Uvod
Plastika je ključna za trenutni proizvodni sektor jer je općenito dostupna, većina je jeftina i dobro funkcionira s popularnim proizvodnim tehnikama poput injekcijskog prešanja, 3D ispisa i CNC preciznog glodanja.
CNC obrada je subtraktivna tehnika proizvodnje koja uključuje pažljivo uklanjanje materijala iz čvrstog bloka materijala rotirajućim alatima i bušilicama kako bi se oblikovao dio.
Što se tiče proizvodnje plastičnih komponenti, CNC obrada je preciznija od injekcijskog prešanja.
Osim toga, u usporedbi s mnogim drugim proizvodnim tehnikama, CNC obrada je kompatibilnija sa širim rasponom plastike, što je čini atraktivnom opcijom za mnoge proizvodne timove za proizvodnju dijelova strojnom obradom.
Strojna obrada plastike
Što je Derlin
Acetalni polimer poznat pod trgovačkim nazivom Delrin široko se koristi u CNC obradi zbog svojih izvanrednih karakteristika. Tvar, koja se naziva i POM (polioksimetilen) ili Delrin plastika, može se dalje obrađivati postupcima poput injekcijskog prešanja i 3D ispisa. Postoje mnoge vrste Delrina, od kojih svaka ima jedinstvenu kombinaciju karakteristika.
Zbog visoke vlačne čvrstoće, niskog trenja i visoke otpornosti na habanje, otpornosti na puzanje i savijanje te opće žilavosti i dugotrajnosti, Delrin plastika služi kao izvrsna alternativa metalu. Vrhunska gustoća, smanjena apsorpcija vlage i kemijska otpornost na ugljikovodike, otapala i neutralne kemikalije samo su neke od kvaliteta Delrin tvari.
Što je PEEK
Obitelj materijala PAEK uključuje visokoučinkoviti inženjerski termoplast poznat kao PEEK ili polieter eter keton. Ovaj polukristalni materijal, koji ima izvanrednu čvrstoću, otpornost na habanje i otpornost na abraziju te zadržava svoje kvalitete čak i na visokim temperaturama, koristi se za razne industrijske dijelove i komponente.
PEEK vrste su usporedive s PPS-om u pogledu kemijske i vodootpornosti. PEEK, s druge strane, ima talište od 343 °C i može izdržati temperature do 250 °C bez trajnog gubitka fizičkih svojstava. Također se može koristiti u vrućoj vodi ili pari. PEEK je visokoučinkovita plastika koja se može naći u obliku granula, niti i šipki za CNC obradu. Obično je medicinske ili industrijske kvalitete.
Što je teflon/PTFE
Tetrafluoroetilen (TFE) je fluoropolimer i termoplastika. Teflon je zaštitni znak američke kemijske korporacije Chemours, podružnice industrijskog titana DuPonta (sada DowDuPont).
Otporan je na gotovo sve industrijske kemikalije i otapala, podnosi izuzetno visoke temperature i izvrstan je izolator. Često se koristi za predmete kojima je potrebna površina protiv lijepljenja zbog niskog koeficijenta trenja, što ga čini izvrsnim izborom za situacije u kojima bi se komponente pomicale jedna protiv druge.
Teflon, polimer tetrafluoretilena (PTFE), ima iznimna dielektrična svojstva koja su stabilna s frekvencijom i temperaturom. Ne iskri lako i ne potiče širenje plamena. Gustoća teflona je izuzetno visoka. Neke od njegovih značajki uključuju:
- visokokvalitetne toplinske i električne izolacijske sposobnosti
- nizak koeficijent trenja
- otporan na kemikalije
- stupanj plamena prema UL94-VO
Razmatranja za odabir CNC obrade plastike
Obradivost materijala ovisi o njegovim fizičkim karakteristikama. Kao rezultat toga, rezultati koje možete dobiti s vašim obratkom razlikovat će se ovisno o materijalu. Veličina i oblik vašeg obratka mogu se promijeniti tijekom rada s plastikom, bilo tijekom ili čak i nakon obrade. Inženjeri dizajna stoga moraju uzeti u obzir kvalitete materijala kako bi jamčili da se njihovi dizajni mogu proizvesti. Prilikom CNC obrade plastike treba uzeti u obzir sljedeće.
