В современной технике присутствует огромное множество перемещающихся возвратно-поступательно или вращающихся деталей, которые необходимо удерживать в строго заданной относительно остальной конструкции пространственной ориентации. Без направляющих элементов сделать этого никак нельзя, а значит невозможно и избежать плотного контакта между постоянно сдвигающимися относительно друг друга частями механизма.
При этом неизбежно возникает переводящее в бесполезное, порой даже вредное тепло часть совершающей работу механической энергии трение. Оно, как хорошо известно из изучаемых на школьных уроках физики формул законов механики, пропорционально зависит от силы реакции опоры, которую при заданных нагрузках уменьшить нельзя, а также индивидуального для каждой пары соприкасающихся элементов коэффициента, на который уже появляется возможность влиять тщательным выравниванием скользящих поверхностей, введением между ними смазки, а также подбором материалов для их изготовления. Очень хороших результатов по уменьшению трения позволяет добиться капролон (полиамид), обладающий отличными антифрикционными свойствами и неплохой износостойкостью, за счет чего сделанные из него элементы надежно служат в течение весьма длительного эксплуатационного периода.
Технология производства заключается анионной полимеризации жидкого капролактама в присутствии щелочей и катализаторов непосредственно в формах, поэтому бывает довольно сложно добиться внутри готовых изделий в виде листов, трубок и стержней отсутствия пузырьков воздуха. Соответственно высококачественный относящийся по советской классификации к категории А капролон их не содержит вовсе, а менее прочный марки Б нормируется согласно ТУ 6-05-988-67 лишь видимым на срезе размером не более 1,5 мм, но не их количеством.
Для повышения антифрикционных показателей в исходную смесь перед полимеризацией вводят в качестве добавки небольшое количество графита, который за счет очень легкого сдвига пластов атомов кристаллической решетки, что хорошо заметно по оставляемым на листах бумаги карандашами линий, выполняет роль весьма эффективной смазки.
Сфера применения капролона (полиамида) и его аналоги
Сфера применения полиамида в основном связана с антифрикционными узлами, хотя иногда его небольшая плотность и химическая стойкость к щелочам, растворам солей и многим органическим соединениям оказывается полезной в других, не связанных с механикой областях. Вот лишь некоторые примеры использования капролона:
из листов вырезаются кольцевые накладки для дисковых систем сцепления и торможения автомобилей, мотоциклов и станков;
трубки пригодны для изготовления втулок и вкладышей подшипников скольжения;
стержни пригодны для вытачивания тел вращения со сложной конфигурацией образующей для высокоточных электротехнических приборов.
При использовании в качестве изоляторов инженерам стоит учитывать при разработке конструкций и выборе марки полиамида стекание статических зарядов по проводящему электрический ток графиту. Возможно для улучшения результатов больше подойдут некоторые из аналогов, о которых речь дальше.
Полиацеталь
При охлаждении или нагреве твердые вещества сужаются или расширяются в соответствии с довольно сложными формулами, в которых присутствует экспериментально определяемый и заносимый в справочники коэффициент. Когда требуется высокая стабильность размеров в производстве деталей механизмов часто используют полиацеталь, представляющий собою продукт полимеризации формальдегида. для повышения прочности в него предварительно вводят стекловолокно и другие наполнители. Далее из поступающих в продажу на рынок листов и стержней после механической обработки получают шестерни, шкивы, втулки, ролики и прочие комплектующие.
Фторопласт
Очень скользкий фторопласт к тому же обладает и стойкостью к высоким температурам, поэтому пригоден для интенсивно нагружаемых фрикционных узлов без эффективного теплоотвода. Также он обладает высокой химической стойкостью и безвреден для человеческого здоровья, в чем можно легко убедиться на примере посуды из так называемого тефлона, образующего антипригарное покрытие сковород. Это одно и то же вещество на основе полимеризованного тетрафторэтилена, получившего разные наименования в советской технической литературе и коммерческой компании, химиком которой оно было случайно открыто в хранившихся в необычных для себя условиях баллонах с вышеназванным газообразным фторидом ненасыщенного углеводорода.
В продаже имеются и другие полимерные материалы, поэтому инженерам есть из чего выбирать.