Пары трения металл-резина широко используются в различных отралсях промышленности в качестве уплотнений трубопроводной арматуры, погружных насосов, вращающихся валов, подшипников и т.д. Конструкция винтовых насосов предусматривает наличие резиновой обкладки и контактирующего с ней стальным ротором.

При производстве таких узлов необходимо максимально снизить потери на трение и обеспечить заданный ресурс и герметичность. Контактные резиновые уплотнения за счет плотного прилегания к сопряженным металлическим поверхностям обеспечивают надежную герметичность. Однако пары металл-резина обладают ограниченной долговечностью и значительными потерями энергии на преодоление сил трения при движении.

Условия трения в парах металл-резина

Молекулярно-механическая теория определяет коэффициент трения двумя составляющими – молекулярной и механической. Первая возникает ввиду наличия сил притяжения между молекулами. Вторая обусловлена деформацией и зацеплением микронеровностей.

В парах трения резина-металл, в отличие от металлических пар, преобладает механическая составляющая коэффициента трения. Снизить ее можно улучшением качества поверхности при помощи различных методов финишной обработки (электролитно-плазменным, электрохимическим, химическим и механическим).

Следует отметить, что при улучшении качества обработки возрастает площадь контакта поверхностей, что влечет за собой увеличение молекулярной составляющей коэффициента трения.

Уплотнения имеют одну нежелательную особенность: в состоянии покоя резина прилипает на металлические поверхности. При страгивании с места элементов такого узла коэффициент трения может достигать значений f=1,0…1,2. В таких условиях нередко уплотнения повреждаются и защемляются, что влечет за собой прорыв рабочей среды.

Сильный износ, снижение герметичности и быстрый выход из строя уплотнений происходит вследствие высоких контактных давлений. Избежать подобных проблем позволяют смазочные материалы, которые должны подбираться с учетом специфики эксплуатации резинометаллических пар и процессов их изнашивания.

АТСП (антифрикционные твердосмазочные покрытия) MODENGY – современное решение по снижению трения и быстрого износа резиновых уплотнений.

Как работают АТСП?

Антифрикционные покрытия успешно заменяют пластичные и другие виды смазок. Разделительный антифрикционный слой, формируемый АТСП, не выдавливается под давлением и нагрузками из зоны трения и устойчив к внешним воздействиям.

АТСП создают на металлических поверхностях защитный слой толщиной 5-25 мкм, представляющий собой полимерную матрицу, в которой содержатся мельчайшие частицы твердых смазок (дисульфида молибдена, графита, ПТФЭ и других).

Антифрикционные твердосмазочные покрытия выполняют две основные функции:

• Сглаживают микронеровности поверхностей и повышают их опорную площадь. Происходит значительное снижение коэффициента трения за счет уменьшения его механической компоненты.
• Образуют разделительный слой между металлическими и резиновыми поверхностями, который препятствует прилипанию. Происходит снижение коэффициента трения за счет ослабления его молекулярной компоненты.

Основные свойства АТСП MODENGY для пар резина-металл представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные свойства АТСП MODENGY.

Однако антифрикционные покрытия на основе ПТФЭ применяются не только в парах трения резина-металл, но и для резьбового крепежа.

Как использовать покрытия?

Перед нанесением АТСП MODENGY, приведенных в таблице, не требуется дополнительная обработка поверхностей. Достаточно провести их очистку и обезжиривание. Также отсутствуют высокие требования относительно шероховатости поверхностей – допускается Ra = 0,8 мкм и более. При этих значениях покрытие надежно удерживается на основе.

Наносятся АТСП методом распыления. Время достижения первоначальной прочности материала составляет 10 минут, после чего обработанную деталь можно транспортировать без риска повредить покрытие. Полная прочность достигается путем нагрева при температурах +150 °С…+200 °С в течение 30-60 минут. В зависимости от марки покрытия условия полимеризации разные.

Применение АТСП MODENGY в резинометаллических парах позволяет уменьшить трение, исключить скачкообразное движение и увеличить рабочий ресурс всего оборорудования.