Toplinsko širenje
Na visokim temperaturama gotovo svaka tvar se širi i poprima volumen. Alati koji se koriste u preciznom CNC glodanju stvaraju toplinu kada dođu u kontakt s materijalom. U usporedbi s metalima, plastika ima veći koeficijent toplinskog širenja. Kao rezultat toga, mogu doživjeti veću promjenu veličine kao rezultat obrade. Stoga je ključno razumjeti kako svaka plastika reagira na unos topline od obrade. Važno je razmotriti koliko će topline plastika biti izložena. Sposobnost pridržavanja dimenzijskih ograničenja bit će pod utjecajem ovih varijabli. Temperatura toplinskog otklona materijala također pokazuje kada će se početi lako iskriviti kada je izložen visokim temperaturama. Možda ćete to morati uzeti u obzir pri odabiru konačnih materijala kako biste bili sigurni da je dio prikladan za primjenu.
Snaga i tvrdoća
Možete uzeti u obzir karakteristike čvrstoće i tvrdoće plastike kako biste bili sigurni da može izdržati zahtjeve svoje predviđene upotrebe. Međutim, ponašanje materijala tijekom obrade također je pod utjecajem tih karakteristika. Vlačna čvrstoća materijala može utjecati na način stvaranja strugotina, što može promijeniti konačni sjaj površine. Tvrdoća također može utjecati na razvoj strugotina, a kod posebno mekih materijala može doći do udubljenja ako operater ne poduzme potrebne mjere. Osim toga, vijek trajanja korištenog alata može biti pod utjecajem tvrdoće i vlačne čvrstoće materijala. Prilikom obrade metala i keramike, ovo je obično važniji faktor koji treba uzeti u obzir.
Utjecaji vlage i kemikalija
Neki polimeri mogu apsorbirati vlagu iz zraka ili rashladne tekućine ili patiti od negativnih učinaka određenih tvari. Za njihovo čuvanje mogu biti potrebni čak i klimatizirani prostori ili zatvoreni spremnici. Dimenzije materijala mogu varirati zbog vlage i kemijskih reakcija, što otežava održavanje točnih tolerancija. Mogu čak uzrokovati da polimeri izgube svu svoju stabilnost i čvrstoću.
estetika
Elementi dizajna poput izgleda i srodnih karakteristika poput propusnosti svjetlosti mogu biti ključni. U takvom slučaju imate manje mogućnosti za plastične materijale. Gruba površinska obrada mora se izbjegavati tijekom cijelog procesa obrade kako bi se spriječili negativni učinci na prozirnost ili propusnost svjetlosti.
Funkcija plastične komponente
Funkcija dijela uvijek određuje kako je izrađen. Stoga će materijal koji biste trebali koristiti za postupak CNC obrade plastike u konačnici ovisiti o namjeni vašeg proizvoda. Okruženje u kojem će se koristiti CNC plastična komponenta imat će najveći utjecaj na odabir materijala. Derlin je, na primjer, savršena opcija ako će vaš plastični predmet raditi u okruženju s niskim ili nikakvim zahtjevima za trenjem. To je zbog dobro poznatog niskog trenja materijala, što ga čini prikladnim za taj postupak.
Zahtjevi za naknadnu obradu
Kako bi se poboljšala njihova estetska vrijednost, neki komadi mogu zahtijevati postupke naknadne obrade. Međutim, nije lako uskladiti sve plastike sa svim vrstama završne obrade. Stoga, prilikom odabira plastike za CNC obradu, uzmite i to u obzir.
Prednosti i nedostaci obrade Delrina, Teflona i PEEK-a
Strojna obrada Delrin
Delrin može savršeno zamijeniti metale pri izradi dijelova. Međutim, ima prednosti i nedostatke, baš kao i svaki drugi materijal koji se koristi u proizvodnji. Njegove prednosti i nedostaci su sljedeći:
Prednosti
- Lagana težina
Delrin je lakši od metala. Međutim, iako je lagan, ima visoku vlačnu čvrstoću i može podnijeti udarna opterećenja i jednom i ponovno.
- Mogućnost strojne obrade
Delrin ima posebne kvalitete koje ga čine jednostavnim za rukovanje i obradu s tradicionalnom i najsuvremenijom opremom. Također nudi veće brzine protoka od drugih smola, što omogućuje ravnomjernije punjenje tankih stijenki kalupa.
- snaga
Polimer Delrin otporan je na habanje. Zbog svoje krutosti i velike mehaničke čvrstoće, može se koristiti za izradu širokog spektra visokoučinkovitih Delrin komponenti s dugim vijekom trajanja.
- nizak koeficijent trenja
Delrin se može koristiti za izradu pokretnih i kliznih komponenti koje nije potrebno održavati. Njegova inherentna mazivost također ga čini pametnim izborom za komponente koje rade s malo ili nimalo trenja.
