Вступ
Пластмаси є важливими для сучасного виробничого сектору, оскільки вони загальнодоступні, більшість з них недорогі та добре працюють з популярними виробничими методами, такими як лиття під тиском, 3D-друк та точне фрезерування на верстатах з ЧПК.
Обробка з ЧПК – це субтрактивна технологія виробництва, яка передбачає акуратне видалення матеріалу з суцільного блоку матеріалу за допомогою прядильних інструментів і свердел для формування компонента.
З точки зору виробництва пластикових компонентів, обробка з ЧПУ більш точна, ніж лиття під тиском.
Крім того, порівняно з багатьма іншими технологіями виробництва, обробка з ЧПК більш сумісна з більшою різноманітністю пластмас, що робить її привабливою можливістю для багатьох команд виробництва деталей за допомогою механічної обробки.
Механічна обробка пластмас
Що таке Дерлін
Ацетальний полімер, відомий під торговою назвою Delrin, широко використовується в обробці з ЧПК завдяки своїм чудовим характеристикам. Речовина, яку також називають POM (поліоксиметилен) або пластик Delrin, може бути додатково оброблена за допомогою таких процедур, як лиття під тиском і 3D-друк. Існує багато сортів Delrin, кожен з яких має унікальну комбінацію характеристик.
Завдяки високій міцності на розрив, низькому тертю та високій стійкості до зношування, стійкості до повзучості та деформації, а також загальної міцності та довговічності пластик Delrin є чудовою альтернативою металу. Висока щільність, знижене поглинання вологи та хімічна стійкість до вуглеводнів, розчинників і нейтральних хімічних речовин – це лише деякі якості речовини Delrin.
Що таке PEEK
Сімейство матеріалів PAEK включає високоефективний інженерний термопласт, відомий як PEEK або поліефірефіркетон. Напівкристалічний матеріал, який має виняткову міцність, зносостійкість і стійкість до стирання і зберігає свої якості навіть при високих температурах, використовується для різноманітних промислових деталей і компонентів.
Марки PEEK можна порівняти з PPS з точки зору хімічної та водостійкості. PEEK, з іншого боку, має температуру плавлення 343°C і може витримувати температуру до 250°C без остаточної втрати своїх фізичних якостей. Його також можна використовувати в гарячій воді або на пару. PEEK — це високоефективний пластик, який можна знайти у формі гранул, ниток, стрижнів або брусків для обробки з ЧПК. Як правило, це або медичний, або промисловий клас.
Що таке тефлон/PTFE
Тетрафторетилен (ТФЕ) є фторполімером і термопластом. Тефлон є торговою маркою американської хімічної корпорації Chemours, підрозділу галузевого титана DuPont (нині DowDuPont).
Він стійкий майже до всіх промислових хімікатів і розчинників, витримує надзвичайно високі температури і є чудовим ізолятором. Його часто використовують для предметів, які потребують антипригарної поверхні через його низький коефіцієнт тертя, що робить його чудовим вибором для ситуацій, коли компоненти рухаються один проти одного.
Тефлон, який є полімером тетрафторетилену (PTFE), має виняткові діелектричні властивості, які стабільні при частоті та температурі. Він не легко іскрить і не сприяє поширенню вогню. Насипна щільність тефлону надзвичайно висока. Деякі з його функцій включають:
- високоякісні тепло- та електроізоляційні властивості
- низький коефіцієнт тертя
- стійкий до хімічних речовин
- вогнестійкість UL94-VO
Міркування щодо вибору пластмас з ЧПУ
На оброблюваність матеріалу впливають його фізичні характеристики. У результаті результати, які ви можете отримати від вашої заготовки, відрізнятимуться залежно від матеріалу. Розмір і форма вашої заготовки можуть змінюватися під час роботи з пластиком під час або навіть після обробки. Таким чином, інженери-конструктори повинні враховувати якість матеріалів, щоб гарантувати, що їхні проекти можуть бути виготовлені. При обробці пластмас з ЧПК слід враховувати наступне.
