Materialele plastice sunt o componentă de bază în mai multe industrii de fabricație datorită proprietăților lor versatile, inclusiv proprietățile mecanice, chimice și biologice, care sunt combinate cu abundența și diversitatea lor. În plus, procesul de transformare a plasticului brut în prototipuri funcționale de piese și ansambluri este relativ rapid în comparație cu tehnicile convenționale de prelucrare.

Una dintre metodele cheie utilizate este fabricarea substractivă a materialelor plastice, cunoscută și sub denumirea de Prelucrarea CNC a plasticului.Acest articol demonstrează elementele de bază ale prelucrare cnc a plasticului, tipurile, considerațiile, specificațiile și înțelegerea completă a acestor procese și a potențialului lor de a îmbunătăți producția.

Ce este prelucrarea plasticului?

 Deși "prelucrarea" este în mod obișnuit asociată cu procese subtractive precise pentru metale, abordări similare pot fi modificate pentru materiale plastice, dar cu unele diferențe. CNC prelucrare plastic include utilizarea strungurilor, frezelor, mașinilor de tăiat, preselor de găurit, polizoarelor și a altor utilaje controlate pentru a produce piese sau produse cu specificații exacte.

Aceste mașini sunt utilizate și pentru prelucrarea metalelor, dar materialele plastice au proprietăți de prelucrare destul de diferite. De exemplu, metalele au anumite temperaturi de topire specifice, în timp ce materialele plastice demonstrează expansiunea amorfă pe o gamă largă de temperaturi. The materiale plastice prelucrate cnc ca materiale hibride, este mai probabil ca acestea să se curbeze, să se așchieze, să se topească, să se fisureze și, în general, să aibă o variabilitate mai mare în timpul prelucrării decât metalele.

Diferitele variații necesită tehnici avansate de prelucrare a materialelor plastice, ceea ce înseamnă că echilibrul dintre selecția materialului, tehnicile de manipulare, sculele adecvate și factorii de stabilizare trebuie menținut cu atenție pentru a obține rezultate optime.

Diferite tipuri de procese de prelucrare a maselor plastice:

Plasticul poate fi prelucrat prin utilizarea diferitelor metode de prelucrare. Să prezentăm pe scurt cele mai populare tehnici de prelucrare în industria prelucrării plasticului;

Plastic Perforare:

Presa de găurit este o mașină-unelte principală care este utilizată pentru a face găuri cilindrice și pasante în materiale. În plus, găurirea generează mai multă căldură în comparație cu alte procese de prelucrare, ceea ce uneori poate fi o problemă pentru materialele plastice sensibile la căldură.

Căldura excesivă în materialele plastice poate duce la așchiere, suprafețe rugoase și, în general, la o calitate slabă a fabricației, ceea ce subliniază importanța strategiilor de reducere a căldurii. Această reducere se realizează prin luarea în considerare atentă a mai multor factori, inclusiv viteza de tăiere, viteza de avans, proiectarea sculelor, materialele sculelor de tăiere, lichidele de răcire și ascuțimea burghiului pentru a minimiza frecarea nedorită. Iată câteva orientări generale pentru găurirea materialelor plastice:

Iată câteva linii directoare generale pentru găurirea materialelor plastice:

1. Pentru burghie, selectați unghiuri de răsucire între 9° și 18° și unghiuri ale vârfului burghiului între 90° și 118°, pentru a facilita îndepărtarea așchiilor și disiparea căldurii în timpul găuririi.
2. Practica de a scoate burghiul din gaură la intervale regulate ajută la evitarea acumulării excesive de așchii și căldură.
3. Asigurați-vă că burghiul este ascuțit; utilizarea unor burghie fără vârf sau ascuțite necorespunzător poate cauza stresul și acumularea de căldură.
4. Deși burghiile din oțel de mare viteză sunt potrivite pentru majoritatea materialelor plastice, materialele abrazive pot necesita utilizarea de burghie din carbură, diamant sau alte burghie cu duritate ridicată, cu viteze reduse pentru obținerea celor mai bune rezultate.

