Узнайте о невероятных преимуществах этих 11 высокопроизводительных пластиков на станках с ЧПУ

Пластмассы являются неотъемлемой частью современной обрабатывающей промышленности:они широко доступны, большинство из них доступны по цене и совместимы с популярными производственными процессами, такими как литье под давлением, 3D-печать и обработка на станках с ЧПУ.

Обработка с ЧПУ — это субтрактивный производственный процесс, в котором используются вращающиеся инструменты и сверла для систематического удаления материала из твердого блока материала, тем самым придавая форму детали. Когда дело доходит до изготовления пластиковых деталей, обработка с ЧПУ более точна, чем литье под давлением. Более того, обработка с ЧПУ совместима с более широким спектром пластмасс, чем многие другие методы производства, что делает производство деталей с помощью механической обработки желательным выбором для многих групп разработчиков. Вот 11 наиболее распространенных пластиков для станков с ЧПУ, доступных сегодня:

11 распространенных пластиков для станков с ЧПУ

1. Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС)

ABS — популярный инженерный термопласт, известный своей ударной вязкостью и стойкостью, высокой термостойкостью и хорошей обрабатываемостью. Этот пластик является хорошим изолятором, идеально подходит для электрических применений и остается механически стабильным с течением времени.

Поскольку ABS очень легкий, доступный и широко доступный, многие группы разработчиков используют его для быстрого прототипирования. Другими распространенными приложениями являются корпуса электроники, крышки клавиатуры и компоненты приборной панели в автомобилях.

Несмотря на то, что ABS прочный, он очень чувствителен к износу некоторыми смазками, растворителями и спиртами. Кроме того, обычные марки АБС, которые не были обработаны модифицированными термостабилизаторами, легко горят и иногда продолжают гореть даже после того, как пламя погасло.

Механические характеристики:

• Удлинение при разрыве:10–50%
• Модуль изгиба:1,6–2,4 ГПа
• Прочность при растяжении:29,8–43 МПа
• Твердость по Шору D:100

2. Нейлон 66

Нейлон, также известный как полиамид (ПА), представляет собой широкую категорию инженерных термопластов с низким коэффициентом трения, обладающих высокой ударной вязкостью, высокой стойкостью к истиранию и химическому воздействию, а также превосходными механическими свойствами в целом.

Нейлон 66 особенно хорошо подходит для обработки с ЧПУ, поскольку он достаточно прочен и долговечен для широкого спектра применений во многих отраслях, включая автомобильную и медицинскую технику. Этот пластик, естественно, обладает высокими эксплуатационными характеристиками, может выдерживать большой износ и устойчив к повреждениям от масла и топлива. Однако нейлон 66 имеет низкую стабильность размеров при впитывании влаги и очень легко впитывает влагу. Он также плохо выдерживает воздействие сильных минеральных кислот.

Механические характеристики:

• Удлинение при разрыве:150–300 %
• Модуль изгиба:2965 МПа
• Прочность на растяжение:76 МПа
• Твердость:116, Роквелл

3. Полиэфирэфиркетон (PEEK)

PEEK — это высокоэффективный термопласт, известный своим необычным сочетанием механических свойств. Этот пластик устойчив к химическим веществам, износу, ползучести, усталости, жидкостям и температурам до 260°C (480°F). Он также легкий, достаточно прочный, чтобы выдерживать суровые условия окружающей среды, и не растворяется во всех распространенных растворителях. Кроме того, PEEK пригоден для вторичной переработки и биосовместим.

Как и нейлон, PEEK часто используется для замены металла в станках с ЧПУ. Общие области применения включают поршневые узлы, важные детали авиационных двигателей и стоматологические шприцы.

Несмотря на все свои сильные стороны, PEEK не устойчив к ультрафиолетовому излучению и плохо выдерживает воздействие галогенов или натрия. Кроме того, это один из самых дорогих пластиков для станков с ЧПУ на рынке — командам разработчиков следует рассматривать возможность его использования только для самых требовательных приложений.

Механические характеристики (ненаполненный PEEK):

• Удлинение при разрыве:30–150 %
• Модуль изгиба:3,7–4 ГПа
• Плотность:1,26–1,32 г/см3
• Прочность (ударная вязкость по Изоду с надрезом при комнатной температуре):80–94 Дж/м

4. (полиацетальполиоксиметилен) ПОМ

Полиоксиметилен, наиболее известный под своим коммерческим названием Delrin, является одним из наиболее поддающихся механической обработке из всех пластиков с ЧПУ. Команды разработчиков выбирают POM, когда им нужен высокопрочный пластик высокой жесткости с превосходной термостойкостью, износостойкостью, устойчивостью к атмосферным воздействиям, химическим веществам и топливу.