Теплове розширення
При високих температурах майже кожна речовина розширюється і набуває об’єму. Інструмент, який використовується для точного фрезерування з ЧПК, виділяє тепло, коли він контактує з матеріалом. У порівнянні з металами пластмаса має більший коефіцієнт теплового розширення. Як наслідок, вони можуть мати більший зсув розміру в результаті механічної обробки. Тому важливо розуміти, як кожен пластик реагує на надходження тепла від механічної обробки. Важливо враховувати, скільки тепла буде піддаватися пластику. Ці змінні впливатимуть на здатність дотримуватися обмежень щодо розмірів. Температура теплового відхилення матеріалу також показує, коли він почне легко деформуватися під впливом високих температур. Можливо, вам доведеться взяти це до уваги під час вибору кінцевих матеріалів, щоб переконатися, що деталь підходить для застосування.
Міцність і твердість
Ви можете взяти до уваги характеристики міцності та твердості пластику, щоб переконатися, що він може витримувати вимоги використання за призначенням. Однак на поведінку матеріалу під час механічної обробки також впливають ці характеристики. Міцність матеріалу на розрив може вплинути на те, як він утворює стружки, що може змінити остаточний полір поверхні. Твердість також може впливати на формування стружки, а для особливо м’яких матеріалів може статися жолоблення, якщо оператор не вживе необхідних заходів. Крім того, на термін служби використовуваного інструменту може впливати твердість і міцність на розрив матеріалу. При обробці металів і кераміки це, як правило, більш важливий фактор, який слід враховувати.
Вплив вологи та хімічних речовин
Деякі полімери можуть поглинати вологу з повітря чи теплоносія або зазнавати негативного впливу певних речовин. Для їх зберігання можуть знадобитися навіть приміщення з кондиціонером або герметичні контейнери. Розміри матеріалу можуть коливатися внаслідок вологи та хімічних реакцій, що ускладнює дотримання точних допусків. Вони можуть навіть спричинити втрату полімерами своєї стабільності та міцності.
естетика
Такі елементи дизайну, як зовнішній вигляд і пов’язані з ним характеристики, як світлопропускання, можуть мати вирішальне значення. У такому випадку у вас буде менше варіантів пластикових матеріалів. Протягом усього процесу обробки слід уникати грубої обробки поверхні, щоб запобігти негативному впливу на прозорість або пропускання світла.
Функція пластичної складової
Функція частини завжди визначає, як вона побудована. Таким чином, матеріал, який ви повинні використовувати для процедури обробки пластику з ЧПК, остаточно залежатиме від призначення вашого продукту. Середовище, в якому буде використовуватися пластиковий компонент з ЧПК, найбільше впливатиме на вибір матеріалу. Derlin, наприклад, є ідеальним вибором, якщо ваш пластиковий виріб працюватиме в середовищі з низькими вимогами до тертя. Це пояснюється відомим низьким коефіцієнтом тертя матеріалу, що робить його придатним для процедури.
Вимоги до обробки після обробки
Щоб підвищити естетичну цінність, деякі предмети можуть потребувати процедури постобробки. Однак усі пластики не можуть легко поєднуватися з усіма видами обробки. Тому, вибираючи пластик для ЧПУ, враховуйте і це.
Переваги та недоліки обробки Delrin, Teflon та PEEK
Механічна обробка Delrin
Метали можуть бути відмінно замінені Delrin при виготовленні деталей. Однак він має переваги та недоліки, як і будь-який інший матеріал, що використовується у виробництві. Його переваги та недоліки полягають у наступному:
Переваги
- Легка вага
Делрін легший за метали. Однак, незважаючи на легкість, він має високу міцність на розрив і може витримувати ударні навантаження як одноразово, так і повторно.
- Можливість механічної обробки
Делрін володіє особливими якостями, які спрощують його використання та обробку як традиційним, так і передовим обладнанням. Він також забезпечує більшу швидкість потоку, ніж інші смоли, забезпечуючи більш рівномірне заповнення тонких стінок форми.
- міцність
Полімер делрин стійкий до зносу. Завдяки своїй жорсткості та високій механічній міцності, його можна використовувати для створення широкого спектру високопродуктивних компонентів з делрину з тривалим терміном служби.
- низький коефіцієнт тертя
Delrin можна використовувати для створення рухомих і ковзних компонентів, які не потребують обслуговування. Його властива змащувальна здатність також робить його розумним вибором для компонентів, які працюють з невеликим або без тертя.
- Висока здатність до навантажень і стресів
Делрин має кращі пружинні властивості порівняно з металами. Крім того, він добре підходить для застібок та кріплень із застібками завдяки високій деформації та пружній здатності.
