Пластиковые втулки: виды и применение

Полимерные втулки скольжения повсеместно используют в технике, где нужно подвижное соединение между двумя элементами конструкции. Пластиковые детали постепенно вытесняют металлические из бронзы и латуни, благодаря своим характеристикам и доступной стоимости. В статье рассказываем про втулки из пластмасс: их виды, материалы изготовления и сферы применения.

Преимущества и недостатки пластиковых втулок

Схожие по конструкции с классическими металлическими втулками, изделия из полимеров обладают уникальными характеристиками:

• Отличная коррозийная устойчивость. Полимерные материалы, в отличие от металла, не ржавеют даже при постоянном контакте с влагой и кислородом. Это обеспечивает длительный срок использования, более редкую замену запчастей, а также сохранение прочностных свойств конструкции на всем периоде применения.
• Низкий коэффициент трения. У пластиков, которые используют для изготовления полимерных втулок, отличные показатели скольжения. Некоторые из них даже не нуждаются в дополнительном применении смазывающих жидкостей, так как при нагреве они сами выделяют состав, снижающий трение.
• Шумопоглощение и снижение вибраций. В отличие от металлов, полимеры хорошо поглощают звуки и механические удары. Это не только способствует более комфортной атмосфере на производстве, но и защищает подвижные элементы от преждевременного износа.
• Высокая химическая устойчивость. Полимерные материалы переносят воздействие большого количества щелочей, кислот, масел и нефтепродуктов. При этом их структура не меняется и не вступает в реакцию с агрессивной средой. Это значительно расширяет сферы использования пластиковых втулок.
• Инертность. Пластик безопасен для здоровья при контакте с кожей, а также для природы. Он не выделяет вредных веществ и может контактировать с химикатами, продуктами питания, косметикой, лекарственными препаратами. Поэтому пластиковые втулки широко применяют в медицине, пищевой и фармацевтической промышленностях.
• Низкая стоимость. Полимерный материал дешевле, чем большинство металлов со схожими характеристиками. Поэтому использование пластиковых втулок просто экономит деньги на комплектующие.
• Малый вес. Масса итоговой конструкции складывается не только из направляющих и основных деталей, но и из комплектующих. Если важна легкость, пластиковые втулки помогут значительно сократить вес конструкции.
• Удобство монтажа. Так как полимерные материалы более пластичные, чем металл, то их проще устанавливать. При небольшом физическом воздействии происходит упругая деформация – пластик вернет форму. В то время как металл может остаться со следами, вмятинами и царапинами после монтажа.
• Электрическая изоляция и низкая теплопроводность. При интенсивной работе пары трения практически не нагреваются, а также не проводят электричество.

Основной недостаток полимерных втулок – ограничения по механическим характеристикам. Однако это зависит от того, какой пластик и с каким металлом сравнивать. Например титановая втулка, действительно, может иметь более высокую прочность и устойчивость к высоким температурам, чем, например, капролоновая. Однако если сравнить фторопласт с медью, то полимер выиграет по большинству прочностных характеристик.

Из каких полимеров изготавливают втулки

Втулка – незаменимая вещь. Она нужна практически во всех подвижных конструкциях – от детской игрушки до двигателя самолета. Поэтому и материалов для изгтовления масса. Вот некоторые из них:

