Температура плавления капролона и до скольких градусов работают детали из ПА6

Температура плавления капролона по паспорту литого ПА6 Ertalon 6 PLA равна 215 °C при измерении методом ДСК по ISO 11357, у экструзионного ПА6 той же фирмы 220 °C. В справочных таблицах продавцов попадается и 225 °C: полимер тот же, расхождение дают метод замера и кристалличность конкретного стержня. Цеху полезнее другое число: рабочий потолок детали ниже плавления на 125 градусов.

Плавление капролона задаёт технологию, а не режим работы

При 215–220 °C кристаллическая часть полиамида плавится, и материал течёт. На этом основаны литьё под давлением и экструзия ПА6. Литой капролон получают иначе: мономер полимеризуют прямо в форме, поэтому из него делают крупные стержни, плиты и втулки, которые потом точат. На токарном станке температура плавления напоминает о себе одним: при тупом резце и сухом резании стружка налипает, а поверхность детали оплавляется.

Жёсткость капролона уходит раньше формы

Для работы детали точка плавления не значит почти ничего. Капролон теряет жёсткость постепенно, задолго до плавления, и к +90 °C это уже другой материал по модулю и ползучести, хотя форма детали ещё сохраняется. Резкой точки отказа у капролона нет: модуль и сопротивление ползучести падают плавно, поэтому лёгкая опора работает до паспортных +90 °C, а нагруженная начинает оседать на 10–20 градусов раньше.

Плюс 90 °C означает 20 000 часов на воздухе

Капролоновый стержень и экструзионный пруток ПА6 выглядят одинаково, но по нагреву расходятся на 20 градусов: литому материалу паспорт разрешает +90 °C, экструзионному Ertalon 6 SA только +70 °C. Оба числа даны для сухого воздуха и срока в 20 000 часов, после которого материал заметно слабеет от окисления. Если на складе подменили литую заготовку экструзионной, деталь у горячего узла отработает меньше.

Из этого определения следуют два вывода. Число +90 °C относится к сухому воздуху без нагрузки, в масле и воде предел свой. И это предел старения материала, а не прогиба: нагруженная деталь начинает терять форму раньше, чем стареть.

Прогиб под нагрузкой начинается около +80 °C

Температура изгиба под нагрузкой (HDT, метод A по ISO 75) у литого ПА6 равна 80 °C, у экструзионного 70 °C. Это температура, при которой стандартный брусок под изгибным напряжением 1,8 МПа прогибается на заданную величину. Испытание сравнительное, но хорошо показывает, когда нагруженная деталь начнёт плыть.

Пример оценки: направляющая планка сечением 40 × 20 мм лежит на двух опорах с пролётом 200 мм, в середине давит 500 Н. Изгибающий момент 500 × 0,2 / 4 = 25 Н·м, момент сопротивления сечения 40 × 20² / 6 = 2 667 мм³, напряжение около 9,4 МПа. Это в пять раз больше, чем у бруска в испытании. Значит, при +70…+80 °C такая планка заметно провиснет и останется изогнутой после остывания. Решение конструктивное: сплошная опора по всей длине или меньший пролёт, а не другая марка капролона.

Данные по паспортам двух полуфабрикатов одного изготовителя, литого Ertalon 6 PLA и экструзионного Ertalon 6 SA; для вашей заготовки цифры берут из её паспорта.

Кратковременный нагрев до +150 °C допустим без нагрузки

Для литого ПА6 паспорт TECAST T указывает длительно около +93 °C и кратковременно около +149 °C. Кратковременно означает минуты и часы, а не смены: мойку горячей водой, проход через печь, нагрев от соседнего агрегата при аварии. Деталь без нагрузки такой цикл переживает, нагруженная деформируется.

На практике кратковременный предел нужен для двух решений. Можно ли сушить капролоновые детали после мойки в камере при +110…+120 °C: да, если они лежат свободно. Можно ли оставить капролоновый упор рядом с паропроводом, который греет его до +130 °C при каждом пуске: только если упор не нагружен в момент нагрева.

Вода в капролоне снижает температурный запас

Капролон впитывает воду: до 6,5 % от массы при погружении и заметно меньше, но тоже ощутимо, во влажном воздухе цеха. Вода работает как пластификатор, деталь становится мягче и ударопрочнее, но её жёсткость при нагреве падает быстрее, чем у сухой. Горячая вода ускоряет впитывание, поэтому узел, который стоит в воде при +60…+80 °C, выходит за пределы паспортных данных с двух сторон сразу.

Как влага меняет посадку и зазор, считают отдельно, это расчёт втулок из капролона. По температуре из этого следует одно: для мокрого горячего узла паспортное «+90 °C» не применяют, ресурс подтверждают пробной деталью.

Мороз ограничивает капролон ударом

Нижняя граница −30 °C у литого ПА6 определяется не прочностью, а ударной вязкостью. Паспорт прямо оговаривает, что минимальная температура задаётся падением ударной вязкости при охлаждении. Неподвижная прокладочная шайба или опора скольжения работает и ниже, а ролик, который бьётся о стальной борт, на морозе колется.

Для уличных ударных деталей вопрос задают так: будет ли удар при температуре ниже −30 °C. Если будет, капролон меняют на материал с лучшей ударной вязкостью на холоде. Если деталь работает только в отапливаемом помещении, а мороз касается хранения и перевозки, капролон подходит.

На схеме три полосы от общей нижней границы −30 °C: длительная работа до +90 °C, кратковременный нагрев до +150 °C и отсутствие плавления до 215 °C.

При какой температуре плавится капролон?

Капролон, литой полиамид ПА6, плавится при 215–220 °C по данным изготовителей полуфабрикатов, измеренным методом ДСК. Плавление касается технологии: литья, сварки, оплавления при резании. Деталь из капролона теряет жёсткость намного раньше, около +80 °C под нагрузкой, поэтому рабочий предел для неё +90 °C длительно на воздухе и около +150 °C кратковременно без нагрузки.

До какой температуры можно использовать капролон?

Капролоновую деталь можно держать годами при +90 °C в сухом воздухе, на несколько часов прогреть до +150 °C без нагрузки, например в сушильной камере после мойки, и использовать на морозе до −30 °C, если нет ударов. Нагруженная планка или ролик начинают прогибаться уже около +80 °C, а в горячей воде предел ещё ниже. Экструзионный ПА6 вместо литого снижает потолок до +70 °C.

Данные для расчёта детали из капролона по нагреву

Чтобы технолог предложил капролон или сразу другой материал, в заявке на деталь кроме чертежа нужны сведения о тепле в узле:

1. Температура у детали в работе и в простое: воздух, масло, вода.
2. Пиковая температура и длительность: мойка, сушка, пуск, нагрев от соседнего агрегата.
3. Нагрузка в этот момент: давление на опору, изгиб, удар.
4. Скорость скольжения и смазка для втулок и направляющих: трение греет контакт.
5. Минимальная температура при работе с ударами.
6. Допуск на размер, который должен сохраниться после нагрева.

Если какой-то из пунктов неизвестен, изготовитель записывает в КП предположение отдельной строкой, например «температура у детали принята не выше +60 °C». Тогда при отказе детали видно, что вышло за рамки: материал или условия. Заготовки и марки капролона и инженерных пластиков подбирают по этим же данным, а для узлов выше +90 °C в той же заявке сравнивают с фторопластом или другим термостойким материалом. Детали точат на участке мехобработки по чертежу, эскизу или образцу.