Обработка полуфабрикатов СВМПЭ
Дата:
28.04.2014
Отрасли применения:
Благодаря своим уникальным характеристикам сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ, PE1000) широко применяется в настоящее время в самых разных областях современной промышленности. При этом, в силу особенностей данного материала, для изготовления готовых изделий из него невозможно применять большинство популярных технологий переработки, например литье или экструзию материала в первичных формах, поэтому производители вынуждены использовать полуфабрикаты – листы, плиты, и стержни СВМПЭ. В данном обзоре приводятся практические рекомендации по обработке полуфабрикатов СВМПЭ.
Механическая обработка
Пиление
При распиловке циркулярными пилами наилучший результат достигается при использовании пил с режущими кромками из карбида. Оптимальное количество зубьев для дисков с диаметром 300-350 мм – 24. Скорость подачи – 3-12 м/мин. При распиловке ленточными пилами оптимальное количество зубьев – 1-1.5/пог.см., угол заточки – положительный, скорость подачи 3-12 м/мин.
Токарная обработка
Используются резцы с передним и задним углом 10° и углом заточки 15-30°. Нижняя величина скорости – в диапазоне 200-300 м/мин, однако зачастую необходимо увеличивать количество оборотов для улучшения качества обработки. Применение охлаждающих жидкостей не требуется, однако иногда желательно применять подачу сжатого воздуха к месту обработки для улучшения отделения стружки. В случае, если требуется выдержать жесткие допуски и/или речь одет об обработке тонкостенной детали, обработку рекомендуется производить в несколько проходов. Вначале снимается основной объем материала, окончательную же доводку производят на следующий день.
Фрезерная обработка
Наилучший результат дает применение фрез, предназначенных для обработки алюминия. Скорость обработки – 200-300 м/мин., скорость подачи 0.2-0.3 мм на один оборот.
Выравнивание (строгание)
Листы и плиты СВМПЭ, полученные методом компрессионного литья (прессования), как правило, проходят операцию выравнивания (строгания) на фуговальных станках, применяющихся для деревообработки. Тем не менее, иногда требуется дальнейшее строгание, для получения требуемой толщины плиты. В этом случае, во избежание коробления и деформаций плиты необходимо проводить обработку с двух сторон, снимая с каждой равное количество материала.
Сверление
Для сверления изделий СВМПЭ могут применяться обычные высокоскоростные дрели или сверлильные станки. Для достижения лучшего качества обработки рекомендуется использовать сверла с большим углом подъёма и полированными винтовыми канавками. Сверление направляющих отверстий перед сверлением отверстий больших диаметров для изделий СВМПЭ не рекомендуется.
Шлифование и обточка
Вследствие естественной стойкости СВМПЭ к абразивному износу, шлифование и обточка изделий из данного материала малоэффективны. Фактически обточка приводит лишь к оплавлению материала и, как следствие, забивке отрезного диска.
Специальные версии СВМПЭ могут включать такие добавки, как стекло и окислы металлов, которые дополнительно сокращают срок службы обрабатывающего инструмента. В этих случаях больший срок службы отмечен для инструмента с режущими кромками из карбида, однако в ряде случаев вследствие большого количества абразивных добавок механическая обработка может быть в принципе неприменима.
Формование и сварка
Листы и плиты СВМПЭ в нагретом состоянии могут формоваться, с получением простых углов и сгибов, что скажем в случае выполнения работ по футеровке (облицовке) технологического оборудования может упрощать монтаж. При этом не имеет значения, какой способ нагрева применяется – паяльная лампа, электронагреватель, помещение в печь или емкость с горячей водой, единственное условие при этом – не допускать перегрева материала, поскольку, как и прочие виды полиэтилена, СВМПЭ является горючим материалом (если конечно в его состав не введены антипирены). Важно отметить, что цикл охлаждения материала должен быть несколько дольше цикла нагрева, по причине высокой теплоемкости СВМПЭ. Охлаждение не должно происходить на стальной или бетонной поверхности, поскольку эти материалы значительно убыстряют процесс , что может приводить к образованию внутренних напряжений и деформации. Рекомендуется также накрывать охлаждаемый материал теплоизолирующими матами, сделанными, например, из стеклопластика.
Простые углы и сгибы могут быть выполнены на листах СВМПЭ посредством холодного формования. Для этого может применяться прессовое оборудования, ролики, или сгибание может выполняться вручную, однако независимо от метода материал должен быть перегнут на величину от 75% до 100% от требуемого сгиба, для компенсации разгибающего эффекта. Данный метод рекомендуется для сравнительно тонких листов СВМПЭ, толщиной до 10 мм.
Для соединения изделий СВМПЭ может применяться фрикционная сварка на стандартном оборудовании со скоростью вращения 550-560 об./мин. с возможностью мгновенной остановки. Для полной кристаллизации соединения требуется 48 часов.
Сварка в стык листов СВМПЭ при помощи нагревательного элемента может выполняться на специальных станках, с высоким прижимным усилием, значительно боле высоким, чем требуется для сварки ПЭНД, ПП и др. видов инженерных пластиков.
