Polytetrafluorethylen (PTFE) je fluorovaný syntetický polymerní termoplast, nejčastěji známý pod obchodním názvem teflon. Jedná se o jeden z technických plastů používaných velmi široce v průmyslových aplikacích. Vzhledem k chemické inertnosti PTFE, vysokému bodu tání a nízkému koeficientu tření rychlí výrobci často používají PTFE k vytváření vlastních dílů v aplikacích od nepřilnavých pánví na zdravotnická zařízení až po letecký průmysl.
I přes své průměrné mechanické vlastnosti patří mezi oblíbené CNC obrábění a frézování plastů pro mnoho specifických aplikací. Jedním z nejlepších způsobů výroby teflonových dílů je CNC obrábění. Tento článek zkoumá výhody a nevýhody zpracování teflonu: jeho materiálové vlastnosti, výhody zpracování, běžné aplikace a další. CNC obrábění PTFE je ideální pro výrobu dílů pro různé aplikace, které vyžadují dobrou chemickou odolnost a vysokou teplotní stabilitu.
Teflon je běžná obchodní značka pro termoplastický fluorpolymer polytetrafluorethylen (PTFE). PTFE je chemicky odolný a stabilní i při vysokých teplotách a i přes své průměrné mechanické vlastnosti je jedním z oblíbených plastů pro CNC obrábění a frézování pro mnoho specifických aplikací. PTFE má při pokojové teplotě formu bílé pevné látky a je obecně zvláště odolný vůči chemikáliím, jako jsou zásady a kyseliny. Navíc designéři v lékařském, kuchyňském a automobilovém průmyslu často používají PTFE, protože má nízký koeficient tření.
Výhody teflonu
Většina vlastností PTFE je odvozena od jeho povahy jako termoplastického fluoropolymeru, který obsahuje pouze uhlík a fluor. Mezi pozoruhodné vlastnosti teflonu patří:
- Odolnost proti únavě a chemikáliím
- Anti-ultrafialové, voděodolné
- Vysoký izolační výkon
- Nízký koeficient tření
- Teplota tání 327 °C
- CNC obrábění PTFE díly jsou antiadhézní
- Tepelná stabilita mezi -260°C a +260°C
Omezení PTFE
Přestože je PTFE velmi oblíbený technický plast s výhodami pro různé aplikace, CNC obrábění PTFE má stále určitá omezení. Tyto zahrnují:
- Cena je relativně vyšší.
- Nízká mechanická pevnost.
- Jeho pevnost v tahu je nižší než u nylonu.
- Části PTFE reagují s alkalickými kovy a fluoračními činidly.
- PTFE vytváří toxické výpary, když je vystaven teplotám nad 500 °F (260 °C).
Mechanické vlastnosti PTFE:
- – Hustota: 2.15 g/cm3
- – Tvrdost povrchu: SD63
- – Pevnost v tahu: 1,500 3,000 – 25 XNUMX PSI (XNUMX MPa)
- – ohybový modul: 72,000 0.70 PSI (XNUMX GPa)
- – Absorpce vody (namočené 24 hodin): <0.01 %
- – Koeficient tření (dynamický): 0.10
Běžné třídy PTFE
Výrobci v různých průmyslových odvětvích používají různé třídy PTFE při CNC obrábění dílů z PTFE. Některé z těchto PTFE mají obchodní značky a jedinečné vlastnosti. Následují běžné CNC obráběné teflonové třídy:
- Čistý PTFE má vysokou chemickou odolnost, ohybový výkon a elektrický výkon;
- PTFE plněný špičkou – pro lepší pevnost v tlaku.
- Pigmentovaný PTFE – pro lepší viditelnost.
- Čistý PTFE – Vysoká chemická odolnost, elektrické a ohebné vlastnosti.
- Chemicky modifikovaný PTFE – menší tečení, zlepšená propustnost, hladký povrch.
- PTFE plněný sklem - Ideální pro výrobu dílů vyžadujících vynikající chemickou odolnost, odolnost proti oděru a vysokou pevnost v tlaku.