- Стійкий до вологи
Delrin можна використовувати у вологому середовищі, оскільки він не вбирає вологу. Крім того, він стійкий до різних хімічних розчинників, а також до органічних розчинників, таких як бензин. Він стійкий до корозії через стійкість до вологи. Для багатьох промислових операцій це ідеальний матеріал.
Недоліки
Delrin має ще кілька недоліків, які перешкоджають його повному використанню у виробництві продукції. Кілька його недоліків перераховані нижче:
- Обмежена кислотостійкість
Стійкість до розчинників є сильною стороною матеріалу Delrin. Однак деякі кислоти, такі як хлор та мінеральні кислоти, можуть пошкодити його. Через це навіть надзвичайно низький рівень хлору в питній воді може призвести до проривів водопровідних труб.
- Безпека харчових продуктів
Виготовлення контейнерів для зберігання їжі — не найкращий спосіб використання делрину. Це пояснюється тим, що делрин забруднює їжу, коли змішується з кислими харчовими інгредієнтами.
- слабкий клей
Делріну важко з’єднатися один з одним через його хімічний склад. Щоб скріпити Delrin, використовувалися клеї, такі як поліуретан і епоксидні смоли. Але для цього потрібна допомога спеціалістів із клеїв, що підвищує ціну.
- Вогненебезпечний
Речовина дельрин є горючою. Загасити полум'я палаючої речовини може лише вогнегасник класу А.
Механічна обробка PEEK
Механічна обробка PEEK має кілька переваг, які можна розділити на дві групи: внутрішні переваги матеріалу PEEK і особливі переваги процесу використання верстатів з ЧПК для виробництва матеріалу PEEK.
Переваги
Механічна обробка PEEK має такі матеріальні переваги:
- велика стійкість до хімічних речовин.
Матеріал PEEK пропонує чудову стійкість до агресивних речовин. Він пропонує стійкість, порівнянну з нікелевою сталлю, і може зберігати свою некорозійну хімічну структуру з більшістю металів навіть за високих температур. За нормальних обставин цей пластик може розчинити лише сильна сірчана кислота.
- Висока радіаційна стійкість і низьке водопоглинання.
Компоненти машини чи інструменту, виготовлені з PEEK, зберігають свою хімічну структуру та характеристики у вологому середовищі. Він найкраще працює у вологому середовищі, під тиском гарячої води або пари через його стійкість до гідролізу навіть при вищих температурах.
Крім того, компоненти PEEK можуть працювати в присутності сильного іонізуючого випромінювання. Він більш стійкий до гамма-випромінювання, ніж полістирол, як уже було сказано.
- Високий рівень ефективності та надійності навіть при високих температурах.
Завдяки своїм чудовим можливостям обробки, матеріал PEEK забезпечує виняткову оброблюваність під час точного фрезерування пластику на верстатах з ЧПК. Незважаючи на те, що це термопластичний матеріал з високою термостійкістю, його можна обробляти за допомогою кількох методів обробки матеріалів.
Ці методи включають прядіння з розплаву, лиття під тиском та екструзійне формування. Ця сумісність гарантується сильними характеристиками термічного пробою PEEK і високотемпературною обробкою. Крім того, цей термопласт є самозатухаючою речовиною під час пожежі; він майже не виділяє небезпечного газу чи диму.
- відмінні механічні характеристики
PEEK та інші високотемпературні термопласти забезпечують високу ударну стійкість і зберігають свою форму за високих температур. Вони мають високу розмірну стабільність і низький коефіцієнт лінійного розширення. З усіх полімерів PEEK має найсильнішу здатність протистояти напруженням і втомі. Крім того, він має виняткові якості опору повзучості (здатність речовини повільно деформуватися протягом тривалого періоду впливу напруження). Ця якість робить його хорошим матеріалом, який може витримувати високі механічні навантаження.
Крім того, PEEK забезпечує виняткову зносостійкість і низький коефіцієнт тертя. Завдяки цьому він може продовжувати зберігати відмінну зносостійкість у різних зовнішніх фізичних умовах, включаючи тиск, шорсткість поверхні, температуру та швидкість по відношенню до контактної поверхні.
- існують біосумісні сорти.