- Visoka otpornost na naprezanje i stres
Delrin ima superiorna svojstva povratne elastičnosti u usporedbi s metalima. Osim toga, dobro funkcionira za primjene s kopčama i kopčama zbog visokog naprezanja i kapaciteta povratne elastičnosti.
- Otporan na vlagu
Delrin se može koristiti u vlažnim okruženjima jer ne upija vlagu. Osim toga, otporan je na razna kemijska otapala, kao i na organska otapala poput benzina. Otporan je na koroziju zbog svoje otpornosti na vlagu. Za mnoge industrijske operacije, to je savršen materijal.
Nedostaci
Delrin ima još nekoliko nedostataka koji sprječavaju njegovu punu upotrebu u proizvodnji proizvoda. Nekoliko njegovih nedostataka navedeno je u nastavku:
- Ograničena otpornost na kiseline
Otpornost na otapala je jača strana Delrin materijala. Međutim, neke kiseline, poput klora i mineralnih kiselina, mogu ga oštetiti. Zbog toga čak i izuzetno niske razine klora u pitkoj vodi mogu uzrokovati pucanje vodovodnih cijevi.
- Sigurnost hrane
Izrada posuda za skladištenje hrane nije najbolja upotreba Delrina. To je zato što Delrin kontaminira hranu kada se pomiješa s kiselim sastojcima hrane.
- slabo ljepilo
Delrin se teško spaja zbog svog kemijskog sastava. Za vezivanje Delrina korištena su ljepila poput poliuretana i epoksidnih smola. No, to zahtijeva pomoć stručnjaka za ljepila, što povećava cijenu.
- Zapaljivo
Delrin je zapaljiva tvar. Samo aparat za gašenje požara klase A može ugasiti plamen goruće tvari.
Obrada PEEK-a
PEEK obrada ima nekoliko prednosti, koje se mogu podijeliti u dvije skupine: intrinzične materijalne prednosti PEEK-a i posebne procesne prednosti korištenja CNC stroja za proizvodnju PEEK materijala.
Prednosti
Obrada PEEK-a ima sljedeće prednosti materijala:
- velika otpornost na kemikalije.
PEEK materijal nudi izvrsnu otpornost na korozivne tvari. Nudi otpornost usporedivu s nikal čelikom i može zadržati svoju nekorozivnu kemijsku strukturu s većinom metala, čak i na visokim temperaturama. Samo jaka sumporna kiselina može otopiti ovu plastiku u normalnim okolnostima.
- Visoka otpornost na zračenje i niska apsorpcija vode.
Komponente stroja ili instrumenta izrađene od PEEK-a zadržavaju svoju kemijsku strukturu i karakteristike u vlažnim okruženjima. Najbolje funkcionira u vlažnim okruženjima, vrućoj vodi pod tlakom ili pari zbog svoje otpornosti na hidrolizu čak i na višim temperaturama.
Osim toga, PEEK komponente mogu funkcionirati u prisutnosti jakog ionizirajućeg zračenja. Otporniji je na gama zračenje od polistirena, kao što je već spomenuto.
- Visoka stopa učinkovitosti i pouzdanosti čak i pri visokim temperaturama.
Zbog svojih izvrsnih mogućnosti obrade, PEEK materijal osigurava iznimnu obradivost tijekom preciznog CNC glodanja plastike. Unatoč tome što je termoplastični materijal visoke otpornosti na temperature, može se obrađivati pomoću nekoliko tehnika obrade materijala.
Ove tehnike uključuju predenje taline, injekcijsko prešanje i ekstruzijsko prešanje. Ovu kompatibilnost jamče snažne karakteristike toplinskog razlaganja PEEK-a i obradivost na visokim temperaturama. Osim toga, ovaj termoplast je samogasiva tvar tijekom požara; ispušta malo ili nimalo opasnog plina ili dima.
- izvanredne mehaničke karakteristike
PEEK i druge visokotemperaturne termoplastike pružaju snažnu otpornost na udarce i zadržavaju oblik na visokim temperaturama. Imaju visoku dimenzijsku stabilnost i nizak koeficijent linearnog širenja. Od svih polimera, PEEK ima najveću sposobnost izdržavanja naprezanja i umora. Osim toga, ima iznimnu otpornost na puzanje (sposobnost tvari da se polako deformira tijekom dugog razdoblja izloženosti naprezanju). Ova kvaliteta čini ga dobrim materijalom koji može podnijeti visoka naprezanja obrade.
Osim toga, PEEK nudi izvanrednu otpornost na habanje i nizak koeficijent trenja. Zbog toga može zadržati izvrsnu otpornost na habanje u raznim vanjskim fizičkim okolnostima, uključujući tlak, hrapavost površine, temperaturu i brzinu u odnosu na kontaktnu površinu.