Ideální technologie pro výrobu teflonových dílů -- CNC obrábění
Těžko budete hledat teflonové díly vyrobené vstřikováním nebo 3D tiskem. CNC obrábění je nejběžněji používanou metodou výroby teflonových dílů. Jedná se o subtraktivní proces, který využívá počítačem řízené nástroje k odstranění částí teflonu za účelem vytvoření požadovaného dílu.
Vyšší přesnost a méně defektů
CNC stroje nabízejí větší přesnost při výrobě teflonových dílů, protože vyžadují malý zásah člověka. CNC obrábění dílů z PTFE bude pravděpodobně méně náchylné k chybám. CNC stroje si zachovávají opakovatelnost a tuto chybovost, riziko vad při CNC obrábění PTFE je nízké.
PTFE se před vysokou teplotou rozloží
Teflon/PTFE vykazuje vysokou viskozitu taveniny a citlivost na teplo ve vysokoteplotní amorfní formě. Proto je CNC obrábění ideální pro zpracování PTFE, protože se může před roztavením zhoršit.
Také zpracování teflonu/PTFE při teplotách nad 250 °C produkuje některé toxické plyny. Tyto plyny mohou mít fyzicky škodlivý účinek jak na mechanika, tak na konečného uživatele produktu. Vstřikování a 3D tisk nejsou vhodné pro výrobu teflonových dílů z důvodu požadovaných vysokých teplot.
CNC obrábění je vhodné pro tvarově složité díly
3-osé, 4-osé, 5-osé CNC stroje poskytují přesnost a přesnost potřebnou pro složité teflonové/PTFE díly. Tato zásadní kvalita dělá z CNC obrábění nedílnou součást přesného obrábění teflonu.
Víceosé stroje používají nástroje, které se mohou pohybovat ve 4 nebo více směrech, což umožňuje obrábět teflonové díly z různých úhlů současně pro lepší výsledky.
PTFE je velmi citlivý na teplo
Většina výrobních metod, včetně CNC obrábění, generuje během výrobního procesu teplo v důsledku pohybu a interakce nástroje s obrobkem. Proto byste měli používat účinný chladicí systém pro řízení tepla generovaného při CNC obrábění materiálů PTFE.
Teflon je velmi citlivý na teplo. Během zpracování teflonu, pokud není chladicí systém, může dojít k defektům, jako je deformace.
Proces CNC obrábění dílů z PTFE
CNC obrábění je široce používaná technika pro výrobu široké škály zakázkově obráběných dílů z teflonu/PTFE. Obecně řečeno, tento subtraktivní proces zahrnuje použití počítačem řízených nástrojů k vytvoření teflonu pro vytvoření dílů se specifickými tvary a rozměry. Rapid Fabricator používá různé procesy CNC obrábění k vytvoření vlastních teflonových dílů. AN-Prototype shrnuje standardní způsob zpracování CNC zpracování teflonu:
1. CNC vrtání
CNC vrtání je použití vrtačky k vytváření děr do teflonových dílů. Je důležité poznamenat, že je důležité používat nástroje, které pomohou správnému odvodu třísek. Také se ujistěte, že je vrták kolmo k obrobku, aby se zmírnil posun.
2. CNC frézování
CNC frézování zahrnuje použití CNC frézky k řezání přebytečného materiálu z teflonu k vytvoření různých dílů. CNC frézky rotují a pohybují řezné nástroje podél různých os. Výsledkem je, že frézky poskytují vysokou přesnost a přesnost požadovanou pro širokou škálu dílů obráběných z PTFE. Proto je CNC frézování vhodné pro výrobu teflonových dílů s drsnými hranami.
3. CNC soustružení
Proces CNC soustružení zahrnuje držení teflonu ve sklíčidle, otáčení obrobku při jeho zavádění do soustružnického nástroje, aby se vytvořil díl z PTFE s dutou strukturou. CNC soustružení usnadňuje výrobu dílů z teflonu/PTFE v kulatých nebo kuželových tvarech s vysokou přesností.
