Introduktion
Plast er afgørende for den nuværende fremstillingssektor, fordi de er alment tilgængelige, de fleste af dem er billige, og de fungerer godt sammen med populære produktionsteknikker som sprøjtestøbning, 3D-printning og CNC-præcisionsfræsning.
CNC-bearbejdning er en subtraktiv fremstillingsteknik, der involverer omhyggelig fjernelse af materiale fra en solid materialeblok med roterende værktøjer og bor for at forme komponenten.
Med hensyn til produktion af plastkomponenter er CNC-bearbejdning mere præcis end sprøjtestøbning.
Derudover er CNC-bearbejdning mere kompatibel med en bredere vifte af plasttyper sammenlignet med mange andre fremstillingsteknikker, hvilket gør det til en attraktiv mulighed for mange produktteams at producere dele gennem bearbejdning.
Plastbearbejdning
Hvad er Derlin
En acetalpolymer kendt under handelsnavnet Delrin anvendes i vid udstrækning i CNC-bearbejdning på grund af dens bemærkelsesværdige egenskaber. Stoffet, der også kaldes POM (polyoxymethylen) eller Delrin-plast, kan yderligere bearbejdes ved hjælp af procedurer som sprøjtestøbning og 3D-printning. Der findes mange kvaliteter af Delrin, der hver især har en unik kombination af egenskaber.
På grund af sin høje trækstyrke, lave friktion og høje slidstyrke, krybe- og vridningsmodstand samt generelle sejhed og levetid er Delrin-plast et godt alternativ til metal. Overlegen densitet, reduceret fugtabsorption og kemisk resistens over for kulbrinter, opløsningsmidler og neutrale kemikalier er blot nogle få af Delrin-stoffets egenskaber.
Hvad er PEEK
PAEK-materialefamilien omfatter den højtydende tekniske termoplast kendt som PEEK eller polyetherketon. Det semikrystallinske materiale, som har enestående styrke, slidstyrke og slidstyrke, og som bevarer sine egenskaber selv ved høje temperaturer, anvendes til en række industrielle dele og komponenter.
PEEK-kvaliteter er sammenlignelige med PPS med hensyn til kemisk og vandbestandighed. PEEK har derimod et smeltepunkt på 343 °C og kan modstå temperaturer op til 250 °C uden permanent at miste sine fysiske egenskaber. Det kan også anvendes i varmt vand eller damp. PEEK er en højtydende plast, der kan findes i granulat-, filament- og stængeform til CNC-bearbejdning. Typisk er det enten medicinsk eller industriel kvalitet.
Hvad er Teflon/PTFE
Tetrafluorethylen (TFE) er en fluorpolymer og termoplast. Teflon er et varemærke tilhørende den amerikanske kemivirksomhed Chemours, en division af industrigiganten DuPont (nu DowDuPont).
Det er modstandsdygtigt over for næsten alle industrielle kemikalier og opløsningsmidler, modstår ekstremt høje temperaturer og er en fremragende isolator. Det bruges ofte til genstande, der kræver en anti-klæbende overflade på grund af dets lave friktionskoefficient, hvilket gør det til et fremragende valg i situationer, hvor komponenter ville bevæge sig mod hinanden.
Teflon, som er en polymer af tetrafluorethylen (PTFE), har exceptionelle dielektriske egenskaber, der er stabile med frekvens og temperatur. Det gnister ikke let og fremmer ikke spredning af flammer. Teflons bulkdensitet er usædvanlig høj. Nogle af dens egenskaber inkluderer:
- højkvalitets termiske og elektriske isoleringsevner
- lav friktionskoefficient
- modstandsdygtig over for kemikalier
- flammeklassificering af UL94-VO
Overvejelser ved valg af CNC-bearbejdning af plast
Et materiales bearbejdelighed påvirkes af dets fysiske egenskaber. Som følge heraf vil de resultater, du kan få fra dit emne, variere afhængigt af materialet. Størrelsen og formen på dit emne kan ændre sig, mens du arbejder med plast, enten under eller endda efter bearbejdning. Designingeniører skal derfor overveje materialeegenskaber for at garantere, at deres designs kan fremstilles. Følgende bør overvejes ved CNC-bearbejdning af plast.