• Текстолит. Это композитный, то есть слоистый материал. Это дает повышенную прочность полимера при соблюдении условий резки. То есть точить втулку из листа нужно в соответствии с направлением слоев. Текстолит – хороший диэлектрик, а также у него отличные качества по истираемости. Текстолитовая втулка будет примерно в 3,5 раза легче, чем металлическая. При этом прочность и сжатие на изгиб почти такие же, как у аналога из металла. Важный момент: при нагреве и охлаждении изделия из слоистого полимера не теряют свою форму.
• Капролон. Преимущества капролона – высокая прочность при сохранении пластичности, а также влагонепроницаемость и устойчивость к коррозии. Сочетание этих свойств привело к тому, что капролоновые втулки активно используют в судостроении, насосах и прочих системах, связанных с пресной или соленой водой. Кроме того, масла, спирты и смазки тоже не разрушают материал, поэтому изделия могут работать в достаточно агрессивной среде при больших нагрузках. Это позволяет применять капролон в машиностроении и автомобильном производстве. Срок использования достигает нескольких десятилетий. Для станкостроения втулки изготавливают из маслонаполненного и графитонаполненного капролона – они имеют отличные антифрикционные свойства и часто не нуждаются в дополнительном нанесении смазки.
• Полиуретан. Материал имеет просто потрясающую эластичность, если сравнивать его с аналогичными полимерами для изготовления втулок. Удлинение до 650% делает его максимально комфортным материалом для изготовления мягких, ударопрочных втулок и подшипников в машиностроении. Еще один плюс – высокая износостойкость даже при контакте с абразивными веществами.
• Стеклотекстолит. Материал имеет высокую прочность, в сравнении со многими полимерами, поэтому втулки выдерживают длительную и большую нагрузку. Есть единственный минус для тех, кто хочет выточить втулку из цельного фрагмента стеклотекстолита. В его составе абразивные вещества. Поэтому при резке и точении резцы быстро стачиваются. Поэтому мы рекомендуем заказывать резку в размер на профессиональном оборудовании. Возможно производство втулок из стеклотекстолита или других полимеров по вашим чертежам.
• Фторопласт. Большое преимущества материала – электроизоляционные свойства. Кроме того, фторопласт прочный, износостойкий и отличается высокими антифрикционными качествами. Втулки из этого полимера выдерживают работу в широком температурном диапазоне – от -250 до +250 градусов. Они хорошо поглощают вибрации и лишние шумы. Сырье изготавливают методом полимеризации фтора и углерода, поэтому продукция из фторопласта экологична, ее можно использовать для любых отраслей. В машиностроении фторопластовые втулки применяют для изготовления колец, шайб, конусов, подшипников и уплотнительных колец для подвижных элементов. В том числе, их используют как элементы двигателей, гидроцилиндрах, насосах и электрооборудовании.
• Полиацеталь. Особенное свойство этого сложного в производстве полимера – хорошая упругость и ударная вязкость. Поэтому втулки из полиацеталя используют для деталей с высокими вибрационными и ударными нагрузками. Втулка не только выдерживает удары и не портится от них, но и поглощает звуки и вибрации, сохраняя срок эксплуатации всей конструкции. Полиацеталь влаго- и паронепроницаем, поэтому часто используется как изолятор. Уплотнительные кольца из него служат долго даже в условиях агрессивной среды. Очень часто из полиацеталя изготавливают втулки для подвески автомобиля – они имеют отличную ровную поверхность после резки и сохраняют свойства при долгом использовании.
• Полиэтилен. Не самые прочные, но при этом удобные в работе и недорогие полиэтиленовые втулки активно применяют для запорной арматуры и соединения элементов трубопровода. Они выдерживают давление внутри системы и сохраняют целостность труб в местах соединений. Для более прочных втулок используют высокомолекулярный полиэтилен.

Это неполный перечень полимерных материалов, из которых производят втулки. На самом деле используют практически любой пластик, в зависимости от того, какие цели преследуются. Поэтому нельзя с уверенностью сказать, какой полимер лучше подходит для изготовления втулок, так как у них разные характеристики.

Виды пластиковых втулок по назначению

• Втулки под фланец. Чаще всего изготавливаются из полиэтилена. Используются для прочного крепежного соединения элементов конструкции, например. трубопровода.
• Втулки подшипников скольжения. Их также называют просто втулками скольжения. Это два цилиндра – внутреннее и внешнее кольцо, которые приходят во взаимодействие друг с другом. Больше всего в таких изделиях ценится антифрикционное свойство материала, чтобы снизить силу трения и нагрев подвижного сочленения, увеличить КПД движения. Втулки скольжения применяются в машиностроении при создании станков, автомобилей, двигателей.
• Втулки шарикоподшипников. Это тоже два кольца с разными диаметрами, между которыми плотно находятся шарики, они, кстати, тоже обычно изготавливаются из того же полимера, что и втулки. Так как на шарикоподшипники влияют достаточно большие силы, при выборе материала для изготовления используют наиболее прочный пластик, например, капролон. Внутрь шарикоподшипника также часто заливают смазывающие жидкости и масла, поэтому важно, чтобы материал был устойчив к воздействию смазки, не разрушался от нее.

Также по форме пластиковые втулки бывают цилиндрические и конические, гладкие и с резьбой – как наружной, так и внутренней. Обычно по всей площади поверхности втулка однородная, однако есть переходные изделия с наружным выступом с одной или обеих сторон. Другой способ конфигурации втулки – наличие одного или нескольких сквозных или глухих отверстий в поверхности.

Все втулки, вне зависимости от формы, назначения и материала изготовления, отличаются размерами: толщиной стенок, длиной и сечением цилиндра.

Сферы применения пластиковых втулок

Благодаря сочетанию уникальных характеристик, полимерные изделия применяются повсеместно. В том числе в тех отраслях, где важна инертность, безопасность материала – в пищевой, химической, фармацевтической сферах, а также в медицине, например, при изготовлении имплантов.

Прочность, ударная вязкость и износостойкость материалов ценится в машиностроении, станкостроении, электротехнике и автомобильной промышленности.

Сочетание легкости, прочности и коррозийной устойчивости полимеров позволяет использовать пластиковые втулки в таких отраслях, как судостроение, авиация, ракетостроение. А устойчивость к большинству масел и нефтепродуктов позволяет применять втулки при добыче и переработке полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.

Сферы использования пластиковых втулок, действительно, безграничны. В любом производстве, где нужно подвижное сочленение, может быть применена втулка из полимера. Разница будет только в том, из какого материала она будет изготовлена.