4. CNC soustružnický a frézovací složený stroj
Technologie CNC frézování-soustružení kombinuje vlastnosti frézovacích a soustružnických metod pro výrobu teflonových/PTFE dílů s komplexní geometrií. CNC frézovací-soustružnické obrábění sice nemusí být na úrovni víceosého obrábění, ale může poskytnout některé složité díly, jako jsou duté teflonové díly s charakteristikou drsného dna.
5. Víceosé/5osé obrábění
5osé CNC obrábění teflonu je vhodné pro výrobu složitých zakázkových dílů. K výrobě dílů z PTFE využívá víceosá a vícenástrojová nastavení. A co je nejdůležitější, zajišťuje vynikající přesnost a preciznost konečného produktu. Těsných tolerancí lze snadněji dosáhnout pomocí 5osých CNC obráběcích procesů.
Typická aplikace CNC obrábění dílů z teflonu/PTFE
CNC obráběné teflonové díly jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích díky svým vynikajícím materiálovým vlastnostem. Níže jsou uvedeny typické aplikace pro díly obráběné z PTFE:
Letecký průmysl
CNC obráběné teflonové díly vykazují vynikající materiálové vlastnosti, jako je dobrá pevnost a nízké tření, díky čemuž jsou vhodné pro použití v leteckém průmyslu. PTFE je vynikající elektrický izolant, díky němuž jsou díly PTFE bezpečné pro elektrické spoje a izolaci kabelů. Mezi další použití PTFE patří palivové hadice, nátěry a povrchová ochrana dveří.
Kromě toho konstruktéři leteckých dílů používají PTFE CNC obrábění kvůli jeho přesnosti a přesnosti při výrobě leteckých dílů s úzkými tolerancemi.
Lékařský průmysl
Lékařský průmysl často používá PTFE k výrobě lékařských dílů kvůli jeho chemické inertnosti a pružnosti. Díly vyrobené z PTFE jsou biokompatibilní díky své schopnosti udržovat chemickou a strukturální stabilitu při použití jako tělesné implantáty. Běžným příkladem obráběné součásti z PTFE pro lékařské účely je ventil.
Automobilový průmysl
Mezi typické aplikace teflonu/PTFE v automobilovém průmyslu patří ventily a ozubená kola. Kromě toho je PTFE vhodný pro výrobu lehkých podvozků a dalších součástí vozidel různých velikostí a tvarů.
Potravinářský průmysl
Teflon/PTFE je chemicky inertní, což z něj činí ideální materiál při zpracování potravin. Proto díly zpracované teflonem nebudou reagovat se zpracovanými potravinami. Typické aplikace pro teflonové/PTFE CNC obráběné díly v tomto odvětví zahrnují součásti potravinářských strojů.
Alternativy k teflonu
Zatímco CNC obrábění PTFE má mnoho výhod, jiné materiály, které jsou lepší alternativou, zahrnují:
Ethylenchlortrifluorethylen (ECTFE)
Jedná se o kopolymer ethylenu a chlortrifluorethylenu, semikrystalický fluorpolymer. Jedná se o fluoropolymer podobný teflonu, fluorouhlíkové sloučenině obsahující více vazeb uhlík-fluor.
Tento semikrystalický termoplast má lepší odolnost proti korozi a chemikáliím než PTFE. Výrobci jej proto často používají jako díly, které vyžadují lepší chemickou a korozní odolnost.
Polychlortrifluorethylen (PCTFE)
Tento materiál je alternativou k teflonu, ale liší se tím, že se jedná o termoplastický chlorfluorpolymer. Má nejnižší propustnost vodní páry ze všech plastů a vysokou odolnost proti vodě.
perfluoralkoxy (PFA)
PFA a teflon jsou fluoropolymery s podobnou chemickou odolností. Ale PFA je méně odolný proti oděru a je měkčí než teflon. Proto výrobci zřídka používají tento materiál v konstrukčních dílech.