Varmeudvidelse
Ved høje temperaturer udvider næsten alle stoffer sig og antager volumen. Værktøjet, der anvendes i præcisions-CNC-fræsning, genererer varme, når det kommer i kontakt med materialet. Sammenlignet med metaller har plast en større termisk udvidelseskoefficient. Som følge heraf kan de opleve en større størrelsesforskydning som følge af bearbejdning. Det er derfor vigtigt at forstå, hvordan hver plast reagerer på varmetilførsel fra bearbejdning. Det er vigtigt at overveje, hvor meget varme plasten vil blive udsat for. Evnen til at overholde dimensionelle begrænsninger vil blive påvirket af disse variabler. Varmeafbøjningstemperaturen for et materiale viser også, hvornår det vil begynde at deformere let, når det udsættes for høje temperaturer. Du skal muligvis tage dette i betragtning, når du vælger dine endelige materialer, for at sikre, at delen er egnet til anvendelsen.
Styrke og hårdhed
Du kan tage højde for plastikkens styrke- og hårdhedsegenskaber for at sikre, at den kan modstå kravene til den tilsigtede anvendelse. Imidlertid påvirkes et materiales opførsel under bearbejdning også af disse egenskaber. Et materiales trækstyrke kan have indflydelse på, hvordan det skaber spåner, hvilket kan ændre den endelige overfladeglans. Hårdhed kan også påvirke, hvordan spåner udvikler sig, og for særligt bløde materialer kan der forekomme udhulning, hvis operatøren ikke træffer de nødvendige foranstaltninger. Derudover kan slidstyrken for det anvendte værktøj påvirkes af materialets hårdhed og trækstyrke. Ved bearbejdning af metaller og keramik er dette typisk en vigtigere faktor at tage højde for.
Virkninger af fugt og kemikalier
Nogle polymerer kan absorbere fugt fra luften eller kølevæsken eller blive påvirket negativt af specifikke stoffer. Selv airconditionerede rum eller lukkede beholdere kan være nødvendige for at opbevare dem. Materialets dimensioner kan variere som følge af fugt og kemiske reaktioner, hvilket gør det vanskeligere at opretholde nøjagtige tolerancer. De kan endda få polymererne til at miste al deres stabilitet og styrke.
Æstetik
Designelementer som udseende og relaterede egenskaber som lysgennemgang kan være afgørende. I så fald har du færre muligheder for plastmaterialer. En ru overfladefinish skal undgås under hele bearbejdningsprocessen for at forhindre negative effekter på gennemsigtighed eller lysgennemgang.
Funktionen af plastkomponenten
En dels funktion bestemmer altid, hvordan den er bygget. Derfor vil det materiale, du skal bruge til CNC-bearbejdningsproceduren for plastik, i sidste ende afhænge af formålet med dit produkt. Det miljø, hvori CNC-plastkomponenten skal bruges, vil have størst indflydelse på materialevalget. Derlin er for eksempel det perfekte valg, hvis din plastikdel skal fungere i et miljø med lave eller ingen friktionskrav. Dette skyldes materialets velkendte lave friktion, hvilket gør det egnet til proceduren.
Krav til efterbehandling
For at forbedre deres æstetiske værdi kan nogle emner kræve efterbehandling. Ikke alle plasttyper kan dog nemt matches med alle slags finish. Så tag også dette i betragtning, når du vælger plast til CNC-bearbejdning.
Fordele og ulemper ved bearbejdning af Delrin, Teflon og PEEK
Bearbejdning af Delrin
Metaller kan perfekt erstattes af Delrin ved fremstilling af dele. Det har dog fordele og ulemper, ligesom alle andre materialer, der anvendes i produktionen. Dets fordele og ulemper er som følger:
Fordele
- Let vægt
Delrin er lettere end metaller. Men selvom det er let, har det en høj trækstyrke og kan modstå stødbelastninger både én gang og igen.
- Evne til at blive maskinbearbejdet
Delrin har særlige egenskaber, der gør det nemt at håndtere og bearbejde med både traditionelt og avanceret udstyr. Det tilbyder også større strømningshastigheder end andre harpikser, hvilket muliggør en mere jævn fyldning af formens tynde vægge.
- Styrke
Polymer Delrin er slidstærk. På grund af sin stivhed og store mekaniske styrke kan den bruges til at skabe en bred vifte af højtydende Delrin-komponenter med lang levetid.
- lav friktionskoefficient
Delrin kan bruges til at skabe bevægelige og glidende komponenter, der ikke behøver vedligeholdelse. Dens iboende smøreevne gør det også til et smart valg til komponenter, der fungerer med ringe eller ingen friktion.
