Шестерня из капролона своими руками

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 18.09.2024

Наука не стоит на месте, а постоянно развивается, в результате чего появляются новые высокотехнологичные материалы, нашедшие свое применение в различных отраслях промышленности. На сегодняшний день некоторые полимеры способны не только успешно конкурировать с металлами и их сплавами, но и в некоторых случаях по своим характеристикам считаются лучше их.

Одним из самых распространенных высокотехнологичных материалов, которые появились сравнительно недавно, является капролон, по своим свойствам превосходящий металл по различным показателям, включая коррозийную стойкость и прочность.

Характеристика

Капролон является полимерным материалом, имеющим белый цвет с небольшой желтизной, без запаха. Его оттенок часто меняется благодаря различным красителям или присадкам, добавляемые в полимер в процессе производства. Одним из основных свойств капролона считается его прочность, не уступающая стали, и широкий рабочий диапазон температур от -40 до +80 градусов. Это позволяет использовать его в разных климатических зонах или в экстремальных условиях.

Довольно часто такой полимер ассоциируют с заменителем сплавов и металлов в деталях, которые подвергаются сильному износу за счет силы трения. Благодаря антифрикционным свойствам этот материал применяют в качестве подшипников и прокладок.

Капролон является абсолютно водонепроницаемым и имеет высокий уровень коррозийной стойкости. Может довольно продолжительное время работать в следующих агрессивных средах:

морская вода;
щелочные растворы и разбавленные кислоты;
горючее (керосин, бензин, дизель);
спирты.

Обладая диэлектрическими свойствами, капролон успешно применяют при изготовлении изоляционных компонентов и электродвигателей.

Весит полимер в 6 раз меньше стали, что значительно повышает его популярность. Конструкции с деталями, изготовленными из капролона вместо железа, обладают облегченным весом, что иногда является критичным показателем. Материал подвергают всем видам механической обработки, что позволяет изготовить из него такую деталь с достаточно высоким классом точности поверхности.

Преимущества

Детали из капролона являются долговечными и замечательно поглощают ударные нагрузки, благодаря чему их используют для изготовления тележек, корпусов различных механизмов, приводов редукторов, транспортеров, ступиц, шестеренок, звездочек и многих других агрегатов, в которых присутствуют ударные нагрузки на корпус изделия или элементы. Полиамидные стержни и листы устойчивы к воздействию:

спирта;
щелочи;
масла;
эфира;
слабой кислоты.

Изготовленные из этого материала детали используются в узлах трения и даже без смазки. Преимущество листового и стержневого капролона заключается в том, что он является замечательным диэлектриком, по своим качествам не уступающий таким материалам, как поливинилхлорид и полистирол.

Обладая низким коэффициентом трения, изделия из Полиамида 6 быстро и легко устанавливаются вместо стальных и бронзовых деталей. Кроме того, они обладают гораздо меньшим весом, чем металлические изделия.

Листовой или стержневой капролон замечательно обрабатывается на точильных, фрезерных и шлифовальных станках. Изделия из такого материала гарантируют более надежную и длительную службу в узлах трения и скольжения. Стержни из капролона выдерживают различные нагрузки и удары, а также характеризуются длительным сроком эксплуатации.

Область применения

Обладая замечательными свойствами и техническими характеристиками, капролон с успехом применяют в разных отраслях промышленности. Наиболее востребован он в следующих сферах:

Электротехника. Обладая диэлектрическими свойствами, этот материал замечательно подходит для изоляции силовых кабелей. Также из него изготавливают защитные кожухи для электрооборудования, работающего на открытом воздухе. Кроме того, благодаря тому, что этот полимер подвергается низкой гальваноэлектрической коррозии, из него изготавливают катушки, разъемы, клеммы и переключатели. Высокая стойкость к щелочным растворам позволяет использовать этот материал при контакте с разнообразными электролитами.
Машиностроение, судостроение, горнодобывающая промышленность. Из-за своего небольшого веса использование полимера способствует облегчению конструкции в несколько раз и значительно сокращает расходы без потери качества за счет того, что материал имеет самую низкую себестоимость по сравнению с аналогичными полимерами. Из капролона изготавливают ступицы, барабаны-измельчители горной породы, манжеты, подшипники скольжения и т. д.

