Témata
Reklama

Kluzná ložiska z plněných termoplastů

Použití plněných termoplastů jako materiálu na kluzná ložiska není žádnou novinkou. Polyamidy plněné grafitem se k tomuto účelu používají již přes 40 let.

Novinkou je však užití špičkových inženýrských a high-tech termoplastů, jejich nových směsí a jejich zpracování na ložisková pouzdra vstřikováním.
Hromadná výroba samomazných kluzných ložisek technologií vstřikování je ve srovnání s ložisky z kluzných materiálů vyráběnými stříháním s následným skružováním a s plastovými ložisky vyráběnými obráběním velmi ekonomická. Umožňuje nasazení špičkových plastů s dobrými mechanickými a kluznými vlastnostmi při vynikající teplotní a chemické odolnosti, jichž standardní termoplasty nedosahují. Jejich inovační potenciál jako nekovového řešení je však v konstrukci strojů a přístrojů zatím málo využit. Vstřikováním lze dnes vyrobit velmi tenkostěnná pouzdra (cca 1 mm), a tak jejich velkou výhodou, zejména při použití ve větším počtu, je i úspora hmotnosti konstrukce.
Reklama
Reklama

Vstřikované high-tech plasty na ložiska

Dvě světové firmy, Glacier Industrial Bearings, výrobce kluzných ložisek ze skupiny DANA Corporation, a Busak+Shamban, výrobce těsnění a kluzných ložisek ze skupiny TI Group, mají ve svém výrobním programu několik typů kluzných ložisek z plněných termoplastů polyfenylensulfidu (PPS), polyetheretherketonu (PEEK) a polyamidimidu (PAI), zpracovaných vstřikováním. Vlastnosti vybraných typů jsou uvedeny v tabulce.
Vstřikováním PPS plněného PTFE a grafitem se vyrábí samomazná kluzná ložiska s nejvyšší chemickou odolností a trvalou teplotní použitelností do cca 200 °C. U firmy Busak+Shaban je představuje typ HiMod HM913 (blízkým materiálem je typ MF62 firmy Glacier), bez grafitu, ale s přísadou PTFE; je vyztužený skleněnými vlákny a vyznačuje se nižší samomazností při běhu na sucho.
Pokud jde o teplotní stabilitu, docilují nejvyšší použitelnosti vstřikovaná ložisková pouzdra z plněných termoplastů na bázi PEEK, které mají nejvyšší trvalou teplotní odolnost až do teploty 260 °C, krátkodobě do 290 °C, příp. 310 °C (podle výrobku) a nejnižší tepelnou roztažnost ze všech uvedených termoplastů. Ve výrobním programu firmy Glacier je to typ MF15 s kluznou přísadou grafitu a PTFE a se špičkovými vyztuženími krátkými uhlíkovými vlákny. Vyšší tepelná vodivost uhlíkových vláken zde může přispívat i k dobrému odvodu tepla s příznivým vlivem především na životnost ložisek.
Z produkce firmy Busak+Shamban pocházejí dva typy. Prvním je HiMod HM914 s vysokou hodnotou součinu dovoleného namáhání a kluzné rychlosti pV 3,85 MPa.m.s-1 při vysoké chemické odolnosti, druhým je HiMod HM924 s nejvyšší pevností v tlaku, v tahu i v ohybu ze všech materiálů typu HiMod a s chemickou odolností jen nepatrně nižší, než je u typu HM914. Společným znakem materiálů na bázi PEEK je velmi nízká tepelná roztažnost na úrovni kovových materiálů. Pouzdra z těchto materiálů se používají jako ložiska pro chemická zařízení, textilní stroje a potravinářské stroje a na zařízení, kde je vyloučeno použití maziv. Častým důvodem použití je zvukové tlumení.
Jako základ kluzných ložisek představuje z uvedených materiálů nejhodnotnější termoplast polyamidimid. Kluzná ložiska Glacier Torlon jsou vyrobena z materiálu na bázi plněného PAI s kluznou přísadou PTFE a grafitu, který je vyztužen krátkými skleněnými vlákny a má dobré kluzné vlastnosti při běhu na sucho. Vyznačuje se dobrou teplotní stabilitou až do 260 °C a v oblasti záporných teplot do -200 °C. Materiál má vysokou hodnotu součinu pV, která umožňuje provoz i při vyšších kluzných rychlostech (až 2,5 m.s-1). Používá se na ložiska v letecké a kosmické technice, na ložiska a těsnicí kroužky chemických čerpadel a armatur, ložiska textilních strojů, vstřikovaná ozubená kola a části převodovek.