Základní opatření a tipy pro CNC obrábění PTFE
Teflon je materiál, který nabízí působivou flexibilitu při CNC obrábění. Je však důležité porozumět určitým faktorům, které ovlivňují projekt CNC obrábění teflonu/PTFE. Zde jsou některé z těchto faktorů:
Měkkost
Teflon lze snadno obrábět na CNC, protože se jedná o přirozeně měkký termoplast. Jeho extrémní nedostatek tuhosti však může způsobit chvění nástroje během CNC obrábění. Takže můžete pro své CNC obráběné díly použít lepší třídu PTFE nebo zavést materiál, který zvyšuje jeho pevnost. Obecným pravidlem je také použití tolerance +/- 0.001 na palec pro plastové díly.
Přísné tolerance
CNC obrábění PTFE do úzkých tolerancí je obtížné, protože obrábění teflonu/PTFE je náchylné ke zvýšenému tečení napětí a vysokému koeficientu roztažnosti. Avšak blíže k optimálním tolerancím a požadovaným povrchovým úpravám lze dosáhnout použitím vodou rozpustných chladicích kapalin.
Extrémní tlaková deformace
Použití příliš velkého tlaku při CNC obrábění PTFE jej zdeformuje.
ostrý nástroj
Teflon je všestranný materiál, který lze obrábět různými nástroji včetně stopkových fréz. Ostré nástroje fungují dobře zejména při CNC obrábění termoplastických polymerů, jako je PTFE, nylon a akryl. Je to proto, že ostré nástroje vytvářejí čisté řezy, což je při CNC obrábění teflonu kritické, protože se jedná o nepřilnavý materiál.
Ostré nože navíc pomáhají snižovat tření mezi nástrojem a materiálem, čímž snižují tvorbu tepla, což je také důležité při CNC obrábění PTFE.
Chladicí kapalina
Vysoké teplo generované při CNC frézování nebo soustružení může způsobit tepelnou expanzi PTFE, což má za následek špatnou povrchovou úpravu a nepřesné tolerance. Použijte chladicí kapalinu kompatibilní s teflonem a podle toho upravte průtok chladicí kapaliny. Nejčastěji používanými chladicími kapalinami jsou stlačený vzduch, chladicí kapaliny rozpustné ve vodě a chemicky inertní spreje.
Deburring
Odjehlování je kritické při CNC obrábění teflonu. Ostré hrany vzniklé procesem CNC obrábění mohou způsobit problémy při montáži a mohou také vést k předčasnému selhání dílu. Pomocí nástroje nebo metody pro odstraňování otřepů kompatibilní s PTFE odstraňte ze součásti všechny otřepy.
Další tipy na CNC obrábění PTFE:
- Použijte správný obráběcí nástroj pro váš teflonový obrobený díl, abyste zajistili lepší odvod třísek a zabránili ucpávání.
- Pro obrábění dílů z teflonu/PTFE se doporučují tvrdokovové frézy s leštěnými horními plochami pro lepší povrchovou úpravu a ochranu nástroje.
- Pískování je pro strojníky ideální možností přípravy povrchu, kterou mohou použít k odstranění nerovností povrchu z CNC teflonových dílů.
- Poskytněte podporu materiálu PTFE během CNC obrábění, abyste zajistili vysokou přesnost.
Přestože je teflonové CNC obrábění náročnější než jiné plastové díly, AN-Prototype dokáže vyrábět vysoce kvalitní prototypy PTFE nebo malé série dílů z PTFE. Jsme spolehliví specialisté na služby CNC obrábění s dlouholetými zkušenostmi s CNC obráběním dílů z teflonu/PTFE. Nabízíme širokou škálu obráběcích schopností včetně frézování, soustružení a 5osého CNC obrábění pro výrobu vysoce kvalitních, přesných zakázkových dílů z PTFE s úzkými tolerancemi.