Le polytétrafluoroéthylène (PTFE) est un thermoplastique polymère synthétique fluoré, plus communément connu sous le nom de marque Téflon. C'est l'un des plastiques techniques très largement utilisés dans les applications industrielles. En raison de l'inertie chimique du PTFE, de son point de fusion élevé et de son faible coefficient de friction, les fabricants de produits rapides utilisent souvent le PTFE pour créer des pièces personnalisées dans des applications allant des poêles à frire antiadhésives aux dispositifs médicaux en passant par l'aérospatiale.
Malgré ses propriétés mécaniques médiocres, c'est l'un des produits les plus appréciés. Usinage CNC et le fraisage de plastiques pour de nombreuses applications spécifiques. L'usinage CNC est l'un des meilleurs moyens de fabriquer des pièces en téflon. Cet article explore les tenants et les aboutissants du traitement du téflon : ses propriétés matérielles, ses avantages en matière de traitement, ses applications courantes, et bien plus encore. L'usinage CNC du PTFE est idéal pour fabriquer des pièces pour différentes applications qui nécessitent une bonne résistance chimique et une stabilité à haute température.
Teflon est un nom de marque commun pour le polytétrafluoroéthylène (PTFE) fluoropolymère thermoplastique. Le PTFE est résistant aux produits chimiques et stable même à des températures élevées, et malgré ses propriétés mécaniques médiocres, il est l'un des plastiques d'usinage et de fraisage CNC les plus populaires pour de nombreuses applications spécifiques. Le PTFE se présente sous la forme d'un solide blanc à température ambiante et est généralement particulièrement résistant aux produits chimiques tels que les bases et les acides. De plus, les concepteurs des secteurs médical, culinaire et automobile utilisent souvent le PTFE en raison de son faible coefficient de friction.
Avantages du téflon
La plupart des propriétés du PTFE proviennent de sa nature de fluoropolymère thermoplastique, qui ne contient que du carbone et du fluor. Les propriétés notables du téflon comprennent :
- Fatigue et résistance chimique
- Anti-ultraviolet, imperméable
- Haute performance d'isolation
- Faible coefficient de frottement
- Point de fusion 327°C
- Les pièces en PTFE d'usinage CNC sont antiadhésives
- Stabilité thermique entre -260°C et +260°C
Limites du PTFE
Bien que le PTFE soit un plastique technique très populaire présentant des avantages pour une variété d’applications, l’usinage CNC du PTFE présente encore certaines limites. Ceux-ci inclus:
- Le coût est relativement plus élevé.
- Faible résistance mécanique.
- Sa résistance à la traction est inférieure à celle du nylon.
- Les pièces en PTFE réagissent avec les métaux alcalins et les agents fluorés.
- Le PTFE produit des fumées toxiques lorsqu'il est exposé à des températures supérieures à 500°F (260°C).
Propriétés mécaniques du PTFE :
- – Densité : 2.15 g/cm3
- – Dureté superficielle : SD63
- – Résistance à la traction : 1,500 3,000 – 25 XNUMX PSI (XNUMX MPa)
- – Module de flexion : 72,000 0.70 PSI (XNUMX GPa)
- – Absorption d’eau (trempé pendant 24 heures) : <0.01%
- – Coefficient de frottement (dynamique) : 0.10
Qualités courantes de PTFE
Les fabricants de différentes industries utilisent différentes qualités de PTFE lors de l'usinage CNC de pièces en PTFE. Certains de ces PTFE ont des noms de marque et des propriétés uniques. Les nuances de téflon usinées CNC les plus courantes sont les suivantes :
- Le PTFE pur a une résistance chimique, des performances de flexion et des performances électriques élevées ;
- PTFE rempli de Peek – pour une meilleure résistance à la compression.
- PTFE pigmenté – pour une meilleure visibilité.
- PTFE pur – Haute résistance chimique, propriétés électriques et de flexion.
- PTFE chimiquement modifié – moins de fluage, résistance à la perméation améliorée, surface lisse.
- PTFE chargé de verre - Idéal pour produire des pièces nécessitant une excellente résistance chimique, une résistance à l'abrasion et une résistance élevée à la compression.
Technologie idéale pour la fabrication de pièces en téflon - Usinage CNC
Vous aurez du mal à trouver des pièces en téflon fabriquées par moulage par injection ou impression 3D. L'usinage CNC est la méthode la plus couramment utilisée pour fabriquer des pièces en téflon. Il s'agit d'un processus soustractif qui utilise des outils contrôlés par ordinateur pour supprimer des parties de matériau en téflon afin de créer la pièce souhaitée.
Plus de précision et moins de défauts
Les machines CNC offrent une plus grande précision lors de la fabrication de pièces en téflon car elles nécessitent peu d'intervention humaine. L'usinage CNC des pièces en PTFE est probablement moins sujet aux erreurs. Les machines CNC maintiennent la répétabilité et ce taux d'erreur, le risque de défauts lors de l'usinage CNC du PTFE est faible.