- Postoje biokompatibilne vrste.
- neosjetljiv na biorazgradnju
Nedostaci
Obrada PEEK-a ima niz nedostataka. Neki od njih uključuju
Za smanjenje unutarnje napetosti i pukotina uzrokovanih toplinom, potrebna je posebna pažnja.
- potrebno za žarenje
- Neučinkovit prijenos topline.
- Moglo bi puknuti ako previše bušite.
Obrada teflona/PTFE-a
Teflon ima sljedeće prednosti materijala prilikom strojne obrade:
- Nizak otpor i neljepljivo.
- dobra otpornost na vremenske uvjete
- otporan na temperature do 500°F
- izuzetno dobra električna izolacijska svojstva.
- otporan na kemikalije.
- visoka otpornost na udarce.
Prednosti procesa
- mekan i gust, što ga čini jednostavnim za strojnu obradu.
- Izvrsna toplinska stabilnost sprječava deformaciju dijelova i začepljenje alata.
Nedostaci obrade teflona:
- značajan koeficijent širenja.
- puzajući stres.
- Teško je postići uske tolerancije
- niska mehanička kvaliteta.
- Opasnost od neravnina zbog savitljivosti materijala.
1.0 Primjene i savjeti za obradu delrina, teflona i PEEK-a
1.1 Primjena obrade teflona
Teflon nije najprilagodljiviji materijal za CNC obradu, ali zbog svojih povoljnih svojstava, poput toplinske stabilnosti i niskog koeficijenta trenja, ima neke značajne nišne primjene. Izolacija žica koristi oko polovice ukupne količine PTFE proizvedene u svijetu, no CNC strojevi se ne koriste za izradu ožičenja ili njegove izolacije. Teflonski neprianjajući premazi za aluminijsko posuđe možda su njegova druga najpoznatija primjena; u ovom slučaju, teflon u tekućem obliku se prska ili valja preko nagrizene metalne površine. Posuđe obloženo teflonom se ne obrađuje često.
Međutim, teflon se može obrađivati CNC strojno kada je čvrst. Zupčanici, čahure, spojnice i ventili primjeri su industrijskih teflonskih dijelova koji se mogu strojno obrađivati.
Gears
U područjima kao što su medicina, prerada hrane, istraživanje i zrakoplovstvo, uobičajeni CNC obrađeni PTFE dijelovi uključuju čahure, spojnice, ležajeve i ventile.
Savjeti za obradu teflona
Teflon se ne može lako zamijeniti drugim široko korištenim materijalima zbog svog ponašanja i načina na koji mora biti konstruiran kako bi odgovarao karakteristikama PTFE-a. Ako i dizajner i strojar poduzmu dovoljne mjere opreza i opreza, teflon je prihvatljiv za niz dijelova i komponenti. Uže tolerancije mogu biti izazovne bez prethodnog smanjenja naprezanja materijala; tipična dostižna tolerancija za teflonske komade je otprilike 0.13 mm. Najbolje završne obrade površine i tolerancije mogu se postići CNC obradom teflona korištenjem vrlo oštrih alata u kombinaciji s rashladnim sredstvima topljivim u vodi poput komprimiranog zraka i raspršivača. Osim toga, poželjna su rashladna sredstva bez aroma. Uklanjanje neravnina ključni je faktor koji treba uzeti u obzir prilikom obrade teflona. Budući da je PTFE toliko mekan, čak i mali, precizni instrumenti za rezanje mogu ostaviti neželjene tragove koje je potrebno ukloniti nakon obrade. Neravnine se mogu ukloniti standardnim postupcima završne obrade površine poput brušenja, ali sofisticiraniji pristup uključuje zamrzavanje obrađenog teflona kako bi bio manje savitljiv tijekom postupka uklanjanja neravnina.
Spisak.
- Koristite abrazivne alate za rezanje.
- Obilno koristite rashladnu tekućinu topljivu u vodi.
- Pokušajte održavati srednju do labavu toleranciju.
- Unaprijed razvijte plan uklanjanja neravnina.
1.2 Primjena obrade PEEK-a
PEEK je materijal koji se može koristiti u razne svrhe, od kojih se neke mogu učinkovitije obrađivati CNC-om nego drugim metodama proizvodnje. PEEK plastika, koja je dostupna u medicinskoj i industrijskoj vrsti, koristi se u područjima stomatologije, zdravstva, zrakoplovstva, automobilske industrije, kemijske industrije, elektronike i energetike.
