Introdução
Os plásticos são essenciais para o setor manufatureiro atual porque são geralmente acessíveis, a maioria deles é barata e funcionam bem com técnicas de produção populares, como moldagem por injeção, impressão 3D e fresagem de precisão CNC.
A usinagem CNC é uma técnica de fabricação subtrativa que envolve a remoção cuidadosa de material de um bloco sólido de material com ferramentas giratórias e brocas para moldar o componente.
Em termos de produção de componentes plásticos, a usinagem CNC é mais precisa do que a moldagem por injeção.
Além disso, em comparação com muitas outras técnicas de fabricação, a usinagem CNC é mais compatível com uma variedade maior de plásticos, o que a torna uma opção atraente para muitas equipes de produto produzirem peças por meio de usinagem.
Usinagem de plástico
O que é Derlin
Um polímero de acetal conhecido pelo nome comercial Delrin é amplamente utilizado na usinagem CNC devido às suas características notáveis. A substância, também conhecida como POM (polioximetileno) ou plástico Delrin, pode ser posteriormente usinada usando procedimentos como moldagem por injeção e impressão 3D. Existem muitos tipos de Delrin, cada um com uma combinação única de características.
Devido à sua alta resistência à tração, baixo atrito e alta resistência ao desgaste, resistência à deformação e à deformação, além de tenacidade e longevidade geral, o plástico Delrin serve como uma ótima alternativa ao metal. Densidade superior, absorção reduzida de umidade e resistência química a hidrocarbonetos, solventes e produtos químicos neutros são apenas algumas das qualidades da substância Delrin.
O que é PEEK
A família de materiais PAEK inclui o termoplástico de engenharia de alto desempenho conhecido como PEEK, ou poliéter éter cetona. O material semicristalino, que possui excelente resistência, resistência ao desgaste e resistência à abrasão, e mantém suas qualidades mesmo em altas temperaturas, é utilizado em uma variedade de peças e componentes industriais.
Os graus PEEK são comparáveis ao PPS em termos de resistência química e à água. Já o PEEK tem ponto de fusão de 343°C e pode suportar temperaturas de até 250°C sem perder permanentemente suas qualidades físicas. Também pode ser utilizado em água quente ou vapor. PEEK é um plástico de alto desempenho que pode ser encontrado em grânulos, filamentos e barras ou hastes para usinagem CNC. Normalmente, é de nível médico ou industrial.
O que é Teflon/PTFE
O tetrafluoroetileno (TFE) é um fluoropolímero e termoplástico. Teflon é uma marca registrada da empresa química americana Chemours, uma divisão da titã da indústria DuPont (agora DowDuPont).
É resistente a quase todos os produtos químicos e solventes industriais, suporta temperaturas extremamente altas e é um excelente isolante. É frequentemente utilizado em itens que necessitam de superfície antiaderente devido ao seu baixo coeficiente de atrito, sendo uma excelente opção para situações em que os componentes se movem uns contra os outros.
Teflon, que é um polímero de tetrafluoroetileno (PTFE), tem qualidades dielétricas excepcionais que são estáveis com frequência e temperatura. Ele não produz faíscas facilmente e não estimula a propagação de chamas. A densidade em massa do Teflon é excepcionalmente alta. Algumas de suas características incluem:
- capacidades de isolamento térmico e elétrico de alta qualidade
- baixo coeficiente de atrito
- resistente a produtos químicos
- classificação de chama de UL94-VO
Considerações para a escolha de plásticos para usinagem CNC
A usinabilidade de um material é influenciada por suas características físicas. Como resultado, os resultados que você pode obter com sua peça de trabalho serão diferentes dependendo do material. O tamanho e a forma da sua peça podem alterar-se durante o trabalho com plásticos, durante ou mesmo após a usinagem. Os engenheiros de projeto devem, portanto, considerar as qualidades dos materiais para garantir que seus projetos possam ser fabricados. O seguinte deve ser considerado durante a usinagem CNC de plásticos.