Delrin 570 и 150 являются наиболее распространенными марками ПОМ, используемыми в станках с ЧПУ, поскольку они обладают превосходной размерной стабильностью и идеально подходят для создания точных деталей с жесткими допусками. Однако этот пластик имеет плохую стойкость к кислотам. Кроме того, это может быть трудно связать. Общие области применения POM включают компоненты ремней безопасности, электронные сигареты, инсулиновые шприц-ручки и счетчики воды.

Механические характеристики (Delrin 570):

• Модуль растяжения:4900 МПа
• Модуль изгиба:4600 МПа
• Ударная вязкость с надрезом IZOD:6 кДж/м²
• Предел прочности при разрыве:53 МПа

5. Поликарбонат (ПК)

ПК хорошо известен и широко используется в обрабатывающей промышленности. Он прочный, но легкий, обладает естественной теплостойкостью и обладает отличными электроизоляционными свойствами. Поликарбонат также более эффективен, чем другие инженерные термопласты.

Дизайнеры должны знать, что ПК по своей природе прозрачен и может пропускать свет так же хорошо, как стекло, к тому же он очень хорошо принимает цвет. Общие области применения включают защитные очки, хирургические инструменты, автоматические выключатели и CD/DVD.

К сожалению, хорошие механические свойства поликарбоната ухудшаются после длительного воздействия воды при температуре выше 60°C. Кроме того, хотя ПК устойчив к разбавленным кислотам, маслам и смазкам, он подвержен износу от углеводородов и со временем желтеет после длительного воздействия УФ-лучей.

Механические характеристики:

• Удлинение при разрыве:50–120%
• Модуль изгиба:2,2–2,5 ГПа
• Предел прочности при разрыве:55–77 МПа
• Твердость по Шору D:90–95

6. Политетрафторэтилен (ПТФЭ)

ПТФЭ, широко известный как тефлон, представляет собой универсальный высокоэффективный полимер с рядом механических свойств, которые делают его ценным для групп разработчиков, разрабатывающих коммерческие продукты. Этот пластик устойчив к химикатам, температуре, свету, УФ-излучению, воде, атмосферным воздействиям и усталости. Известный своими превосходными антиадгезионными свойствами, ПТФЭ чаще всего используется в покрытиях для сковород с антипригарным покрытием, но он также используется для прокладок, полупроводниковых деталей и даже сердечных заплат.

ПТФЭ имеет самый низкий коэффициент трения среди всех твердых материалов и входит в пятерку самых коррозионностойких пластиков. Однако механические свойства ПТФЭ, как правило, уступают другим инженерным пластикам при комнатной температуре, хотя это можно исправить, добавив соответствующие наполнители. Также важно отметить, что существуют ограничения на толщину деталей, изготовленных из ПТФЭ, поскольку он обычно доступен только в виде пластин или стержней толщиной два дюйма. ПТФЭ также чувствителен к ползучести и истиранию.

Механические характеристики:

• Удлинение при разрыве:300–550%
• Модуль растяжения:550 МПа
• Электрическая прочность диэлектрика:19,7 кВ/мм
• Динамический коэффициент трения:0,04

7. Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

HDPE — это гибкий, простой в обработке пластик, устойчивый к растрескиванию под напряжением, химическим веществам и коррозии даже при низких температурах. Он обладает той же исключительной ударной вязкостью, что и полиэтилен низкой плотности (LDPE), но прочностью на растяжение в четыре раза выше. Однако этот материал имеет плохую стойкость к УФ-излучению. Общие области применения включают заглушки, уплотнения и электрические изоляторы.

Механические характеристики:

• Удлинение при разрыве:500%
• Прочность на растяжение:4 000 фунтов на квадратный дюйм
• Плотность:0,035 фунта/куб. дюймов.
• Твердость:Rockwell R65

8. Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (UHMW)

UHMW — это прочный, универсальный и хорошо поддающийся механической обработке пластик с высокой стойкостью к истиранию и износу. Команды разработчиков обращаются к этому материалу, когда им нужен прочный пластик с низким коэффициентом трения для промышленного применения.