Применение капролона в промышленности и строительстве

Изделия из капролона

Вдобавок ко всему, капролон может поглощать шум и существенно снижать вибрационные и динамические нагрузки. В совокупности, все эти технические характеристики и сделали его одним из наиболее востребованных и популярных полимеров. Более того, данный материал с легкостью может быть обработан разными механическими способами. Например, обработка капролона выполняется посредством фрезерования, точения, разрезания, сверления, а также шлифования. Таким образом, используя обычное заводское оборудование, возможно сделать различные изделия из капролона взамен более тяжелых и менее надежных металлических.

Что делают из капролона?

Судостроение и судоремонт

Подшипники гребных и дейдвудых валов

Веерные ролики и крышки клапанов

Клапаны, поршни, шестерни, крыльчатки

Энергетика и электротехника

Турбинные вкладыши и шаровые мельницы

Шнеки питания, золотоудаления и пылевые

Подшипники для насосов и оборудования

Подшипники для камнедробильных систем

Вкладыши седлового подшипника

Втулки центральной цапфы и блока наводки

Подшипники для насосов

Скребки насосных штанг

Решетки для вакуумных фильтров

Подшипники качения и скольжения

Направляющие и вкладыши узлов трения

Втулки, шестерни, звездочки, поршни

Крановое и транспортное оборудование

Шкивы, блоки, ролики колесных механизмов

Корпуса, кронштейны, ступицы колес

Осевые опоры, втулки, подшипники

Сепараторы, насосы, ролики, шестерни

Подшипники, направляющие, втулки

Ниппеля, планки, колодки, шнеки

И это далеко не полный список возможной продукции из данного полимера. Поскольку сама обработка капролона выполняется на 35% более легко и быстро, нежели обработка других стальных аналогов, а итоговая стоимость у таких изделий будет гораздо ниже при высоких технических характеристиках, то многие предприятия выбирают именно этот материал для производства новой продукции. В свою очередь, очень многие инженеры стараются заменить старые изношенные стальные детали в промышленной или частной гражданской технике на высоконадежные и эффективные детали из капролона или же из его полимерных аналогов.

Аналоги капролона

Зарубежные аналоги капролона

Allied Chem. Corp.

Канада, США, Бельгия

Канада, США, Швейцария

Service Color Corp.

Adell Ptastics Inc.

Япония, США, Германия, Таиланд

Полиамид 66
(ПА-66)

Канада, США, Швейцария

Канада, США, Дания, Англия

Adell Ptastics Inc.

Япония, США, Германия, Таиланд

Полиамид 610
(ПА-610)

Кроме того, на постсоветском пространстве капролон зачастую обозначается как полиамид ПА-6 блочный. Такое название было дано благодаря тому, что данный материал выпускался в форме блоков. Однако уже долгое время основные формы его выпуска — стержень, втулка, лист или гранулы. Нерентабельность блочной формы обусловлена тем, что при изготовлении деталей из капролона значительная часть материала стачивалась, превращалась в стружку и шла в отход. Само собой, это было крайне невыгодно. Тем не менее, это название осталось в обиходе и используется до сих пор, а некоторые фирмы продолжают выпуск такой формы.

Примечателен тот факт, что капролон имеет несколько структурных модификаций, которые отличаются по степени устойчивости к нагрузкам и другим техническим характеристикам. В зависимости от предназначения и рабочих условий, производится полиамид ПА-6, а также полиамид ПА-6 маслонаполненный, то есть содержащий в себе специальную смазку. При этом маслонаполненный капролон будет иметь уже не светлый окрас, а черный. Кроме того, в темных тонах будет выполняться также полиамид ПА-6 МДМ с дисульфидом молибдена, и еще один особый вид данного полимера — полиамид ПА-6 МГ графитонаполненный.

Сравнение с фторопластом

Капролон — один из многих полимеров, применяемых для замены металлов. Из всех аналогов наиболее часто его сравнивают со фторопластом и полиуретаном. Технические характеристики фторопласта и полиамида в сравнении:

Термостойкость лучше у фторопласта. Он выдерживает температуры до 200 °C.
Оба материала мало подвержены химической коррозии. Разница в том, что фторопластовые детали чаще применяются в разведённых кислотах, а капролоновые — в щелочах.
Удельная плотность капролона значительно меньше, чем у фторопласта. Отличить их можно по весу. Фторопласт почти в два раза тяжелее
. В местах, где масса изделия играет важную роль, чаще применяется полиамид-6.
По прочности на сжатие и деформациях при ударе фторопласт превосходит капролон.