Expansão térmica
Em altas temperaturas, quase todas as substâncias se expandem e ganham volume. O ferramental utilizado no fresamento CNC de precisão gera calor ao entrar em contato com o material. Em comparação aos metais, os plásticos apresentam maior coeficiente de expansão térmica. Como resultado, eles podem sofrer uma mudança maior de tamanho como resultado da usinagem. Compreender como cada plástico responde à entrada de calor da usinagem é, portanto, essencial. É vital considerar a quantidade de calor a que o plástico será exposto. A capacidade de aderir às limitações dimensionais será impactada por essas variáveis. A temperatura de deflexão térmica de um material também mostra quando ele começará a distorcer rapidamente quando exposto a altas temperaturas. Talvez seja necessário levar isso em consideração ao escolher os materiais finais para garantir que a peça seja apropriada para a aplicação.
Força e Dureza
Você pode levar em conta as características de resistência e dureza de um plástico para garantir que ele possa suportar as demandas de seu uso pretendido. No entanto, o comportamento de um material durante a usinagem também é influenciado por essas características. A resistência à tração de um material pode ter influência sobre como ele cria cavacos, o que pode alterar o polimento final da superfície. A dureza também pode influenciar como os cavacos se desenvolvem e, para materiais particularmente macios, a goivagem pode ocorrer se o operador não tomar as medidas necessárias. Além disso, a vida útil do ferramental usado pode ser afetada pela dureza e resistência à tração de um material. Ao usinar metais e cerâmicas, esse é normalmente um fator mais importante a ser levado em consideração.
Efeitos da umidade e produtos químicos
Alguns polímeros podem absorver umidade do ar ou do líquido de arrefecimento ou sofrer efeitos negativos de substâncias específicas. Até mesmo espaços com ar condicionado ou contêineres selados podem ser necessários para mantê-los. As dimensões do material podem flutuar como resultado da umidade e reações químicas, o que torna mais difícil manter tolerâncias exatas. Eles podem até mesmo fazer com que os polímeros percam toda a sua estabilidade e resistência.
estética
Elementos de design como aparência e características relacionadas, como transmissão de luz, podem ser cruciais. Nesse caso, você tem menos opções de materiais plásticos. Um acabamento superficial áspero deve ser evitado durante todo o processo de usinagem para evitar quaisquer efeitos negativos na transparência ou na transmissão de luz.
A função do componente plástico
A função de uma peça sempre determina como ela é construída. Assim, o material que você deve usar para o procedimento de usinagem CNC de plástico dependerá, em última análise, do propósito do seu produto. O ambiente no qual o componente plástico CNC será usado terá a maior influência na escolha do material. Derlin, por exemplo, é a opção perfeita se seu item de plástico for operar em um ambiente com requisitos de baixo ou nenhum atrito. Isso se deve ao conhecido baixo atrito do material, o que o torna apropriado para o procedimento.
Requisitos para tratamentos pós-processamento
Para melhorar o seu valor estético, algumas peças podem necessitar de procedimentos de pós-processamento. Todos os plásticos, entretanto, podem não ser facilmente combinados com todos os tipos de acabamentos. Portanto, ao escolher o plástico para usinagem CNC, leve isso em consideração também.
Vantagens e desvantagens da usinagem de Delrin, Teflon e PEEK
Usinagem Delrin
Os metais podem ser perfeitamente substituídos por Delrin na fabricação de peças. No entanto, tem vantagens e desvantagens, tal como qualquer outro material utilizado na produção. Seus benefícios e desvantagens são os seguintes:
Vantagens
- peso leve
Delrin é mais leve que os metais. No entanto, embora seja leve, tem uma elevada resistência à tracção e pode suportar cargas de choque uma e outra vez.
- Capacidade de ser usinado
Delrin tem qualidades especiais que o tornam simples de manusear e processar tanto com equipamentos tradicionais quanto de ponta. Ele também oferece maiores taxas de fluxo do que outras resinas, permitindo um preenchimento mais uniforme das paredes finas do molde.
- Resistência (Strength)
O polímero Delrin resiste ao desgaste. Devido à sua rigidez e grande resistência mecânica, pode ser usado para criar uma ampla variedade de componentes de alto desempenho com longa vida útil.
- baixo coeficiente de atrito
Delrin pode ser usado para criar componentes móveis e deslizantes que não precisam de manutenção. Sua lubricidade inerente também o torna uma escolha inteligente para componentes que operam com pouco ou nenhum atrito.
- Alta capacidade para tensão e estresse
O Delrin possui propriedades de retorno elástico superiores em comparação aos metais. Além disso, funciona bem em aplicações de encaixe e fivela devido à sua alta capacidade de deformação e retorno elástico.