- Høj kapacitet til belastning og stress
Delrin har bedre tilbagefjedringsegenskaber sammenlignet med metaller. Derudover fungerer det godt til snap-fit og spændeapplikationer på grund af dets høje belastning og tilbagefjedringskapacitet.
- Modstandsdygtig over for fugt
Delrin kan bruges i fugtige miljøer, da det ikke absorberer fugt. Derudover er det modstandsdygtigt over for forskellige kemiske opløsningsmidler såvel som organiske opløsningsmidler som benzin. Det er korrosionsbestandigt på grund af dets modstandsdygtighed over for fugt. Til mange industrielle operationer er det et perfekt materiale.
Ulemper
Delrin har et par yderligere ulemper, der forhindrer dets fulde anvendelse i produktfremstilling. Flere af dets ulemper er anført nedenfor:
- Begrænset syrebestandighed
Opløsningsmiddelresistens er en stærk side ved Delrin-materialet. Det vil dog blive skadet af visse syrer, såsom klor og mineralsyrer. På grund af dette kan selv ekstremt lave klorniveauer i drikkevand resultere i brud på vandrør.
- Opbevaring af fødevarer
Det er ikke den bedste måde at bruge Delrin på at opbevare mad. Det skyldes, at Delrin forurener mad, når det blandes med sure fødevareingredienser.
- et svagt klæbemiddel
Delrin har problemer med at binde til hinanden på grund af sin kemiske sammensætning. For at binde Delrin er der blevet brugt klæbemidler som polyurethan og epoxy. Men det kræver hjælp fra klæbemiddelspecialister, hvilket øger prisen.
- Brandfarlig
Stoffet delrin er brandbart. Kun en brandslukker af klasse A kan slukke flammerne fra det brændende stof.
Bearbejdning af PEEK
PEEK-bearbejdning har flere fordele, som kan opdeles i to grupper: de iboende materialefordele ved PEEK og de specifikke procesfordele ved at bruge en CNC-maskine til at fremstille PEEK-materiale.
Fordele
Bearbejdning af PEEK har følgende materialefordele:
- stor resistens overfor kemikalier.
PEEK-materialet tilbyder fremragende modstandsdygtighed over for ætsende stoffer. Det tilbyder en modstandsdygtighed, der kan sammenlignes med nikkelstål, og det kan bevare sin ikke-ætsende kemiske struktur med de fleste metaller, selv ved høje temperaturer. Kun stærk svovlsyre kan opløse denne plast under normale omstændigheder.
- Høj strålingsresistens og lav vandabsorption.
Maskine- eller instrumentkomponenter, der er lavet af PEEK, bevarer deres kemiske struktur og egenskaber i fugtige miljøer. Det fungerer bedst i fugtige omgivelser, varmt vand eller damp under tryk på grund af dets hydrolysebestandighed, selv ved højere temperaturer.
Derudover kan PEEK-komponenter fungere i nærvær af stærk ioniserende stråling. Som allerede nævnt er det mere modstandsdygtigt over for gammastråling end polystyren.
- Høj effektivitet og pålidelighed, selv ved høje temperaturer.
På grund af sine fremragende bearbejdningsegenskaber sikrer PEEK-materialet enestående bearbejdelighed under CNC-præcisionsfræsning af plast. Selvom det er et meget temperaturbestandigt termoplastisk materiale, kan det behandles med adskillige materialebearbejdningsteknikker.
Disse teknikker omfatter smeltespinning, sprøjtestøbning og ekstruderingsstøbning. Denne kompatibilitet garanteres af PEEKs stærke termiske nedbrydningsegenskaber og bearbejdelighed ved høje temperaturer. Derudover er denne termoplast et selvslukkende stof under brand; den udsender kun lidt eller ingen farlig gas eller røg.
- fremragende mekaniske egenskaber
PEEK og andre højtemperaturtermoplaster giver stærk slagfasthed og bevarer formen ved høje temperaturer. Det har høj dimensionsstabilitet og en lav lineær udvidelseskoefficient. Af alle polymerer har PEEK den stærkeste evne til at modstå stress og udmattelse. Derudover har det exceptionelle krybemodstandsegenskaber (et stofs evne til at deformere langsomt over en lang periode med stresspåvirkning). Denne egenskab gør det til et godt materiale, der kan klare høj bearbejdningsbelastning.
Derudover tilbyder PEEK enestående slidstyrke og en lav friktionskoefficient. På grund af dette kan den fortsat bevare fremragende slidstyrke under en række eksterne fysiske forhold, herunder tryk, overfladeruhed, temperatur og hastighed i forhold til kontaktfladen.