Фторопласт — мягкий и текучий полимер, не подходит для использования при высоких нагрузках. Срок службы у фторопласта выше, чем у полиамида-6, и по прочностным характеристикам фторопласт имеет лучшие показатели

Однако капролон отличается большей доступностью по цене, и это часто определяет выбор производителей в его пользу
. Подробнее о фторопласте Ф4 можно узнать здесь.

Полиуретан применяют взамен резины, традиционных пластмасс, а иногда и металлов. Он незаменим при изготовлении различных прокладок и уплотнений.

Благодаря применению новых полимерных материалов у производителей различного рода механизмов появилась возможность значительного облегчения и удешевления конструкций. Это приносит значительную экономическую выгоду и часто увеличивает срок службы изделий.

Среди большого разнообразия современных полимерных материалов выделяется фторопласт и капролон, и это неудивительно, ведь они оба находят широкое применение почти во всех отраслях промышленности. Какими свойствами обладают оба материала, чем они отличаются и в каких сферах находят применение фторопласт и капролон?

Капролон — полимерный материал

Капролон — полимерный материал (полиамид 6 PA-6) с высокими техническими характеристиками, более 30 лет используется в современной промышленности и активно заменяет детали из металла, бронзы, других сплавов. Капролон — российское название, часто встречается другое его наименование — полиамид 6 или ПА6 (PA6). Другие страны производят этот же материал под своими запатентованными наименованиями: Текамид (Tecamid), Эрталон (Ertalon), Текаст (Teсast), Ультралон (Ultralon), Нейлон (Neylon) и так далее, все эти полимеры — аналоги капролона. У нас еще можно встретить старое название — полиамид ПА6 блочный, обусловленное формой выпуска. На данный момент оно не актуально, при обработке блока остается большое количество отходов, стружки. Капролон выпускают в форме пластин, листов, стержней, кругов. Эти формы удобны для обработки и получения конечной продукции.

Капролон ПА6 полиамид 6, изготовленный по ТУ 2224-001-78534599-2006, не требует предварительной подготовки перед механической обработкой. Подвергается термобработке на производстве для снижения внутреннего напряжения и увеличения прочности и химической стойкости; поставляется уже отторцованным, это многократно уменьшает затраты рабочего времени. Температура эксплуатации от -60°С до +120°С.

Наименование показателей

Капролон стержни, круги, листы, плиты

PA 6, ненаполненный

PA 6 HS, наполнитель CM025, термо-
стабилизатор

PA 6 OFN, наполнитель CM015, низко-
температурное масло

Гладкая поверхность без раковин, трещин, от белого до кремового цвета

Гладкая поверхность, от белого до кремового цвета, раковины, сколы не более 2 шт на 10% всей поверхности

Листы, стержни с гладкой поверхностью без раковин, трещин, цвет голубой

Листы, стержни с гладкой поверхностью без раковин, трещин, от серого до черного цвета

Количество пор размером от 0,8мм до 1,5мм на поверхности продукции, шт, не более

Изгибающее напряжение при величине прогиба, равной 1,5 толщины образца, мпа, не менее

Крупнейшая независимая площадка для обсуждения вопросов производства и переработки пластмасс и эластомеров различными способами. Рекомендации ведущих специалистов.

Капролон литьевой (метод свободного литья)

- Все остальные проблемы не вошедшие в основные темы по сырью и способам производства. Более редкие методы переработки, уникальные технологии и прочее.
- All other possible problems not marked in the previous sections. Rare of methods of production, unique technologies, etc.

Капролон литьевой (метод свободного литья)

Доброго времени суток. Хотелось бы узнать есть ли на форуме производители подобного материала, и узнать у них.
Где берется активатор и катализатор?
Какие формы используете?

Думаю, что тех, кто делает капролоновые заливки уже и в стране-то практически нет (за исключением губахинского Метафракса).
Но свяжитесь еще с Анионом, может они что Вам расскажут по старой памяти.

На Анионе они по RIM технологии льют, а это довольно прогрессивная тема для малых тиражей. Особенно учитывая то, что они еще и стеклонаполненный RIM могут делать.

RIM-технология - это уже давно не секрет. :)
Наберите в Гугле, там навалом ссылок. В том числе и с продажей оборудования, компонентов.

Интересная тема. "Капролон" Вы что то нашли? В основном только полиуретановые композиции попадаются. А интересует именно ПА(капролон), и желательно стеклонаполненый. Кто знает поделитесь пожалуйста.