- Resistente à umidade
Delrin pode ser utilizado em ambientes úmidos, pois não absorve umidade. Além disso, é resistente a vários solventes químicos, bem como a solventes orgânicos como a gasolina. É resistente à corrosão devido à sua resistência à umidade. Para muitas operações industriais, é um material perfeito.
Desvantagens
Delrin tem algumas desvantagens adicionais que impedem a sua plena utilização na fabricação do produto. Várias de suas desvantagens estão listadas abaixo:
- Resistência Limitada a Ácidos
A resistência a solventes é um ponto forte do material Delrin. No entanto, ele pode ser danificado por alguns ácidos, como o cloro e os ácidos minerais. Por isso, mesmo níveis extremamente baixos de cloro na água potável podem causar o rompimento de tubulações.
- Conservação de Alimentos
A fabricação de recipientes para armazenar alimentos não é o uso mais adequado para o Delrin. Isso porque o Delrin contamina os alimentos quando misturado com ingredientes ácidos.
- um adesivo fraco
Delrin tem problemas para se conectar uns aos outros por causa de sua composição química. Para ligar o Delrin, têm sido utilizados adesivos como poliuretano e epóxis. Mas isso exige a ajuda de especialistas em adesivos, o que aumenta o preço.
- Inflamável
A substância delrin é combustível. Somente um extintor de incêndio Classe A pode apagar as chamas da substância em chamas.
Usinagem PEEK
A usinagem PEEK tem vários benefícios, que podem ser divididos em dois grupos: os benefícios materiais intrínsecos do PEEK e os benefícios específicos do processo de utilização de uma máquina CNC para fabricar material PEEK.
Vantagens
A usinagem de PEEK tem as seguintes vantagens materiais:
- grande resistência a produtos químicos.
O material PEEK oferece excelente resistência a substâncias corrosivas. Apresenta resistência comparável à do aço níquel e mantém sua estrutura química não corrosiva na presença da maioria dos metais, mesmo em altas temperaturas. Somente ácido sulfúrico concentrado pode dissolver esse plástico em circunstâncias normais.
- Alta resistência à radiação e baixa absorção de água.
Os componentes de uma máquina ou instrumento feitos de PEEK mantêm sua estrutura e características químicas em ambientes úmidos. Funciona melhor em ambientes úmidos, água quente pressurizada ou vapor devido à sua resistência à hidrólise, mesmo em temperaturas mais altas.
Além disso, os componentes PEEK podem funcionar na presença de forte radiação ionizante. É mais resistente à radiação gama que o poliestireno, como já foi mencionado.
- Alta taxa de eficácia e confiabilidade mesmo em altas temperaturas.
Graças às suas excelentes capacidades de processamento, o material PEEK garante uma trabalhabilidade excepcional durante a fresagem CNC de precisão em plásticos. Apesar de ser um material termoplástico altamente resistente à temperatura, ele pode ser tratado utilizando diversas técnicas de processamento de materiais.
Essas técnicas incluem fiação por fusão, moldagem por injeção e moldagem por extrusão. Essa compatibilidade é garantida pelas fortes características de ruptura térmica e trabalhabilidade em alta temperatura do PEEK. Além disso, esse termoplástico é uma substância autoextinguível durante o incêndio; ele emite pouco ou nenhum gás ou fumaça perigosos.
- excelentes características mecânicas
O PEEK e outros termoplásticos de alta temperatura oferecem alta resistência ao impacto e mantêm sua forma em altas temperaturas. Possui alta estabilidade dimensional e baixo coeficiente de expansão linear. De todos os polímeros, o PEEK tem a maior capacidade de suportar tensão e fadiga. Além disso, possui qualidades excepcionais de resistência à fluência (a capacidade de uma substância se deformar lentamente ao longo de um longo período de exposição à tensão). Essa qualidade o torna um bom material para suportar altas tensões de usinagem.
Além disso, o PEEK oferece excelente resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito. Por causa disso, ele pode continuar a manter excelente resistência ao desgaste em uma variedade de circunstâncias físicas externas, incluindo pressão, rugosidade superficial, temperatura e velocidade em relação à superfície de contato.
- existem graus biocompatíveis.