Savjeti za PEEK obradu
Prije, tijekom i nakon strojne obrade potrebno je slijediti važne postupke kako bi se postigli optimalni rezultati.
- Žarenje.
PEEK šipke podvrgavaju se postupku žarenja kako bi se oslobodila napetost i smanjila mogućnost naprezanja i površinskih lomova tijekom glodanja. Žareni PEEK ima manju vjerojatnost deformacije. Ovisno o tome koliko će dugo trajati proces obrade, možda će biti potrebno više procesa žarenja.
- uređaji za rezanje.
PEEK se često može obrađivati alatima za rezanje izrađenim od silicijevog karbida. Dijamantni alati trebaju se koristiti ako PEEK ima ojačanje od karbonskih vlakana ili ako su potrebne izuzetno uske tolerancije.
Osim toga, kontaminacija se može spriječiti izbjegavanjem korištenja alata za rezanje na metalima.
- suho ili klizavo
Kako bi se izbjegla deformacija ili lom tijekom obrade, budući da PEEK ne raspršuje toplinu, mora se hladiti. Ako se, na primjer, obrađuju medicinski predmeti, može se koristiti standardna tekuća rashladna tekućina; ipak, u tom slučaju potrebno je hlađenje PEEK materijala komprimiranim zrakom. To je zato što tekuća rashladna tekućina može utjecati na biokompatibilnost PEEK-a.
- Bušenje.
PEEK ima manje istezanje od ostalih polimera, što može dovesti do lomova prilikom bušenja dubokih rupa.
- Koristite odgovarajuće parametre obrade.
Korištenje odgovarajućih parametara obrade tijekom bušenja, glodanja i tokarenja važno je ako želite proizvoditi PEEK komponente bez ikakvih problema.
1.3 Primjene obrade delrina
Obradive Delrin komponente se široko koriste u raznim CNC strojarnicama, uključujući potrošačku elektroniku. Delrin se često koristi u sljedećim primjenama obrade:
Zupčanici, kućišta, opruge, kotači ventilatora, ventili, ležajevi, valjci i strugači mogu biti izrađeni od delrina.
Ležaji
Među Delrin komponentama koje se koriste u elektroničkim primjenama su izolatori, konektori, kalemi i spojevi, kao i dijelovi za potrošačku elektroniku poput poklopaca za tipkovnice.
Sustavi brava na vratima, kućište na šarkama i jedinice odašiljača goriva, svi dijelovi vozila izrađeni su od Delrina.
Inhalatori, inzulinske olovke i medicinska oprema spadaju među Delrinovu medicinsku opremu.
Prisutni su i kirurška klamerica i trzalica za gitaru.
Savjeti za obradu Delrina
Delrin ne zahtijeva nikakve ekstremne sigurnosne mjere jer je jedan od polimera koji je najpogodniji za strojnu obradu. Ipak, neki čimbenici dizajna i tehnike proizvodnje bolje funkcioniraju na njemu od drugih.
- Dizajn specifičan za Delrin.
Pokušajte održavati konstantnu debljinu stijenki prilikom projektiranja predmeta za obradu Delrina i uključite zaobljenja i rebra gdje je to prikladno. Veliki dijelovi mogu biti skloniji savijanju.
- Delrin treba čuvati odvojeno.
Korištenje alata za rezanje koji nikada nisu korišteni za rezanje aluminija ili drugih metala najbolji je način za sprječavanje kontaminacije.
- Budite pažljivi.
Delrin se može učinkovitije obrađivati oštrim alatima za rezanje s visokim kutom zazora; korištenje maziva za rezanje također može biti korisno.
- ne previše čvrsto.
Budući da Delrin nije osobito krut, treba biti oprezan tijekom stezanja. Stalno koristite lagane pritiske stezanja.
- Ostati miran.
Delrin je osjetljiv na izvore topline veće od 121°C. Osim što su bolji od tekućih rashladnih sredstava, rashladna sredstva na bazi zraka ubrzavaju uklanjanje strugotine.
- Držite instrument urednim.
Obrađeni delrin stvara kontrolirane i ujednačene strugotine, uklanjanje strugotine mora se obaviti brzo kako bi se spriječilo nakupljanje ljepljive tvari na alatu.
2.0 Zaključak
Brojni komercijalni i kućanski proizvodi izrađuju se od plastičnih polimera. Za neke artikle potreban je visok stupanj preciznosti, točnosti, uske tolerancije itd. Zbog toga je CNC obrada plastike popularna opcija za mnoge ljude koji žele koristiti visokokvalitetne, dugotrajne plastične polimere.