Konstrukční podmínky

Uvedené hodnoty součinu dovoleného namáhání a kluzné rychlosti pV představují nejvyšší dovolené hodnoty; pro spolehlivou funkci v trvalém provozu se doporučuje užití pouzder samomazných kluzných ložisek z plněných termoplastů při poloviční hodnotě pV. Dalším předpokladem spolehlivé funkce je jakostní povrch druhé části kluzné dvojice - hřídele, zpravidla broušené na drsnost povrchu Ra 0,2 - 0,8 a tepelně zpracované na tvrdost vyšší než 200 HB, optimálně vyšší než 350 HB. Firma Busak+Shamban doporučuje tvrdost vyšší než 30 HRC a uvádí, že tvrdosti nad 45 HRC již nemají pro růst odolnosti vůči opotřebení žádný přínos. U hliníkových slitin se doporučují anodizované povrchy, podmínečně je lze požívat i bez úpravy. Pro měkké kovy jsou plastová pouzdra nevhodná. Méně vhodná jsou i pro uložení se špatným odvodem tepla, jako je např. keramika nebo plasty.
Obecně doporučované uložení předpokládá H7 pro díru a h7 až h9 pro hřídel (příklad typického uložení je na obrázku). Ukládání se provádí zpravidla zalisováním pouzdra navlečeného na trnu s vůlí v díře podle vnějšího průměru pouzdra a s vůlí pro hřídel (podle pokynů výrobce).

Vstřikované ekonomické materiály

Závěrem lze zmínit, že pro méně náročné aplikace jsou k dispozici ekonomická vstřikovaná pouzdra s novým moderním plněním z plastů na bázi polyamidů (např. pouzdra Glacier EP z polyamidu PA 6.6 plněného PTFE a grafitem a s vyztužením skleněnými vlákny) či polybutylentereftalátu (pouzdra Glacier MF 41 z PBT plněného cínovým bronzem a PTFE, příp. s vyztužením aramidovými vlákny u typu MF 31) a dále pouzdra z PTFE plněného polyacetalem (POM), jako jsou typy HiMod 911 a 912 od firmy Busak+Shamban a MF 52 od firmy Glacier. Při vědomí, jaké vlastnosti propůjčuje dražší PTFE coby kluzná přísada, lze jen litovat, že samotný PTFE není termoplast a nelze jej jako plněný zpracovávat vstřikováním, ale jen slinováním a obráběním.
Typickým použitím pouzder z high-tech plastů jsou pomaloběžné aplikace s rychlostmi kolem 1 m.s-1 při zvýšených teplotách a v korozním prostředí, jako např. u armatur, kde mohou plnit i funkci těsnění. Snáší i silné kyseliny a alkálie a čištění horkou parou. Plnění lze modifikovat i pro antiexplozivní provedení s Ex certifikací. Při vhodné úpravě vnější hrany pouzdra umožňují tato cenově výhodná ložiska, vyráběná ve velkých sériích, i automatizované vkládání a docílení nízkých nákladů na uložení s vlastnostmi, které pouzdra z kovových materiálů neřeší.
Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 10111
Datum: 31. 01. 2001
Rubrika: Trendy / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
Plazmová povrchová úprava nanovlákených polymerních struktur

Technologie plazmových povrchových úprav spočívá v navázání funkčních skupin na povrch řetězce polymeru v plazmovém výboji. Jedná se převážně o hydroxylové skupiny. Nepolární charakter povrchu materiálu se tímto mění na polární, tedy hydrofobní povrch se stává hydrofilním či naopak. Tato technologie nachází stále širší uplatnění v různých průmyslových, ale i medicínských aplikacích.

Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

Problematika vstřikování plastových dílů pro automobily

Příspěvek popisuje podmínky pro výrobu vstřikovaných plastových dílů pro automobily včetně vznikajících problémů a navazuje na článek Snížení rizika vzniku vad při vstřikování plastových dílů, který byl uveřejněn v příloze Plasty časopisu MM Průmyslové spektrum č. 3/2014 (viz též www.mmspektrum.com/140312). Autor vychází z dlouholeté zkušenosti ve firmě Plast Form Service I. M., která se výrobou těchto dílů zabývá již od roku 1998.