- invulnerável à biodegradação
Desvantagens
A usinagem de PEEK tem várias desvantagens. Alguns deles incluem
Para reduzir tensões internas e fraturas provocadas pelo calor, são necessários cuidados especiais.
- necessário para recozer
- Transferência de calor ineficaz.
- Ele pode rachar se você perfurar muito.
Usinagem de Teflon/PTFE
O Teflon tem as seguintes vantagens materiais quando usinado:
- Baixa resistência e antiaderente.
- boa resiliência às condições climáticas
- tolerante a temperaturas tão altas quanto 500°F
- qualidades de isolamento elétrico extremamente boas.
- resistente a produtos químicos.
- alta resistência ao impacto.
Vantagens do processo
- macio e denso, tornando-o simples de usinar.
- A deformação da peça e o entupimento da ferramenta são evitados pela excelente estabilidade térmica.
Desvantagens da usinagem de Teflon:
- coeficiente substancial de expansão.
- estresse crescente.
- Tolerâncias rigorosas são difíceis de alcançar
- baixa qualidade mecânica.
- Risco de rebarbas devido à flexibilidade do material.
1.0 Aplicações e dicas para usinagem de Delrin, Teflon e PEEK
1.1 Aplicações de usinagem de Teflon
O teflon não é o material mais adaptável para usinagem CNC, mas devido às suas qualidades vantajosas, como estabilidade ao calor e baixo coeficiente de atrito, possui alguns nichos de uso significativos. O isolamento de fios utiliza cerca de metade da quantidade total de PTFE produzido em todo o mundo, mas as máquinas CNC não são utilizadas para criar fios ou seu isolamento. Os revestimentos antiaderentes de Teflon para panelas de alumínio são talvez sua outra aplicação mais conhecida; neste caso, o Teflon na forma líquida é pulverizado ou enrolado sobre a superfície metálica gravada. Panelas revestidas de Teflon nem sempre são usinadas.
No entanto, o Teflon pode ser trabalhado usando usinagem CNC quando for sólido. Engrenagens, buchas, conexões e válvulas são exemplos de peças industriais de Teflon que podem ser usinadas.
Engrenagens
Em áreas que incluem medicina, processamento de alimentos, pesquisa e aeroespacial, as peças comuns de PTFE usinadas em CNC incluem buchas, conexões, rolamentos e válvulas.
Dicas de usinagem para Teflon
O Teflon não pode ser facilmente substituído por outros materiais amplamente utilizados devido ao seu comportamento e à necessidade de sua construção para se adequar às características do PTFE. Se o projetista e o operador de máquinas tomarem os devidos cuidados e precauções, o Teflon é aceitável para uma ampla gama de peças e componentes. Tolerâncias mais rigorosas podem ser desafiadoras sem o alívio de tensões prévio do material; uma tolerância típica alcançável para peças de Teflon é de aproximadamente 0.13 mm. Os melhores acabamentos superficiais e tolerâncias podem ser obtidos com a usinagem CNC de Teflon utilizando ferramentas de alta precisão em conjunto com fluidos de corte solúveis em água, como ar comprimido e névoa de pulverização. Além disso, fluidos de corte sem aroma são preferíveis. A remoção de rebarbas é um fator crucial a ser considerado durante a usinagem de Teflon. Como o PTFE é muito macio, mesmo instrumentos de corte pequenos e precisos podem deixar marcas indesejadas que precisam ser removidas após o processamento. As rebarbas podem ser removidas utilizando procedimentos padrão de acabamento superficial, como lixamento, mas uma abordagem mais sofisticada inclui o congelamento do Teflon usinado para torná-lo menos maleável durante o processo de remoção de rebarbas.
Lista de controle.
- Use ferramentas de corte abrasivas.
- Use um refrigerante solúvel em água generosamente.
- Tente manter uma tolerância média a baixa.
- Desenvolva um plano de rebarbação com antecedência.
1.2 Aplicações de Usinagem PEEK
PEEK é um material que pode ser usado para diversos fins, alguns dos quais podem ser processados de forma mais eficaz por CNC do que por outros métodos de produção. O plástico PEEK, que está disponível nas classes médica e industrial, é utilizado nas áreas odontológica, de saúde, aeroespacial, automotiva, química, eletrônica e energia.
Dicas para usinagem PEEK
Procedimentos importantes devem ser seguidos antes, durante e depois da usinagem para fornecer os melhores resultados.