- несприйнятливий до біодеградації
Недоліки
Механічна обробка PEEK має ряд недоліків. Деякі з них включають
Щоб зменшити внутрішню напругу та тріщини, викликані теплом, потрібен особливий догляд.
- необхідний для відпалу
- Неефективна тепловіддача.
- Він може тріснути, якщо висвердлити занадто далеко.
Обробка тефлону/PTFE
Тефлон має такі матеріальні переваги при механічній обробці:
- Низький опір і антипригарне покриття.
- хороша стійкість до погодних умов
- стійкий до температур до 500°F
- надзвичайно хороші електроізоляційні якості.
- стійкий до хімічних речовин.
- висока ударостійкість.
Переваги процесу
- м'який і щільний, що робить його простим у верстаті.
- Відмінна термічна стабільність дозволяє уникнути деформації деталей і засмічення інструменту.
Недоліки обробки тефлону:
- значний коефіцієнт розширення.
- повзучий стрес.
- Жорсткі допуски важко досягти
- низька механічна якість.
- Ризик задирок через гнучкість матеріалу.
1.0 Застосування та поради щодо обробки делрину, тефлону та поліетиленергетики (PEEK)
1.1 Застосування механічної обробки тефлону
Тефлон не є найкращим матеріалом для обробки з ЧПК, але завдяки своїм перевагам, таким як термостійкість і низький коефіцієнт тертя, він має значні ніші використання. Для ізоляції проводів використовується близько половини загального обсягу PTFE, виробленого в усьому світі, але верстати з ЧПК не використовуються для створення проводів або їх ізоляції. Тефлонове антипригарне покриття для алюмінієвого посуду є, мабуть, іншим найвідомішим застосуванням; у цьому випадку тефлон у рідкій формі розпорошується або накочується на витравлену металеву поверхню. Посуд з тефлоновим покриттям не часто піддається механічній обробці.
Однак тефлон можна обробляти за допомогою обробки з ЧПУ, коли він твердий. Шестерні, втулки, фітинги та клапани є прикладами промислових тефлонових деталей, які можна обробляти.
Gears
У таких галузях, як медицина, харчова промисловість, дослідження та аерокосмічна промисловість, звичайні деталі з ПТФЕ, виготовлені з ЧПУ, включають втулки, фітинги, підшипники та клапани.
Поради для обробки тефлону
Тефлон не можна легко замінити іншими широко використовуваними матеріалами через його поведінку та те, як його потрібно сконструювати, щоб відповідати характеристикам PTFE. Якщо як конструктор, так і механік вживають достатньої обережності та запобіжних заходів, тефлон є прийнятним для низки деталей та компонентів. Більш жорсткі допуски можуть бути складними без попереднього зняття напруги з матеріалу; типовий досяжний допуск для тефлонових деталей становить приблизно 0.13 мм. Найкращої якості обробки поверхні та допусків можна досягти при обробці тефлону на верстатах з ЧПК з використанням дуже гострих інструментів у поєднанні з водорозчинними охолоджувальними рідинами, такими як стиснене повітря та розпилювачі. Крім того, перевагу надають охолоджувальним рідинам без ароматизаторів. Зняття задирок є вирішальним фактором, який слід враховувати під час обробки тефлону. Оскільки PTFE такий м'який, навіть маленькі, точні ріжучі інструменти можуть залишати небажані сліди, які необхідно видалити після обробки. Задирки можна видалити за допомогою стандартних процедур обробки поверхні, таких як шліфування, але більш складний підхід включає заморожування обробленого тефлону, щоб зробити його менш гнучким під час процедури зняття задирок.
Контрольний список.
- Використовуйте абразивні ріжучі інструменти.
- Рясно використовуйте водорозчинну охолоджуючу рідину.
- Намагайтеся підтримувати середню або слабку толерантність.
- Заздалегідь розробіть план видалення задирок.
1.2 Застосування обробки PEEK
PEEK — це матеріал, який можна використовувати для різноманітних цілей, деякі з яких можна обробляти більш ефективно за допомогою ЧПК, ніж за допомогою інших методів виробництва. Пластик PEEK, який доступний як у медичних, так і в промислових класах, використовується в стоматології, охороні здоров’я, аерокосмічній, автомобільній, хімічній, електроніці та енергетиці.