Склеивание
По причине крайне низкого коэффициента трения, а также непористой поверхности СВМПЭ крайне сложно обеспечить проникновение адгезивов вглубь материала для формирования клеевого соединения. Тем не менее, ряд производителей выпускают клеевые системы для СВМПЭ, однако в каждом конкретном случае необходимо консультироваться с производителем. В любом случае использование механических соединений изделий СВМПЭ представляется более надежным техническим решением.
Механическая обработка
Пиление
При распиловке циркулярными пилами наилучший результат достигается при использовании пил с режущими кромками из карбида. Оптимальное количество зубьев для дисков с диаметром 300-350 мм – 24. Скорость подачи – 3-12 м/мин. При распиловке ленточными пилами оптимальное количество зубьев – 1-1.5/пог.см., угол заточки – положительный, скорость подачи 3-12 м/мин.
Токарная обработка
Используются резцы с передним и задним углом 10° и углом заточки 15-30°. Нижняя величина скорости – в диапазоне 200-300 м/мин, однако зачастую необходимо увеличивать количество оборотов для улучшения качества обработки. Применение охлаждающих жидкостей не требуется, однако иногда желательно применять подачу сжатого воздуха к месту обработки для улучшения отделения стружки. В случае, если требуется выдержать жесткие допуски и/или речь одет об обработке тонкостенной детали, обработку рекомендуется производить в несколько проходов. Вначале снимается основной объем материала, окончательную же доводку производят на следующий день.
Фрезерная обработка
Наилучший результат дает применение фрез, предназначенных для обработки алюминия. Скорость обработки – 200-300 м/мин., скорость подачи 0.2-0.3 мм на один оборот.
Выравнивание (строгание)
Листы и плиты СВМПЭ, полученные методом компрессионного литья (прессования), как правило, проходят операцию выравнивания (строгания) на фуговальных станках, применяющихся для деревообработки. Тем не менее, иногда требуется дальнейшее строгание, для получения требуемой толщины плиты. В этом случае, во избежание коробления и деформаций плиты необходимо проводить обработку с двух сторон, снимая с каждой равное количество материала.
Сверление
Для сверления изделий СВМПЭ могут применяться обычные высокоскоростные дрели или сверлильные станки. Для достижения лучшего качества обработки рекомендуется использовать сверла с большим углом подъёма и полированными винтовыми канавками. Сверление направляющих отверстий перед сверлением отверстий больших диаметров для изделий СВМПЭ не рекомендуется.
Шлифование и обточка
Вследствие естественной стойкости СВМПЭ к абразивному износу, шлифование и обточка изделий из данного материала малоэффективны. Фактически обточка приводит лишь к оплавлению материала и, как следствие, забивке отрезного диска.
Специальные версии СВМПЭ могут включать такие добавки, как стекло и окислы металлов, которые дополнительно сокращают срок службы обрабатывающего инструмента. В этих случаях больший срок службы отмечен для инструмента с режущими кромками из карбида, однако в ряде случаев вследствие большого количества абразивных добавок механическая обработка может быть в принципе неприменима.
Формование и сварка
Листы и плиты СВМПЭ в нагретом состоянии могут формоваться, с получением простых углов и сгибов, что скажем в случае выполнения работ по футеровке (облицовке) технологического оборудования может упрощать монтаж. При этом не имеет значения, какой способ нагрева применяется – паяльная лампа, электронагреватель, помещение в печь или емкость с горячей водой, единственное условие при этом – не допускать перегрева материала, поскольку, как и прочие виды полиэтилена, СВМПЭ является горючим материалом (если конечно в его состав не введены антипирены). Важно отметить, что цикл охлаждения материала должен быть несколько дольше цикла нагрева, по причине высокой теплоемкости СВМПЭ. Охлаждение не должно происходить на стальной или бетонной поверхности, поскольку эти материалы значительно убыстряют процесс , что может приводить к образованию внутренних напряжений и деформации. Рекомендуется также накрывать охлаждаемый материал теплоизолирующими матами, сделанными, например, из стеклопластика.
Простые углы и сгибы могут быть выполнены на листах СВМПЭ посредством холодного формования. Для этого может применяться прессовое оборудования, ролики, или сгибание может выполняться вручную, однако независимо от метода материал должен быть перегнут на величину от 75% до 100% от требуемого сгиба, для компенсации разгибающего эффекта. Данный метод рекомендуется для сравнительно тонких листов СВМПЭ, толщиной до 10 мм.
Для соединения изделий СВМПЭ может применяться фрикционная сварка на стандартном оборудовании со скоростью вращения 550-560 об./мин. с возможностью мгновенной остановки. Для полной кристаллизации соединения требуется 48 часов.
Сварка в стык листов СВМПЭ при помощи нагревательного элемента может выполняться на специальных станках, с высоким прижимным усилием, значительно боле высоким, чем требуется для сварки ПЭНД, ПП и др. видов инженерных пластиков.
Склеивание
По причине крайне низкого коэффициента трения, а также непористой поверхности СВМПЭ крайне сложно обеспечить проникновение адгезивов вглубь материала для формирования клеевого соединения. Тем не менее, ряд производителей выпускают клеевые системы для СВМПЭ, однако в каждом конкретном случае необходимо консультироваться с производителем. В любом случае использование механических соединений изделий СВМПЭ представляется более надежным техническим решением.