- Anelamento.
As hastes de PEEK são submetidas a um procedimento de recozimento para liberar a tensão e diminuir a possibilidade de deformações e fraturas superficiais durante o fresamento. O PEEK recozido tem menos probabilidade de distorcer. Dependendo de quanto tempo levará o processo de usinagem, vários processos de recozimento podem ser necessários.
- dispositivos de corte.
Muitas vezes, o PEEK pode ser usinado usando ferramentas de corte feitas de carboneto de silício. Ferramentas diamantadas devem ser utilizadas se o PEEK tiver reforço de fibra de carbono ou se forem necessárias tolerâncias extremamente restritas.
Além disso, a contaminação pode ser evitada evitando-se também o uso de instrumentos de corte em metais.
- seco ou liso
Para evitar deformações ou quebras durante a usinagem, visto que o PEEK não dissipa calor, ele precisa ser resfriado. Se, por exemplo, estiverem sendo usinados itens médicos, pode-se utilizar fluido refrigerante líquido padrão; no entanto, nesse caso, é necessário o resfriamento do material PEEK com ar comprimido. Isso ocorre porque o fluido refrigerante líquido pode afetar a biocompatibilidade do PEEK.
- Perfuração.
O PEEK tem um alongamento menor que outros polímeros, o que pode levar a fraturas quando furos profundos são perfurados.
- Utilize parâmetros de usinagem apropriados.
Usar os parâmetros de usinagem adequados durante as operações de furação, fresamento e torneamento é importante se você deseja fabricar componentes PEEK sem problemas.
1.3 Aplicações de Usinagem Delrin
Componentes Delrin usináveis são amplamente utilizados em uma variedade de oficinas mecânicas CNC, incluindo eletrônicos de consumo. Delrin é frequentemente usado nas seguintes aplicações de processamento:
Engrenagens, carcaças, molas, rodas de ventiladores, válvulas, rolamentos, rolos e raspadores podem ser feitos de delrin.
Rolamentos
Entre os componentes Delrin usados em aplicações eletrônicas estão isoladores, conectores, carretéis e conexões, bem como peças para eletrônicos de consumo, como capas de teclado.
Sistemas de fechadura de porta, carcaça articulada e unidades transmissoras de combustível são todas peças de veículos feitas de Delrin.
Inaladores, canetas de insulina e equipamentos médicos estão entre os suprimentos médicos da Delrin.
um grampeador cirúrgico e uma palheta estão presentes.
Dicas para usinagem Delrin
O Delrin não precisa tomar nenhuma precaução extrema de segurança porque é um dos polímeros mais propícios à usinagem. No entanto, alguns fatores de design e técnicas de fabricação funcionam melhor nele do que em outros.
- Design específico de Delrin.
Tente manter espessuras de parede constantes ao projetar itens para usinagem Delrin e inclua filetes e nervuras quando apropriado. Componentes grandes podem ser mais propensos a empenar.
- Delrin deve ser mantido separadamente.
Usar ferramentas de corte que nunca foram usadas para cortar alumínio ou outros metais é a melhor forma de evitar contaminação.
- Esteja atento.
Delrin pode ser usinado de forma mais eficaz usando ferramentas de corte afiadas e com alto ângulo de folga; reduzir o uso de lubrificante também pode ser benéfico.
- não com muita força.
Como o Delrin não é particularmente rígido, deve-se ter cuidado durante a fixação. Empregue constantemente pressões leves de fixação.
- Fique calmo.
Delrin é vulnerável a fontes de calor superiores a 121°C. Além de apresentar melhor desempenho que os refrigerantes líquidos, os refrigerantes à base de ar aceleram a remoção de cavacos.
- Mantenha o instrumento arrumado.
O Delrin usinado produz cavacos controláveis e uniformes, sendo necessário removê-los rapidamente para evitar o acúmulo de material pegajoso na ferramenta.
2.0 Conclusão
Inúmeros produtos comerciais e domésticos são fabricados com polímeros plásticos. Para alguns itens, é necessário um alto grau de precisão, exatidão e tolerâncias rigorosas. Por isso, a usinagem CNC de plásticos é uma opção popular para muitas pessoas que desejam utilizar polímeros plásticos de alta qualidade e longa durabilidade.