Související články
Úloha 3D tisku při vývoji kompaktních stavebních strojů

O rapid prototypingu, respektive 3D tisku se v poslední době hodně mluví. Jaké je ale jeho skutečné praktické uplatnění? Na to jsem se zajel podívat do vývojového centra společnosti Doosan Bobcat Engineering v Dobříši.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kompozity s přírodními vlákennými plnivy kokosu

Polymerní materiály a jejich kompozity patří k nejprogresivněji se rozvíjejícím materiálům. Mezi polymerní materiály s prudkým rozvojem patří aplikace přírodních vláken (NF) do syntetických matric.

Nové možnosti průmyslového využití plastů

Supertechnopolymery představují nejnovější a nejvyspělejší článek ve vývoji polymerových materiálů. Od tradičních plastů se liší především vysokým obsahem vyztužujících skelných vláken, případně i přítomností syntetických vláken z aramidu, která dávají supertechnopolymerům výborné mechanické i tepelné vlastnosti. Díky své vysoké odolnosti se tyto moderní inženýrské plasty stále častěji stávají vhodnou alternativou za oceli, přičemž nabízejí i řadu výhod:

Plastové materiály v reflexi K 2013

Inovační dopad exponátů prezentovaných na düsseldorfském veletrh plastů K do praktických aplikací, zejména zajímavých plastových materiálů, je aktuální nejen půl roku po skončení akce, kdy vám tento článek přinášíme, ale má časový přesah dalece větší. Aplikace automobilových plastů jsou možná divácky atraktivnějšími na autosalonech, avšak ty zajímající všechny jsou nové lehké materiály pro úsporu energie, šetřící jim kapsu.

Zpracování plastů na FS TUL

Oddělení zpracování plastů katedry strojírenské technologie se již více než 30 let věnuje problematice plastů a kompozitů, technologií a procesů zpracování plastů, konstrukce, simulací atd.

Selektivní laserové slinování polymerů

Další pokrok lidstva nelze realizovat bez zásadních inovací výroby. Hnací silou je neustále sílící konkurence globálního rozsahu. Ta vyvolává rostoucí tlak na inovace materiálů a výrobních technologií a na efektivnější využívání znalostního potenciálu vědeckých a výzkumných pracovišť. V posledních letech se do popředí zájmu dostávají inovativní výrobní procesy, jejichž podstatou jsou tzv. aditivní technologie, původně vyvinuté pro účely rychlé výroby prototypů (rapid prototyping, 3D printing).

Podnikové výzkumné centrum formuje budoucnost vývoje materiálů

Eureka je aplikační laboratoř společnosti JSP, výrobce materiálu Arpro, která nabízí vývoj a výrobu prototypů, jejich testování a ověřování prvních sériových výrobků. Umožňuje dokonce experimenty s technologiemi, jako je například laminace či zalisovávání vkládaných dílů s možností ověření 3D tolerancí.

Efektivní frézování kompozitů s termoplastickou matricí

Vláknové kompozity s plastovou matricí dnes nacházejí stále větší uplatnění v různých průmyslových oborech. Zatímco ještě v nedávné minulosti se tyto materiály využívaly výhradně v kosmickém a leteckém průmyslu, dnes nacházejí své uplatnění například i v běžném strojírenství, automobilovém průmyslu nebo ve výrobě věcí každodenní potřeby a sportovních potřeb.

Dokonalé pedály

Jak cyklističtí nadšenci a osoby zasvěcené tomuto sportu jistě vědí, minulé desetiletí nejslavnějšího švýcarského výrobce jízdních kol, firmy BMC, by se dalo přirovnat k zajímavé, ale místy krkolomné jízdě. Firmu, kterou původně založil anglický emigrant vyrábějící jízdní kola pro britskou značku Raleigh, koupil v roce 2001 švýcarský podnikatel Andy Rihs, který postavil impozantní nový výrobní závod ve městě Grenchen, nedaleko Bernu, s prostým, jednoznačným cílem sestavit zde jízdní kolo a tým schopný vyhrát závod Tour de France.

Synergie: klíč úspěchu

Na to, jak je mladý už toho ve své profesi dokázal vskutku hodně. Už na začátku vysokoškolského studia začal podnikat v oblasti jachtingu, do čehož spadá například distribuce materiálů pro povrchové úpravy a poradenství. Dnes je Ing. Viktor Brejcha nejen spojován se společností Sea-Line, ale především je specialistou pro kompozitní materiály ve společnosti Siemens Mobility.

Česko a Sasko společně pro plasty

Pracovní skupina zabývající se technologiemi plastů a vláknových kompozitů se na Vysoké škole v Žitavě/Zhořelci (Hochschule Zittau/Görlitz) začala postupně ustavovat v zimním semestru roku 2015.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit