжки, твёрдая 80–90 держит давление и не выдавливается в зазор. Допуск на твёрдость в стандартах на резины обычно ±5 единиц, поэтому «70 Shore A» на практике означает 65–75.

Твёрдость связана с модулем: с ростом от 50 до 80 Shore A усилие, нужное для того же сжатия кольца, растёт в несколько раз. Для прокладки под слабые болты крышки из тонкого металла твёрдая резина хуже мягкой, хотя в паспорте у неё прочность выше. Перевод шкал и замер описаны в инструменте про твёрдость по Шору.

Прочность и удлинение важны при монтаже и износе

Условная прочность при растяжении у технических резин общего назначения, ориентировочно, от 5 до 20 МПа, относительное удлинение от 150 до 600 %. В неподвижном уплотнении резина почти не растягивается, и эти цифры работают в двух случаях. Первый: монтаж, когда кольцо натягивают на вал или протаскивают через резьбу и оно растягивается на 20–50 %. Второй: износ и порезы, где прочная резина медленнее рвётся от кромок и частиц.

Удлинение падает раньше прочности, когда резина стареет. Поэтому в протоколах старения смотрят на удлинение: если оно упало вдвое, деталь стала хрупкой, даже если прочность почти та же.

Остаточная деформация сжатия решает срок прокладки

Резина под постоянным сжатием медленно теряет способность вернуться: часть деформации становится остаточной. Прокладку, которую сжали на 25 %, через год в горячем узле разбирают, и она остаётся тоньше исходной на заметную долю сжатия. Сила, с которой она давит на фланец, падает, и стык начинает травить при том же моменте затяжки.

Показатель меряют в процентах от заданного сжатия по ГОСТ 9.029 после старения при температуре своей группы каучука. Одни марки за сутки при нагреве теряют пятую часть сжатия, другие половину, и это различие на детали весит больше, чем 2–3 МПа разницы в прочности. Если в паспорте резины нет этой цифры, сравнивать марки для прокладки трудно.

Резина почти не меняет объём, и это задаёт канавку

Для канавки важнее другое: объём резины при сжатии почти не меняется, она уходит в стороны. Сожмите кольцо по высоте, и оно станет шире; если места по ширине нет, материал лезет в зазор или скалывает буртик. Отсюда правило заполнения канавки по объёму, ориентировочно, не больше 85–90 %, а подробный разбор коэффициента Пуассона показывает, почему твёрдую резину бесполезно «додавливать» затяжкой.

Это же свойство ограничивает набухание: если резина в среде набрала 15 % объёма, ей нужно место, и в плотно заполненной канавке она разорвёт сама себя или выдавит крышку.

Температурное окно задаёт каучук

Значения ориентировочные для марок общего назначения, материал фиксируется в КП; таблица на сайте рабочих температур материалов даёт ещё кратковременные пределы. Нижняя граница означает, что резина ещё упруга, а не что она герметизирует так же, как при +20 °C: у кольца на нижней границе окна натяг заметно слабее.

Стойкость к среде зависит от пары каучука и жидкости

Резина в жидкости набухает, если жидкость проникает в неё, или усаживается, если жидкость вымывает пластификатор. Нитрил стоек к минеральному маслу и бензину, но набухает в тормозной жидкости на гликолях, где EPDM работает хорошо. EPDM зато разрушается в масле. FKM стоек к большинству масел и топлив, но слаб в кетонах и аммиаке.

Изменение объёма до 5–10 % для неподвижного уплотнения обычно допустимо, больше 20–25 % уже ставит деталь под сомнение. Цифру для конкретной пары дают таблицы стойкости и испытания образцов в рабочей жидкости, а при смесях, концентрированной химии и нагреве только испытания.

Плотность, расширение и теплопроводность влияют на расчёт

Плотность технических резин, ориентировочно, от 1,1 до 1,6 г/см³, у FKM до 1,8–2,0 г/см³. Она нужна для расчёта массы партии и для входного контроля: резина с подменённым каучуком часто выдаёт себя плотностью. Линейное расширение резины на порядок больше, чем у стали, и на морозе кольцо сжимается сильнее канавки: натяг падает дважды, от потери эластичности и от усадки.

Теплопроводность резины низкая, около 0,15–0,3 Вт/(м·К). Резиновая деталь, которая греется от трения или вибрации, плохо отдаёт тепло, и её внутренняя температура бывает выше температуры среды. Для амортизаторов и манжет это проверяют отдельно.

Какие свойства резины указывают в заявке на деталь?

В заявке на резиновую деталь указывают каучук или марку резины, твёрдость по Шору A с допуском, рабочую среду, диапазон температур, давление и тип соединения: неподвижное, вращение или возвратно-поступательное движение. Если нужен пищевой контакт, морозостойкость или стойкость к озону, это пишут отдельной строкой. Прочность и удлинение задают, только если деталь растягивают при монтаже или работе.

Свойства в заявке делят на заданные и предполагаемые

В коммерческом предложении у нас две колонки. Слева исходные данные заказчика, например NBR, 70 ± 5 Shore A, масло И-40А, от −30 до +80 °C. Справа то, что подобрали мы и просим подтвердить: марку смеси, допуск толщины, способ изготовления. Когда в заявке стоит одно слово «маслостойкая», в правую колонку уходят и каучук, и твёрдость, и температура, а резиновые прокладки запускают только после письменного «да» по каждой строке.

Так видно, где риск. Если течь появится в узле с температурой +110 °C, а в КП стояло «до +100 °C, предположение изготовителя», разговор идёт о данных, а не о качестве резины. Свойства, которые в КП не указаны, мы не обещаем.

Что прислать, если марка резины неизвестна

Для подбора материала по старой детали пришлите её образец или фото, среду и её температуру, давление, сколько служила деталь и как она выглядит сейчас: затвердела, набухла, потрескалась, стёрлась. По характеру отказа видно, какое свойство подвело, и замену подбирают по нему, а не по совпадению цвета и твёрдости.

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.