Plastic Înfiletare / filetare:

Filetarea din plastic a piesei prototip

Filetarea sau tarodarea este procesul de creare a filetelor în material pentru a permite utilizarea unor elemente de fixare precum șuruburi sau bolțuri. Spre deosebire de metal, care reține bine filetele, plasticul este sensibil la crestături și este predispus la rupere atunci când se filetează cu pas fin. Mașinile de tăiat nu sunt cea mai bună opțiune pentru filetarea plasticului, deoarece acestea trebuie retăiate atunci când sunt îndepărtate.

Filetarea plasticului este de obicei tăiată cu mașini de tăiat filete, în special cu cele cu două dinți pentru a evita bavurile, și cu o toleranță mare de prelucrare. Iată câteva linii directoare generale pentru filetarea / filetarea materialelor plastice: Iată câteva linii directoare generale pentru filetarea / filetarea materialelor plastice:

1. Gândiți-vă să folosiți inserții metalice filetate în găurile de trecere din plastic, astfel încât să puteți ocoli cu totul filetele din plastic.
2. Pentru filetele din plastic, utilizați o inserție din carbură pentru filetarea într-un singur punct și luați mai multe 0. 001" este ultima propoziție.
3. Lichidele de răcire pot opri extinderea firului și pot reduce efectele termice în timpul procesului de filetare.
4. Asigurați-vă că uneltele folosite pentru filetarea plasticului sunt ascuțite și nu folosiți unelte care au fost folosite pentru tăierea metalului.

Frezare plastic:

Mașinile de frezat utilizează o freză rotativă care se deplasează cu viteză mare pentru a îndepărta materialul de pe o piesă staționară de-a lungul axelor X, Y și Z. Mașinile de frezat CNC, acționate de computere sofisticate, oferă o precizie ridicată cu un nivel scăzut de intervenție umană.

Frezarea plasticului necesită o metodă diferită față de frezarea metalului, din cauza vibrațiilor axului care duc la urme de chibrituri și la mișcarea piesei de prelucrat. Operatorii depășesc această problemă prin utilizarea sistemelor de vid, a clemelor de fixare sau a benzilor cu două fețe pentru a menține piesa de plastic în poziție.

În plus, frezarea plasticului implică frezarea descendentă (frezarea ascendentă), în care rotația frezei este în aceeași direcție cu mișcarea de avans. Iată câteva reguli generale pentru frezările cnc.

1. Curățați masa de lucru și piesa de lucru pentru a obține o aderență mai bună.
2. Nu prindeți piesa de prelucrat prea strâns pentru a nu deforma materialul sau pentru a nu-l face elastic.
3. Pentru tăierile de finisare, utilizați freze cu 2 sau 4 caneluri; frezele cu capăt ascuțit standard sunt bune pentru tăierile de degroșare, în funcție de material.
4. Atunci când frezați buzunare interioare, evitați colțurile interioare ascuțite și zonele de stres sau utilizați freze cu colțuri rotunjite.

Întoarcere din plastic:

Strunjirea este un proces de rotire a piesei de prelucrat prin strung și de modelare a acesteia cu ajutorul uneltelor staționare. Măsura preventivă de gestionare a căldurii poate fi aplicată pentru a minimiza distrugerea materialului. Iată câteva reguli generale pentru strunjirea materialelor plastice:

Iată câteva reguli generale pentru strunjirea materialelor plastice:

1. Inserțiile din carbură pentru strunjire sunt cea mai bună opțiune și încearcă să obțină suprafețe lustruite pentru a reduce frecarea și acumularea de material.
2. Utilizați unghiuri de relief generoase și o înclinare negativă a spatelui pentru a vă asigura că nu există uzură excesivă.
3. Variați viteza de avans în funcție de rigiditatea plasticului, care este de obicei între 0,004 și 0,010 inci pe rotație.
4. În primul rând, selectați lățimea sculei care este mai mică decât diametrul minim al componentei și asigurați-vă că scula este ascuțită și proaspătă pentru a obține cele mai bune rezultate.

Tăierea plasticului:

Șlefuirea înseamnă tăierea materialelor în bucăți mai mici cu ajutorul unui ferăstrău cu bandă, ferăstrău de masă sau echipament specializat. Căldura lamelelor de ferăstrău trebuie gestionată eficient.

Iată câteva reguli generale pentru tăierea materialelor plastice:

1. Ferăstraiele cu bandă sunt făcute pentru tăieri drepte și continue, în timp ce ferăstraiele de masă sunt folosite pentru tăierea materialelor mai groase.
2. Folosiți lame cu unghiuri de tăiere reduse și unghiuri de reglare care sunt din plastic pentru a minimiza acumularea de căldură.
3. Lamele cu vârf din carbură de tungsten ar trebui utilizate atunci când materialele plastice sunt subțiri, în timp ce lamele de ferăstrău circular cu polizor gol sunt cea mai bună alegere pentru materialele plastice mai groase.
4. Lamele subțiri și ascuțite sunt recomandate pentru o tăiere perfectă.

Care sunt considerentele pentru prelucrarea plasticului?

Stabilitatea dimensională, controlul expansiunii termice și gestionarea absorbției de umiditate sunt problemele cheie care ar trebui luate în considerare în timpul prelucrării materialelor plastice.  Este necesar să se prevină deformarea, astfel încât stocul de eliberare a tensiunii și recoacerea frecventă sunt de mare importanță.

Condiționarea materialelor prin procesul de uscare pentru a atinge nivelul de echilibru al umidității va contribui la evitarea distorsiunilor suplimentare. Capacitatea de a menține temperatura constantă prin răcirea regulată, de a ține cont de expansiunea termică, precum și de a lucra în medii cu temperatură controlată este principalul factor care face posibilă menținerea aceluiași nivel de toleranță.

Prelucrarea prin încercări și erori:

Turnarea materialelor plastice este un proces strâns legat de vulnerabilitatea materialului la schimbările din mediu. Ca exemplu, o piesă prelucrată poate suferi modificări dimensionale atunci când este mutată dintr-o locație într-un mediu diferit. Pentru a obține cele mai bune rezultate posibile, este necesar să se potrivească cât mai mult posibil mediul de prelucrare și mediul de lucru al piesei.

Cu toate că, pentru a atinge perfecțiunea, de obicei trebuie să se procedeze prin încercări și erori. Aceasta acoperă optimizarea avansurilor și a vitezelor mașinii, care este cel mai important factor care determină produsul final. La început, avansurile și vitezele mașinii sunt menținute la un nivel ridicat și apoi, după fiecare execuție, acestea sunt modificate treptat pentru a permite optimizarea așchiilor și o prelucrare lină, fără probleme cu sculele.

Selectarea materialului și tehnica de prelucrare:

Rezultatul prelucrării plasticului este determinat de câțiva factori, iar acești factori sunt foarte importanți. Structurile de suport, gestionarea vibrațiilor, ascuțirea sculelor și cerințele specifice materialului sunt principalii factori care determină calitatea pieselor din plastic. Cele mai frecvente defecte, cum ar fi bavurile, fisurile și urmele de chatter, sunt asociate cu materialele plastice cu rigiditate scăzută. Aplicarea acestor tehnici le poate depăși.

Procesul de prelucrare și materialul sunt, de asemenea, susținute prin adăugarea de suporturi acolo unde este necesar și prin pregătirea suprafețelor cu un finisaj neted și cu frecare redusă înainte de prelucrare. Procesul de prelucrare a plasticului este adesea considerat o artă, deoarece personalizarea este una dintre sarcinile-cheie care subliniază importanța susținerii corespunzătoare a materialului selectat și a procesului special de prelucrare.

Siguranță:

Cel mai important aspect pentru siguranța operatorului este prevenirea oricărui pericol pentru sănătate care poate fi legat de material în timpul prelucrării materialelor plastice. Materialele plastice emit substanțe toxice atunci când căldura este mai mare decât cea necesară, iar acest lucru reprezintă o amenințare pentru operatori. Inhalarea particulelor de plastic ar putea provoca iritații ale ochilor, ale sistemului respirator și ale sistemului gastrointestinal atunci când sunt ingerate. Pentru a asigura siguranța:

●       Purtați echipament individual de protecție, cum ar fi ochelari de protecție, mănuși și măști.