- biokompatible kvaliteter findes.
- usårbar over for bionedbrydning
Ulemper
Bearbejdning af PEEK har en række ulemper. Nogle af disse inkluderer
For at reducere indre spændinger og brud forårsaget af varme, er særlig omhu nødvendig.
- kræves for at udgløde
- Ineffektiv varmeoverførsel.
- Den kan revne, hvis du borer for dybt.
Bearbejdning af Teflon/PTFE
Teflon har følgende materialefordele ved maskinbearbejdning:
- Lav modstand og non-stick.
- god modstandsdygtighed over for vejrforhold
- tåler temperaturer på op til 500°F
- ekstremt gode elektriske isoleringsegenskaber.
- modstandsdygtig over for kemikalier.
- høj slagfasthed.
Procesfordele
- blød og tæt, hvilket gør den nem at bearbejde.
- Deformation af emner og tilstopning af værktøj undgås takket være fremragende termisk stabilitet.
Ulemper ved bearbejdning af Teflon:
- en betydelig udvidelseskoefficient.
- snigende stress.
- Snævre tolerancer er vanskelige at opnå
- lav mekanisk kvalitet.
- Risiko for grater på grund af materialets smidighed.
1.0 Anvendelser og tips til bearbejdning af Delrin, Teflon og PEEK
1.1 Anvendelser af bearbejdning af Teflon
Teflon er ikke det mest tilpasningsdygtige materiale til CNC-bearbejdning, men på grund af dets fordelagtige egenskaber, såsom varmestabilitet og en lav friktionskoefficient, har det nogle betydelige niche-anvendelser. Trådisolering bruger omkring halvdelen af den samlede mængde PTFE, der produceres på verdensplan, men CNC-maskiner bruges ikke til at fremstille ledninger eller deres isolering. Teflons non-stick-belægninger til aluminiumskøkkengrej er måske den anden mest kendte anvendelse; i dette tilfælde sprøjtes eller rulles teflon i flydende form over den ætsede metaloverflade. Teflonbelagt køkkengrej bearbejdes ikke ofte.
Teflon kan dog bearbejdes ved hjælp af CNC-bearbejdning, når det er massivt. Tandhjul, bøsninger, fittings og ventiler er eksempler på industrielle teflondele, der kan bearbejdes.
Gears
Inden for områder som medicin, fødevareforarbejdning, forskning og luftfart omfatter almindelige CNC-bearbejdede PTFE-dele bøsninger, fittings, lejer og ventiler.
Bearbejdningstips til Teflon
Teflon kan ikke let erstattes af andre udbredte materialer på grund af dens opførsel og dens konstruerede egenskaber. Hvis både designeren og maskinarbejderen tager tilstrækkelig omhu og forholdsregler, er Teflon acceptabelt til en række dele og komponenter. Større tolerancer kan være udfordrende uden at aflaste materialet på forhånd; en typisk opnåelig tolerance for Teflon-emner er cirka 0.13 mm. De bedste overfladebehandlinger og tolerancer kan opnås ved CNC-bearbejdning af Teflon med meget skarpe værktøjer i forbindelse med vandopløselige kølemidler såsom trykluft og sprøjtetåger. Derudover foretrækkes kølemidler uden aromaer. Afgratning er en afgørende faktor at tage i betragtning ved bearbejdning af Teflon. Fordi PTFE er så blødt, kan selv små, præcise skæreinstrumenter efterlade uønskede spor, der skal fjernes efter bearbejdning. Grater kan fjernes ved hjælp af standard overfladebehandlingsprocedurer som slibning, men en mere sofistikeret tilgang inkluderer frysning af den bearbejdede Teflon for at gøre den mindre bøjelig under afgratningsproceduren.
Tjekliste.
- Brug slibende skæreværktøjer.
- Brug rigeligt med vandopløseligt kølemiddel.
- Forsøg at opretholde en medium til løs tolerance.
- Udarbejd en afgratningsplan på forhånd.
1.2 Anvendelser af PEEK-bearbejdning
PEEK er et materiale, der kan bruges til en række forskellige formål, hvoraf nogle kan bearbejdes mere effektivt med CNC end med andre produktionsmetoder. PEEK-plast, som fås i både medicinske og industrielle kvaliteter, anvendes inden for tandpleje, sundhedspleje, luftfart, bilindustrien, kemi, elektronik og energi.