Поради щодо обробки PEEK
Для отримання оптимальних результатів до, під час і після обробки необхідно виконувати важливі процедури.
- Відпал.
Стрижні PEEK піддаються процедурі відпалу, щоб зняти напругу та зменшити ймовірність деформацій і поверхневих руйнувань під час фрезерування. PEEK, який був відпалений, має меншу ймовірність спотворення. Залежно від того, скільки часу триватиме процес обробки, може знадобитися кілька процесів відпалу.
- ріжучі пристрої.
PEEK часто можна обробити за допомогою ріжучих інструментів із карбіду кремнію. Алмазні інструменти слід використовувати, якщо PEEK має армування вуглецевим волокном або якщо необхідні дуже жорсткі допуски.
Крім того, забрудненню можна запобігти, якщо також уникати використання ріжучих інструментів на металах.
- сухий або гладкий
Щоб уникнути деформації або поломки під час обробки, оскільки PEEK не розсіює тепло, його необхідно охолоджувати. Наприклад, якщо обробляються медичні вироби, можна використовувати стандартну рідку охолоджувальну рідину; проте в цьому випадку потрібне охолодження матеріалу PEEK повітрям під тиском. Це пояснюється тим, що рідка охолоджувальна рідина може впливати на біосумісність PEEK.
- буріння.
PEEK має менше подовження, ніж інші полімери, що може призвести до тріщин під час свердління глибоких отворів.
- Використовуйте відповідні параметри обробки.
Використання належних параметрів обробки під час операцій свердління, фрезерування та токарної обробки є важливим, якщо ви хочете без проблем виготовляти компоненти з PEEK.
1.3 Застосування обробки Delrin
Компоненти Delrin, які піддаються механічній обробці, широко використовуються в різних цехах з ЧПУ, включаючи побутову електроніку. Делрін часто використовується в таких програмах обробки:
Шестерні, корпуси, пружини, колеса вентилятора, клапани, підшипники, ролики та скребки – все це можна зробити з делріну.
Підшипники
Серед компонентів Delrin, які використовуються в електронних додатках, є ізолятори, з’єднувачі, котушки та з’єднання, а також деталі для споживчої електроніки, наприклад кришки клавіатури.
Системи замків дверей, корпус на петлях і блоки паливних передавачів є деталями автомобіля, виготовленими з Delrin.
Інгалятори, інсулінові шприц-ручки та медичне обладнання належать до товарів медичного призначення Delrin.
є і хірургічний степлер, і медіатор для гітари.
Поради щодо обробки Delrin
Делріну не потрібно вживати жодних надзвичайних заходів безпеки, оскільки це один із полімерів, який найбільш сприятливий для механічної обробки. Тим не менш, деякі фактори конструкції та технології виробництва працюють на нього краще, ніж інші.
- Спеціальний дизайн Delrin.
Намагайтеся підтримувати постійну товщину стінок під час проектування елементів для обробки Delrin і включайте галтели та ребра, де це необхідно. Великі компоненти можуть бути більш схильні до деформації.
- Делрін слід зберігати окремо.
Використання ріжучих інструментів, які ніколи не використовувалися для різання алюмінію чи інших металів, є найкращим способом запобігання забрудненню.
- Будьте спостережливі.
Delrin можна обробити більш ефективно, використовуючи гострі ріжучі інструменти з високим кутом зазору; використання мастила для різання також може бути корисним.
- не надто щільно.
Оскільки Делрін не дуже жорсткий, слід бути обережним під час утримання. Постійно застосовуйте легкі затискачі.
- Залишатися спокійним.
Delrin вразливий до джерел тепла вище 121°C. На додаток до кращих характеристик, ніж рідкі охолоджуючі рідини, повітряні охолоджуючі рідини прискорюють видалення стружки.
- Тримайте інструмент в порядку.
Оброблений делрин створює контрольовану та рівномірну стружку, видалення стружки має виконуватися швидко, щоб запобігти накопиченню липкості на інструменті.
2.0 Висновок
Численні комерційні та побутові товари виготовляються з пластикових полімерів. Для деяких виробів потрібен високий ступінь точності, акуратності, жорстких допусків тощо. Через це обробка пластмас на верстатах з ЧПК є популярним варіантом для багатьох людей, які бажають використовувати високоякісні, довговічні пластикові полімери.