●       Asigurați-vă că sistemul de ventilație din zona de prelucrare este în stare bună.

●       Respectați instrucțiunile de siguranță, cum ar fi asigurarea curățeniei regulate și interzicerea alimentelor, băuturilor și tutunului în zona de lucru.

●       Elaborarea de protocoale de siguranță pentru a preveni pericolele care apar în urma prelucrării materialelor plastice.

Aplicații de prelucrare a plasticului:

Domeniul de utilizare al prelucrării materialelor plastice este extrem de larg și se regăsește în aproape toate sectoarele industriilor moderne. Deși domeniul său de aplicare este larg, prelucrarea plasticului se dovedește a fi deosebit de avantajoasă pentru câteva piețe.

Iată o scurtă prezentare a câtorva aplicații cheie:

●       Prototiparea și dezvoltarea de produse pentru testare imediată și testare.

●       Proiectați și fabricați echipamente de manipulare a substanțelor chimice care sunt foarte rezistente la coroziune și durabile.

●       Biocompatibilitatea și sterilizabilitatea plasticului îl fac un material convenabil pentru fabricarea instrumentelor biomedicale și farmaceutice. 

●       Cercetare fotonică pentru elemente și dispozitive optice.

●       Fabricarea semiconductorilor pentru producția de piese și componente cu scopuri specifice. 

●       Utilizări de laborator pentru crearea de instalații și echipamente personalizate.

●       Fabricarea de textile pentru producerea de piese și componente mecanice.

Materiale plastice de calitate superioară pentru prelucrare CNC 

Gama de prelucrabilitate a plasticului este foarte largă datorită faptului că fiecare dintre acestea are caracteristici speciale și poate fi utilizat în diferite industrii. Nylon, de exemplu, este un material cu caracteristici mecanice speciale, care poate fi utilizat în locul metalelor în cazuri specifice. Mai jos sunt plasticele comune favorizate pentru prelucrarea la comandă a plasticului:

ABS (acrilonitril butadien stiren):

ABS este un material CNC ușor care are o rezistență excelentă la impact, rezistență și prelucrabilitate. Cu toate acestea, ABS este un material cu multe proprietăți mecanice favorabile, dar este instabil chimic și sensibil la grăsimi, alcooli și solvenți chimici. În plus, ABS-ul pur nu poate fi considerat stabil termic, deoarece este inflamabil chiar și în condiții semi-termice.

Avantaje:

●       Greutate redusă și robustețe mecanică.

●       Materialul este extrem de prelucrabil, prin urmare este perfect pentru crearea rapidă de prototipuri.

●       Punctul de topire scăzut este principalul avantaj al unei serii de metode rapide de prototipare.

●        Rezistență ridicată la tracțiune și durată lungă de viață.

●       Rentabil.

Cons: 

●       Vaporii de plastic fierbinte sunt emiși la căldură; este necesară o ventilație adecvată.

●       Punctul de topire scăzut poate provoca deformări în timpul prelucrării CNC ca urmare a căldurii generate.

Aplicații:

ABS este foarte popular pentru serviciile de prototipare rapidă în termoplastice de inginerie și este utilizat în industriile electrice și auto pentru piese precum capace de tastatură, incinte electronice și piese de bord auto. există multe prototipuri de prelucrare care utilizează materialul ABS, pentru o cantitate mare de piese ABS, utilizați ABS turnare prin injecție va fi una dintre cele mai bune opțiuni.

Nylon (poliamidă):

Nylon, sau poliamida, este un plastic cu frecare redusă, rezistent la impact, substanțe chimice și abraziune. Proprietățile mecanice remarcabile, cum ar fi rezistența, durabilitatea și duritatea materialului, îl fac potrivit pentru prelucrarea CNC și îi conferă un avantaj competitiv în producția de piese auto și medicale. dacă aveți nevoie de un volum mare de piese din nailon, utilizați turnare prin injecție nylon procesul va economisi costul unitar pentru dvs.

Avantaje:

●       Proprietăți mecanice excepționale, cu rezistență mare la tracțiune.

●       Ușoare și rentabile.

●       Rezistent la căldură și substanțe chimice.

●       Potrivit pentru aplicații în care duritatea și rezistența la impact sunt cerințele principale.

Cons:

●       Stabilitate dimensională scăzută.

●       Susceptibil la absorbția umidității.

●       Nu este rezistent la acizi minerali puternici.

Aplicații:  

Nylon-ul este un material termoplastic de inginerie cu performanțe ridicate, utilizat pentru prototipuri și fabricarea de piese reale în industrii precum cea medicală și auto. Elementele cuprind rulmenți, șaibe și tuburi.

Acrilic (PMMA - poli metil metacrilat):

În general, acrilicul este preferat în prelucrarea cnc a plasticului datorită proprietăților sale optice, rezistenței chimice și rentabilității, ceea ce îl face potrivit pentru diferite industrii care au nevoie de componente transparente sau rezistente la zgârieturi.

Avantaje:

●       Ușoare și foarte prelucrabile.

●       Rezistent la substanțe chimice și UV.

●       Rezistent la zgârieturi și optic transparent, potrivit pentru aplicații care necesită transparență.

●       Cost-eficiente în comparație cu materiale precum policarbonatul și sticla.

Cons:

●       Căldura, impactul și abraziunea nu sunt foarte rezistente la acesta.

●       Se poate fisura dacă sarcina este prea mare.

●       Vulnerabil la distrugerea substanțelor organice clorurate/aromatice.

Aplicații:

Acrilicul este utilizat pentru a înlocui materiale precum policarbonatul și sticla, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații în industria auto, cum ar fi țevile de lumină și capacele pentru indicatoare luminoase. De asemenea, este utilizată în alte industrii pentru fabricarea de panouri solare, copertine pentru sere și multe altele.

POM (Delrin):

POM, denumit în mod obișnuit Delrin, este un material plastic CNC care este utilizat frecvent de multe servicii de prelucrare datorită prelucrabilității sale excelente. Este puternic și are capacitatea de a rezista la căldură, substanțe chimice și uzură. Delrin vine în diferite grade, Delrin 150 și 570 fiind cele mai utilizate în industrie pentru stabilitatea lor dimensională.

Avantaje:

●       Foarte prelucrabil, cu rezistență chimică excelentă.

●       Oferă stabilitate dimensională ridicată și rezistență la tracțiune pentru durabilitate.

●       Disponibile în diferite clase, Delrin 150 și 570 fiind alegeri populare datorită stabilității lor dimensionale.

Cons:

●       Rezistență scăzută la acizi și substanțe chimice.

Aplicații:

POM este utilizat pe scară largă în toate industriile; în industria auto, este utilizat pentru componentele centurilor de siguranță, în echipamente medicale pentru stilouri cu insulină și în bunuri de consum pentru țigări electronice și contoare de apă.

HDPE (polietilenă de înaltă densitate):

Polietilena de înaltă densitate are o rezistență ridicată la stres și acizi. De obicei, aceasta oferă o rezistență mecanică și la tracțiune excepțională, printre alte materiale termoplastice de calitate superioară. Să evaluăm avantajele și dezavantajele HDPE.

Avantaje:

●       ideal pentru crearea rapidă de prototipuri

●       Reletively costuri reduse în comparație cu acrilic, și nailon.

Cons:

●       Rezistență slabă la UV.

Aplicații:

HDPE este utilizat pe scară largă în aplicații, inclusiv prototipuri, crearea de angrenaje, rulmenți, ambalaje, izolații electrice și echipamente medicale.

LDPE:

LDPE, este un polimer plastic rezistent și flexibil. Are o bună rezistență chimică și performanțe optime în aplicații la temperaturi scăzute. Utilizarea sa este ideală în modelarea versatilității este protetică și ortetică.

Avantaje:

●       puternice, foarte elastice și rezistente la coroziune.

●       Faptul că este bicompatibil îl face potrivit pentru utilizări medicale.

Cons:

●       nu sunt adecvate pentru rezistența la temperaturi ridicate.

●       Rigiditate și rezistență structurală reduse.

Aplicații:

LDPE reprezintă o excepție în producția de angrenaje personalizate, componente electrice interioare și piese auto care necesită lustruire sau luciu ridicat. Coeficientul scăzut de frecare, rezistența ridicată la izolare și durabilitatea fac din LDPE o alegere ideală pentru aplicații de înaltă performanță.

PTFE (teflon):

PTFE, denumit în mod obișnuit Teflon, este un material plastic de înaltă calitate care este utilizat în mod obișnuit în prelucrarea CNC. Se distinge prin proprietățile sale mecanice și chimice superioare care sunt utilizate pe scară largă în diverse produse comerciale. Cu un coeficient scăzut de frecare și rezistență chimică la razele UV, substanțe chimice și oboseală, PTFE este foarte durabil. Este, de asemenea, renumit pentru natura sa non-adezivă și este utilizat pe scară largă în acoperirea tigăilor antiaderente.

Avantaje:

●       Stabilitatea chimică, rezistența la UV și frecarea redusă sunt caracteristicile cheie ale PTFE.

●       are proprietăți anti-adezive. 

Cons:

●       proprietățile mecanice ale altor materiale sunt mult mai bune decât acestea.

●       grosime redusă în tije și plăci.

Aplicații:

În plus față de proprietățile sale anti-adezive care îl fac util în fabricarea tigăilor antiaderente, teflonul este utilizat și în producția de garnituri, semiconductori și plasturi pentru inimă.

Alternative la prelucrarea CNC a plasticului

Alegerea tehnicii adecvate depinde de diverși factori, cum ar fi: selectarea materialului adecvat, specificațiile pieselor destinate utilizării finale.

Turnare prin injecție:

Turnarea prin injecție este ideală pentru producția în masă a pieselor din plastic. În funcționare, aceasta presupune turnarea plasticului tehnic topit într-o matriță sau cavitate din oțel de înaltă rezistență, pentru a forma forma dorită după răcire bruscă și solidificare.

Avantaje:

●       Potrivit atât pentru prototipuri, cât și pentru producția de serie.

●       Economic pentru proiectarea pieselor prototip complicate.

●       Sunt necesare cerințe suplimentare precum anodizarea, lustruirea și tratamentele de suprafață.

Cons:

●       Costurile inițiale ale uneltelor sunt relativ ridicate.

Imprimare 3D:

Imprimarea 3D, denumită în mod obișnuit producție aditivă, este o metodă populară de prototipare care utilizează tehnologii precum stereolitografia (SLA), modelarea prin depunere topită (FDM) și sinterizarea selectivă cu laser (SLS) pentru a prelucra termoplastice precum nailon, PLA, ABS și ULTEM în forme de prototipuri 3D.

Avantaje:

●        Crearea rapidă de prototipuri fără a fi nevoie de unelte.

●        Ideal pentru proiecte complexe și producții la scară mică.

●        Risipa de material este mai mică decât la prelucrare.

Cons:

●       Restricțiile în ceea ce privește selectarea materialelor și proprietățile mecanice.

●       Viteza redusă de producție pentru proiectele la scară largă.

Atât turnarea prin injecție, cât și imprimarea 3D sunt opțiuni fezabile pentru prelucrare cnc plastic, fiecare cu propriile sale avantaje și limitări, care depind de nevoile specifice ale proiectului.

Turnare în vid

Turnarea în vid, identificată și ca turnare poliuretanică/uretanică, utilizează matrițe și rășini din silicon pentru a replica un model principal. Această metodă de prototipare rapidă este ideală pentru producerea de copii din plastic de înaltă calitate, care sunt utile pentru vizualizarea ideilor și identificarea defectelor de proiectare în timpul procesului de depanare.

Principalele concluzii

Acest articol oferă o scurtă descriere a prelucrării materialelor plastice, inclusiv definiția sa, procesele, industriile în care este utilizată și modul în care funcționează. Pentru o înțelegere mai profundă a subiectelor conexe, vă rugăm să consultați celelalte ghiduri ale noastre sau să utilizați pentru a găsi potențiale surse de aprovizionare și detalii despre produse la  serviciile noastre de prelucrare a plasticului.