Tips til PEEK-bearbejdning
Vigtige procedurer skal følges før, under og efter bearbejdning for at opnå de optimale resultater.
- Udglødning.
PEEK-stænger udsættes for en udglødningsprocedure for at frigøre spændinger og mindske risikoen for tøjninger og overfladebrud under fræsning. PEEK, der er blevet udglødet, er mindre tilbøjelig til at deformere. Afhængigt af hvor lang tid bearbejdningsprocessen tager, kan flere udglødningsprocesser være nødvendige.
- skæreudstyr.
PEEK kan ofte bearbejdes med skæreværktøjer lavet af siliciumcarbid. Diamantværktøj bør anvendes, hvis PEEK har kulfiberforstærkning, eller hvis ekstremt snævre tolerancer er nødvendige.
Derudover kan kontaminering forebygges ved at undgå at bruge skæreinstrumenter på metaller.
- tør eller glat
For at undgå deformation eller brud under bearbejdning skal PEEK, da det ikke spreder varme, køles. Hvis der f.eks. bearbejdes medicinske genstande, kan der anvendes standard flydende kølemiddel; i så fald kræves der dog trykluftkøling af PEEK-materialet. Dette skyldes, at flydende kølemiddel kan have en indflydelse på PEEK's biokompatibilitet.
- Boring.
PEEK har en mindre forlængelse end andre polymerer, hvilket kan føre til brud, når der bores dybe huller.
- Brug passende bearbejdningsparametre.
Det er vigtigt at bruge de korrekte bearbejdningsparametre under boring, fræsning og drejning, hvis du vil fremstille PEEK-komponenter uden problemer.
1.3 Anvendelser af bearbejdning af Delrin
Maskinbearbejdelige Delrin-komponenter anvendes i vid udstrækning i en række forskellige CNC-maskinværksteder, herunder forbrugerelektronik. Delrin anvendes ofte i følgende bearbejdningsapplikationer:
Gear, huse, fjedre, ventilatorhjul, ventiler, lejer, ruller og skrabere kan alle være lavet af delrin.
Lejer
Blandt de Delrin-komponenter, der anvendes i elektroniske applikationer, er isolatorer, stik, spoler og forbindelser, samt dele til forbrugerelektronik som tastaturdæksler.
Dørlåsesystemer, hængslede huse og brændstoftransmitterenheder er alle køretøjsdele fremstillet af Delrin.
Inhalatorer, insulinpenne og medicinsk udstyr er blandt Delrins medicinske forsyninger.
både en kirurgisk hæftemaskine og et guitarplekter er til stede.
Tips til Delrin-bearbejdning
Delrin behøver ikke at tage nogen ekstreme sikkerhedsforanstaltninger, da det er en af de polymerer, der er mest egnet til bearbejdning. Ikke desto mindre fungerer nogle designfaktorer og fremstillingsteknikker bedre end andre.
- Delrin-specifikt design.
Forsøg at opretholde konstante vægtykkelser, når du designer emner til Delrin-bearbejdning, og inkluder fileter og ribber, hvor det er relevant. Store komponenter kan være mere tilbøjelige til at vride sig.
- Delrin bør opbevares separat.
Brug af skæreværktøjer, der aldrig har været brugt til at skære aluminium eller andre metaller, er den bedste måde at forhindre kontaminering på.
- Være opmærksom.
Delrin kan bearbejdes mere effektivt ved hjælp af skarpe skæreværktøjer med høj frivinkel; brug af skæresmøremiddel kan også være gavnligt.
- ikke for stramt.
Da Delrin ikke er særligt stift, skal der udvises forsigtighed under fastholdelse af emnet. Brug konstant let fastspænding.
- Forbliv rolig.
Delrin er sårbar over for varmekilder på over 121°C. Udover at yde bedre end flydende kølemidler, fremskynder luftbaserede kølemidler fjernelse af spåner.
- Hold instrumentet ryddeligt.
Delrin, der er blevet bearbejdet, skaber kontrollerbare og ensartede spåner, og spånfjerning skal ske hurtigt for at forhindre en klæbrig opbygning på værktøjet.
2.0 Konklusion
Talrige kommercielle og private varer er fremstillet af plastpolymerer. For nogle varer kræves en høj grad af præcision, nøjagtighed, snæver tolerance osv. På grund af dette er CNC-plastbearbejdning en populær mulighed for mange mennesker, der ønsker at anvende plastpolymerer af høj kvalitet og med lang levetid.