Специалисты по продуктам должны помнить, что UHMW не подходит для приложений с высокими нагрузками, поскольку он очень чувствителен к ползучести и не должен использоваться при температурах, превышающих 80–100 °C. СВМ обычно встречается в обивке кузова грузовика, деталях машин для пищевой промышленности, сменных накладках и накладках крыльев морских доков.

Механические характеристики:

• Прочность на растяжение:3100 фунтов на квадратный дюйм
• Модуль изгиба:110 000 фунтов на квадратный дюйм
• Влияние IZOD (с насечкой):18,0

9. Полиметилметакрилат (ПММА)

ПММА, широко известный как акрил или акриловое стекло, представляет собой жесткий термопласт, широко известный своей ударопрочностью. Он прочный, легкий, устойчивый к большинству лабораторных химикатов. Однако он разрушается при использовании с хлорированными или ароматическими углеводородами, кетонами или эфирами.

По сравнению с полистиролом, ПММА лучше пропускает свет и более устойчив к атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению. С точки зрения дизайна этот пластик предлагает неограниченные варианты окраски и показатель преломления 1,49.

Однако ПММА не очень устойчив к нагреву, ударам, износу или истиранию. Также этот материал склонен к растрескиванию при больших нагрузках. Таким образом, разработчики продуктов должны рассматривать ПММА только для ненагруженных приложений, таких как навесы теплиц, крышки автомобильных индикаторов, солнечные батареи и устройства для тестирования на наркотики.

Механические характеристики:

• Удлинение при разрыве:2–10%
• Модуль изгиба:2,5–3,5 ГПа
• Твердость по Шору D:90–99
• Предел прочности при разрыве:38–70 МПа

10. Полипропилен (ПП)

Полипропилен — это экономичный пластик, обрабатываемый на станках с ЧПУ, который предлагает уникальное сочетание свойств, которых нет у многих других пластиков. Он легкий, обладает высокой химической стойкостью в агрессивных средах и устойчив к большинству органических растворителей, обезжиривающих средств и электролитов.

По сравнению с LDPE и HDPE, PP имеет более низкую ударную вязкость, но компенсирует это прочностью на растяжение. Подобно ПТФЭ, полипропилен обычно ограничивается трехдюймовыми листами для обработки, поэтому размер детали ограничен.

Механические характеристики:

• Предел прочности при растяжении:4800 фунтов на квадратный дюйм
• Прочность на изгиб:5400 фунтов на квадратный дюйм
• Модуль изгиба:160 000 фунтов на квадратный дюйм
• Твердость:80 Роквелл

11. Полиэтилен низкой плотности (LDPE)

LDPE — это прочный, но гибкий пластик для станков с ЧПУ, известный своей низкотемпературной гибкостью и коррозионной стойкостью. Его легко сваривать и термосваривать, он обладает хорошей химической стойкостью.

LDPE в основном используется для ортопедии и протезирования. Однако ПЭНП не следует использовать в тех случаях, когда требуется жесткость, высокая структурная прочность и устойчивость к высоким температурам. Размер детали также ограничен из-за ограничений по толщине имеющегося в продаже полиэтилена низкой плотности.

Механические характеристики:

• Прочность на растяжение:1400 фунтов на квадратный дюйм
• Модуль изгиба:30 000 фунтов на квадратный дюйм
• Ударная вязкость по IZOD (с надрезом):без разрыва

Начало работы с быстрым радиусом

Обработка с ЧПУ — это универсальный производственный процесс, который позволяет командам разработчиков и инженерам создавать высококачественные детали со сложной геометрией. Однако, поскольку обработка на станках с ЧПУ совместима практически с любым материалом, который можно обрабатывать, инженеры избалованы выбором. Просмотр всех возможных вариантов и выбор материала, который лучше всего подходит для конкретного случая использования, может быть сложным и трудоемким.

Опытный производственный партнер, такой как Fast Radius, может упростить процесс выбора материала. Наша команда имеет многолетний опыт работы с клиентами на протяжении всего производственного процесса — от оптимизации дизайна и выбора материалов до производства и быстрого выполнения. У нас есть все необходимое для того, чтобы помочь группам по разработке продуктов сосредоточиться на материале для станков с ЧПУ, подходящем для их уникальных проектов. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.

Для получения дополнительной информации об обработке пластика на станках с ЧПУ и советов экспертов по выбору материала посетите учебный центр Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату