Материали за направляващи

Специфики в конструкцията и приложението на направляващи, изработени от различни материали

Направляващите втулки са основен конструктивен елемент от много хидравлични и пневматични възли. Разнообразието от възможни приложения определя и широкия спектър от критерии за избор на използваните направляващи. Съществува значително разнообразие от материали и конструктивни изпълнения направляващи, които удовлетворяват широк диапазон от различни стойности на основни експлоатационни параметри - триене при различни товари, условия на движението, износване и неравномерност на подаването при малки скорости. Тема на материала са спецификите в приложението на направляващи, изработени от различни материали. Двигател в развитието на материалите за направляващи е комплекс от фактори, сред които сериозните изисквания по отношение задирането на буталото, необходимостта от значително подобряване на разцентроването и допустимото натоварване, тенденцията към увеличаване на живота на направляващите и намаляване на габаритните размери и др.

Направляващите, изработени от композиционни материали, се класифицират в две основни категории - лагерни опори, базирани на синтеровани PTFE втулки, и направляващи, използващи PTFE тъканни втулки. Първият вид композиционни направляващи се използва значително по-широко от втория, сред причините за което е по-добрата му триеща характеристика в условия на привеждане в движение на цилиндъра.

Синтерованите направляващи с прахово нанесен метален слой съдържат смазващо вещество, включено в металната им структура като резултат от синтеровъчен процес. Тъй като направляващите работят в цикличен режим, смазката мигрира в посока към износената повърхност. Причини за наблюдавания процес са вътрешният стрес, на който е подложена направляващата, вследствие от който смазващото вещество буквално изтича в посока към мястото на износването.

Използването на направляващи от синтеровани бронзи е свързано с редица проблеми. На първо място, направляващите се характеризират с ниски допустими натоварвания при работата им в динамичен и статичен режими. В приложения с триене при плъзгане износването на направляващата води до образуване на отпечатък, свидетелстващ за аварийни товари по време на работния цикъл. С развитието на процеса се създават условия за появата на утечки в блока и съкращаване на експлоатационния им живот. В хидравлични или пневматични приложения, характеризиращи се с линейно преместване, повърхността, върху която се изисква нанасянето на смазващ филм, е значително голяма. В резултат на сравнително недоброто си смазване, отпечатъкът, свидетелстващ за износването на направляващата, обикновено нараства много по-бързо при синтерованите бронзи, в сравнение с други материали.

Фамилията материали обхваща два основни типа продукти - пръстеновидни направляващи с метална основа и петови съставни направляващи. Пръстеновидните са значително по-скъпи в сравнение с петовите. Вторият тип направляващи от фамилията - петовите съставни лагери, се характеризират с добра триеща характеристика по време на привеждане в движение, но са обект на чувствително износване. Използваните PTFE покрития обикновено са тънкослойни и бързо се изтриват, което важи особено за линейни приложения, тъй като за разлика от ротационните, при плъзгащите направляващи повърхността, върху която е отложено PTFE покритието, е много по-голяма. В допълнение, при направляващите с метална подложка първоначалната стандартизирана хлабина между буталото и цилиндъра се променя бързо, тъй като тънкослойното, отличаващо се с ниска твърдост PTFE покритие върху бронзовата основа, се изтрива. В резултат от бързото износване и появата на нежелани хлабини се влошават работните характеристики на направляващата.

Счита се, че термопластичните пластмаси са най-ценово ефективните и широко използвани материали за направляващи. Като структура, термопластичните направляващи са подобни на тези от синтеровани бронзи, което определя и сходните им характеристики и експлоатационно поведение. Въпреки това, използването на термопластмасите е съпроводено и с редица допълнителни проблеми.

Във високоскростни приложения, направляващите от термопластмаси са чувствителни по отношение на топлината, отделена по време на работата на възела. Вследствие от чувствителността по отношение на генерираната топлина, се появят редица проблеми, като задиране на направляващите върху буталото и дори механичното им повреждане. Количеството на използваното смазващо вещество във високоскоростни приложения е от критично важно значение по отношение влошаването на механичните и експлоатационните качества на направляващите във времето. В условия на постоянно натоварване, повечето изработени от термопластични материали направляващи ще бъдат обект на пластична деформация.

Когато се разглежда работата на направляващи за линейно преместване, трябва да се отбележи появата на тъмни слоеве върху краищата на буталото в редица приложения, дори и при нормални експлоатационни условия. Подобен проблем се наблюдава при използването на два основни типа материали - синтеровани PTFE втулкови направляващи и синтеровани бронзови или месингови направляващи. Появата на тъмни слоеве се дължи в общия случай на некоректен избор на втулка, разцентроване на възела и механичен допир между грапавините на триещите се повърхнини. Решение на проблема с образуването на отлагания включва използване на неметални и несъдържащи смола направляващи. Обикновено в приложения, при които се наблюдава образуване на слоеве върху страничните повърхности на буталото, се пристъпва към замяна на използваните направляващи с PTFE тъканни втулки. Структурата им е изградена от високовискозни PTFE влакна за разлика от традиционно използваните PTFE системи със смола, при които се използва синтерован прахообразен PTFE полимер или друг вид смола с PTFE влакна, диспергирани в смолата. Композитните PTFE тъканни направляващи, съдържащи високовизкозни PTFE влакна, дори и при работа в условия на силно разцентроване не образуват слоеве смола или PTFЕ.