В нашей стране существует два производства заготовок из капролона: ОАО "Метафракс" (Губаха) - это капролон общего назначения и ООО "Катион", Москва (это специальные марки капролона). Раньше вообще-то таких производств было больше, но многие в перестройку закрылись.
Оба производства вплотную сотрудничают с западными разработчиками современных технологий анионной полимеризации капролактама, с кем же именно - можно почитать на их сайтах (Метафракс не раскрывает имена своих партнеров, но пишет, что они в 2008 году заплатили несколько десятков миллионов у.е. за новое комплектное импортное оборудование для расширения производства капролона).
И, естественно, менеджеры обоих этих производств не горят желанием плодить себе конкурентов.

Но кроме этого есть еще и те, кто делает экструзионные заготовки из полиамидов (круглые цилиндры/трубы разного диаметра), они по качеству выше капролона. И из поликарбоната такие заготовки делают, и из полисульфона, и из ПБТ, и из полипропилена.

Иванов Сергей писал(а): Оба производства вплотную сотрудничают с западными разработчиками современных технологий анионной полимеризации капролактама, с кем же именно - можно почитать на их сайтах (Метафракс не раскрывает имена своих партнеров, но пишет, что они в 2008 году заплатили несколько десятков миллионов у.е. за новое комплектное импортное оборудование для расширения производства капролона).
И, естественно, менеджеры обоих этих производств не горят желанием плодить себе конкурентов.

Ситуация типичная - свою науку "слили", за бугром готовые решения покупаем. Я знаю спецов, которые сделают аналогичное готовое решение за кратно меньшие деньги, но никто из них на форуме делиться информацией не будет :(

Иванов Сергей писал(а): Но кроме этого есть еще и те, кто делает экструзионные заготовки из полиамидов (круглые цилиндры/трубы разного диаметра), они по качеству выше капролона.

Сильное утверждение. Только, пожалуйста, уточните: по какому качеству? По физмеху - я сильно сомневаюсь.

"Катион"/"Анион" - это и есть наша советская отраслевая наука, в 90-е годы из лаборатории НИИПМ ставшая маленьким самостоятельным частным предприятием (тоже самое было и с Полипластиком). А поскольку они всегда были недалеко от "мирового уровня технологии" в этом конкретном вопросе, то они просто продолжают развиваться, просто теперь уже с использованием иностранных возможностей.

ГОСТ 31014 - там есть данные по физмеху таких экструзионных профилей, можно сравнить.
И еще экструзионные профиля лучше капролона тем, что в заводском капролоне иногда бывают пузыри, поры, раковины (как с ними технологи не борются), а в экструзионном их обычно нет.

Внимательнее прочитайте Катион-овский сайт. Чьим они в-основном торгуют? Сколько принципиально новых продуктов они начали производить за 20лет независимой России? Где там наука?

Данный мастер-класс научит вас делать копии несложных деталей из алюминия. В нашем случае сломалась приводная шестеренка для откатных ворот. В заводском исполнении она сделана из пластика. Ей и займемся.

Нам понадобятся:

Секундный клей.
Пластилин.
Желатин.
Глицерин.
Воск.
Гипс.
Самоклеящийся уплотнитель.
Алюминий (в виде любого ненужного лома).

Процесс изготовления

Затем высыпаем в кастрюлю желатин и разбавляем его глицерином. Растапливаем на водной бане до однородной массы. Когда желатин готов, помещаем деталь в небольшую емкость и заливаем получившейся массой.

Даем некоторое время на застывание. Далее делаем небольшие надрезы, чтобы извлечь шестерню. Первая форма готова.

У нас вышла чуть меньше, чем должна быть. Вопрос был решен оконным уплотнителем. Нужно наклеить его на зубья шестерни и срезать лишнее.

Дальше повторяем предыдущие шаги. Плавим желатиновую форму и опять заливаем деталь, извлекаем ее и заливаем воск. Теперь получилось точно по размеру.

Следующим шагом разводим гипс и в металлической емкости и заливаем им деталь из воска. Даем гипсу застыть и прокаливаем емкость в горне, чтобы убрать из нее воск.

Мы пробовали выплавить воск из гипса в духовке, но до конца это сделать не получилось, что плохо сказалось на качестве конечной детали.

Заключение

В наши дни зачастую используются пластиковые детали в высоконагруженных механизмах. Это хитрый маркетинговый ход, который вынуждает нас раскошелиться на дорогостоящие детали. Новая шестерня из алюминия проста в изготовлении, прослужит намного дольше и существенно сбережет ваш бюджет.

Смотрите видео

В этом видео показан нестандартный способ изготовления шестерни без делительной головки на токарном станке.

Читайте также: