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加工Delrin、PEEK和Teflon/PTFE塑料

塑料对当前的制造业至关重要,因为它们普遍可以获得,大多数都很便宜,而且它们可以与注射成型、3D打印和数控精密铣削等广受欢迎的生产技术配合使用。

数控加工是一种减法制造技术,即用旋转的工具和钻头从固体材料块中小心翼翼地去除材料,以塑造部件。

在生产塑料部件方面,数控加工比注塑成型更精确。

此外,与许多其他制造技术相比,数控加工与更多种类的塑料兼容,这使它成为许多产品团队通过加工生产部件的一个有吸引力的选择。

什么是Derlin

一种商品名为Delrin的缩醛聚合物因其显著的特性而被广泛用于数控加工。这种物质也被称为POM(聚氧乙烯)或Delrin塑料,可以使用注射成型和3D打印等程序进一步加工。有许多等级的Delrin,每一种都有独特的特性组合。

由于其高抗拉强度、低摩擦和高耐磨性、抗蠕变和抗翘曲,以及一般的韧性和寿命,Delrin塑料可作为金属的最佳替代品。优异的密度,减少吸湿性,以及对碳氢化合物、溶剂和中性化学品的耐化学性,只是Delrin物质的少数品质。

 

什么是PEEK

PAEK系列材料包括被称为PEEK或聚醚醚酮的高性能工程热塑性塑料。这种半结晶材料具有出色的强度、耐磨性和耐磨损性,即使在高温下也能保持其品质,可用于各种工业零件和部件。

在耐化学性和耐水性方面,PEEK等级与PPS相当。另一方面,PEEK的熔点为343°C,可以承受高达250°C的温度而不会永久失去其物理品质。它还可以在热水或蒸汽中利用。PEEK是一种高性能塑料,可以以颗粒、长丝和棒状或杆状的形式用于数控加工。通常情况下,它是医疗级或工业级的。

 

什么是 Teflon/PTFE

四氟乙烯(TFE)是一种含氟聚合物和热塑性塑料。特氟隆是美国化学公司Chemours的商标,是工业巨头杜邦(现在的陶氏杜邦)的一个分部。

它对几乎所有的工业化学品和溶剂都有抵抗力,能承受极高的温度,并且是一种极佳的绝缘体。它经常被用于需要防粘表面的物品,因为它的摩擦系数很低,使它成为部件相互移动情况下的绝佳选择。

特氟隆是四氟乙烯(PTFE)的聚合物,具有特殊的介电品质,随着频率和温度的变化而稳定。它不容易产生火花,也不鼓励火焰的蔓延。特富龙的体积密度特别高。它的一些特点包括

  • 高质量的热绝缘和电绝缘能力
  • 低摩擦系数
  • 耐化学品
  • 阻燃等级为UL94-VO

选择数控加工塑料的考虑因素

一种材料的可加工性受其物理特性的影响。因此,根据材料的不同,你可能从工件上得到的结果也不同。在加工塑料时,工件的尺寸和形状可能会改变,无论是在加工过程中还是在加工后。因此,设计工程师必须考虑材料质量,以保证他们的设计能够被制造出来。在数控加工塑料时,应考虑以下几点。

 

热膨胀

在高温下,几乎每一种物质都会膨胀并获得体积。精密数控铣削中使用的工具与材料接触时,会产生热量。与金属相比,塑料的热膨胀系数更大。因此,它们在加工过程中可能会出现较大的尺寸变化。因此,了解每种塑料对加工中输入的热量的反应是至关重要的。考虑塑料将暴露在多少热量下是至关重要的。遵守尺寸限制的能力将受到这些变量的影响。一种材料的热变形温度也表明,当它暴露在高温下时,会开始容易变形。在选择最终材料时,你可能需要考虑到这一点,以确保该部件适合应用。

 

强度和硬度

你可以考虑到塑料的强度和硬度特性,以确保它能承受其预期用途的要求。然而,材料在加工过程中的行为也会受到这些特性的影响。一种材料的抗拉强度会影响到它如何产生切口,从而改变最终的表面抛光。硬度也会影响切屑的形成,对于特别软的材料,如果操作者不采取必要的措施,就会发生挖空。此外,所用工具的磨损寿命也会受到材料硬度和抗拉强度的影响。在加工金属和陶瓷时,这通常是一个需要考虑的更重要的因素。

 

水分和化学品的影响

一些聚合物可以从空气或冷却剂中吸收水分,或遭受特定物质的负面影响。甚至可能需要空调空间或密封容器来保存它们。材料的尺寸可能会因湿气和化学反应而波动,这使得保持精确的公差更加困难。它们甚至可能导致聚合物失去所有的稳定性和强度。

 

美学

设计元素,如外观和相关特性,如透光率,可能是至关重要的。在这种情况下,你对塑料材料的选择较少。在整个加工过程中,必须避免粗糙的表面处理,以防止对透明度或透光性产生任何负面影响。

 

塑料部件的功能

一个零件的功能总是决定了它的制造方式。因此,您在塑料数控加工程序中应使用的材料最终将取决于您产品的用途。数控塑料部件的使用环境将对材料的选择产生最大的影响。例如,如果您的塑料制品将在一个低摩擦或无摩擦要求的环境中运行,德林就是一个完美的选择。这是由于该材料众所周知的低摩擦力,这使它适合于该程序。

 

对后期加工处理的要求

为了提高其审美价值,一些作品可能需要后期处理程序。然而,所有的塑料可能不容易与所有种类的表面处理相匹配。因此,在选择数控加工的塑料时,也要考虑到这一点。

 

加工Delrin、Teflon和PEEK的优点和缺点

加工Delrin

在制造零件时,金属可能被Delrin完美取代。然而,它确实有好处和坏处,就像生产中使用的其他每种材料一样。其优点和缺点如下:

有点

  • 重量轻

Delrin比金属更轻。然而,在重量轻的同时,它有很高的抗拉强度,可以承受一次和多次的冲击载荷。

 

  • 可加工的能力

Delrin具有特殊的品质,使其易于用传统和尖端设备处理和加工。它还提供了比其他树脂更高的流速,使模具的薄壁得到更均匀的填充。

 

  • 强度

聚合物Delrin能抵御磨损和撕裂。由于其硬度和巨大的机械强度,它可用于制造各种高性能的Delrin部件,并具有很长的使用寿命。

 

  • 低摩擦系数

Delrin可用于制造不需要维护的移动和滑动部件。其固有的润滑性也使其成为操作时几乎没有摩擦的部件的明智选择。

 

  • 应变和应力的高容量

与金属相比,Delrin具有卓越的回弹特性。此外,由于其高应变和回弹能力,它在扣合和扣件应用方面效果很好。

 

  • 抗潮湿

由于Delrin不吸收水分,因此可以在潮湿的环境中使用。此外,它对各种化学溶剂以及汽油等有机溶剂具有抗性。由于其抗湿性,它具有抗腐蚀性。对于许多工业操作,它是一种完美的材料。

 

缺点

Delrin还有一些缺点,妨碍了它在产品制造中的全面应用。下面列出了它的几个缺点:

 

  • 抗酸能力有限

耐溶剂性是Delrin材料的一个强项。但它会受到一些酸的伤害,如氯气和矿物酸。正因为如此,即使饮用水中的氯含量极低,也会导致水管破裂。

 

  • 食品安全保管

制作食品的储存容器不是Delrin的最佳用途。这是因为当Delrin与酸性食品成分混合时,会污染食品。

 

  • 粘性弱

由于Delrin的化学构成,它很难相互连接。为了粘合Delrin,已经使用了聚氨酯和环氧树脂等粘合剂。但这样做必须有粘合剂专家的协助,这就提高了价格。

 

  • 易燃性

Delrin 这种物质是可燃的。只有A级灭火器才能扑灭燃烧物质的火焰。

 

加工PEEK材料

PEEK加工有几个好处,可以分为两类:PEEK固有的材料优势和利用数控机床制造PEEK材料的特殊工艺优势。

 

优势

加工PEEK具有以下材料优势:

 

  • 对化学品有很强的抵抗力

PEEK材料对腐蚀性物质有很好的抵抗力。它的耐受性可与镍钢相媲美,即使在高温下也能与大多数金属保持其非腐蚀性的化学结构。在正常情况下,只有强硫酸可以溶解这种塑料。

 

  • 高抗辐射性和低吸水性。

由PEEK制成的机器或仪器的部件在潮湿的环境中保持其化学结构和特性。它在潮湿的环境、有压力的热水或蒸汽中效果最好,因为它即使在较高的温度下也具有抗水解性。

 

此外,PEEK部件可以在强电离辐射下发挥作用。如前所述,它比聚苯乙烯更耐伽马射线。

 

  • 即使在高温下也有很高的有效性和可靠性。

由于其出色的加工能力,PEEK材料在塑料数控精密铣削过程中确保了其卓越的加工性能。尽管它是一种高度高温的热塑性材料,但它可以用几种材料加工技术来处理。

这些技术包括熔融纺丝、注射成型和挤压成型。这种兼容性是由PEEK强大的热分解特性和高温可加工性保证的。此外,这种热塑性塑料在火灾中是一种自熄物质;它几乎不排放有害气体或烟雾。

 

  • 杰出的机械特性

PEEK和其他高温热塑性塑料具有很强的抗冲击性,并在高温下保持其形状。它具有高的尺寸稳定性和低的线膨胀系数。在所有聚合物中,PEEK具有最强的承受应力和疲劳的能力。此外,它还具有特殊的抗蠕变性(一种物质在长期受力的情况下缓慢变形的能力)。这种品质使它成为能够处理高加工应力的良好材料。

此外,PEEK具有出色的耐磨性和低摩擦系数。正因为如此,在各种外部物理环境下,包括压力、表面粗糙度、温度以及与接触面的速度,它都能继续保持出色的耐磨性。

 

  • 存在生物相容性等级
  • 不易被生物降解

缺点

加工PEEK有很多缺点。其中包括

为了减少热量带来的内部张力和断裂,需要特别注意。

需要进行退火处理

传热效果不好。

如果钻得太远可能会开裂。

加工Teflon/PTFE

Teflon 在加工时有以下材料优势:

 

  • 低阻力和不粘性
  • 对天气条件有良好的弹性
  • 对高达500°F的温度有耐受性
  • 极好的电气绝缘性能
  • 抗化学品
  • 高抗冲击性

工艺优势

  • 柔软而致密,使其易于加工
  • 由于出色的热稳定性,避免了零件变形和刀具堵塞

加工Teflon的缺点

  • 膨胀系数大
  • 蠕变应力大
  • 很难达到严格的公差
  • 机械质量低
  • 由于材料的柔软性,有毛刺的风险