Le PTFE se décomposera avant une température élevée
Le téflon/PTFE présente une viscosité à l’état fondu élevée et une sensibilité à la chaleur sous forme amorphe à haute température. Par conséquent, l’usinage CNC est idéal pour traiter le PTFE, car il peut se détériorer avant de fondre.
De plus, le traitement du Téflon/PTFE à des températures supérieures à 250°C produit des gaz toxiques. Ces gaz peuvent avoir un effet physiquement néfaste à la fois sur le mécanicien et sur l'utilisateur final du produit. Le moulage par injection et l'impression 3D ne conviennent pas à la fabrication de pièces en téflon en raison des températures élevées requises.
L'usinage CNC convient aux pièces aux formes complexes
Les machines CNC à 3, 4 ou 5 axes offrent la précision et l'exactitude requises pour les pièces complexes en téflon/PTFE. Cette qualité essentielle fait de l’usinage CNC une partie intégrante de l’usinage de précision en téflon.
Les machines multi-axes utilisent des outils qui peuvent se déplacer dans 4 directions ou plus, permettant d'usiner des pièces en téflon sous différents angles en même temps pour de meilleurs résultats.
Le PTFE est très sensible à la chaleur
La plupart des méthodes de fabrication, y compris l'usinage CNC, génèrent de la chaleur pendant le processus de fabrication en raison du mouvement et de l'interaction de l'outil avec la pièce. Par conséquent, vous devez utiliser un système de refroidissement efficace pour gérer la chaleur générée lors de l’usinage CNC des matériaux PTFE.
Le Téflon est très sensible à la chaleur. Lors du traitement du Téflon, s'il n'y a pas de système de refroidissement, des défauts tels qu'une déformation peuvent survenir.
Processus d'usinage CNC de pièces en PTFE
L'usinage CNC est une technique largement adoptée pour fabriquer une grande variété de pièces usinées en Téflon/PTFE sur mesure. De manière générale, ce processus soustractif implique l'utilisation d'outils contrôlés par ordinateur pour créer un matériau en téflon afin de créer des pièces aux formes et dimensions spécifiques. Rapid Fabricator utilise différents processus d'usinage CNC pour créer des pièces en téflon personnalisées. AN-Prototype résume la méthode de traitement standard du traitement CNC du téflon :
1. Perçage CNC
Le perçage CNC consiste à utiliser une perceuse pour percer des trous dans des pièces en téflon. Il est important de noter qu’il est essentiel d’utiliser des outils qui aideront à une bonne évacuation des copeaux. Assurez-vous également que le foret est perpendiculaire à la pièce à usiner pour atténuer la dérive.
2. Fraisage CNC
Le fraisage CNC consiste à utiliser une fraiseuse CNC pour couper l'excédent de matériau en téflon afin de créer différentes pièces. Les fraiseuses CNC tournent et déplacent les outils de coupe selon différents axes. En conséquence, les fraiseuses offrent la haute précision et l’exactitude requises pour une grande variété de pièces usinées en PTFE. Par conséquent, le fraisage CNC convient à la fabrication de pièces en téflon présentant des bords rugueux.
3. Tournage CNC
Le processus de tournage CNC consiste à maintenir le matériau en téflon dans un mandrin, à faire tourner la pièce tout en l'introduisant dans un outil de tournage pour créer une pièce en PTFE avec une structure creuse. Le tournage CNC facilite la fabrication de pièces en Téflon/PTFE de formes rondes ou coniques avec une grande précision.
4. Machine composée de tournage et de fraisage CNC
La technologie d'usinage fraisage-tournage CNC combine les caractéristiques des méthodes de fraisage et de tournage pour fabriquer des pièces en Téflon/PTFE aux géométries complexes. Bien que l'usinage CNC fraisage-tournage ne se situe pas au niveau de l'usinage multi-axes, il peut fournir certaines pièces complexes, telles que des pièces creuses en téflon avec des caractéristiques de fond rugueuses.
5. Usinage multi-axes/5 axes
L'usinage CNC 5 axes du téflon convient à la fabrication de pièces personnalisées complexes. Il utilise des configurations multi-axes et multi-outils pour fabriquer des pièces en PTFE. Plus important encore, il garantit une exactitude et une précision exceptionnelles dans le produit final. Des tolérances serrées sont plus faciles à atteindre avec les processus d'usinage CNC à 5 axes.
Application typique de l'usinage CNC de pièces en Téflon/PTFE
Les pièces en téflon usinées CNC sont largement utilisées dans diverses industries en raison de leurs excellentes propriétés matérielles. Voici les applications typiques des pièces usinées en PTFE :
Industrie aérospaciale
Les pièces en téflon usinées CNC présentent d'excellentes propriétés matérielles telles qu'une bonne résistance et un faible frottement, ce qui les rend adaptées à une utilisation dans l'industrie aérospatiale. Le PTFE est un excellent isolant électrique, ce qui rend les pièces en PTFE sûres pour les connexions électriques et l'isolation des câbles. D'autres utilisations du PTFE incluent les tuyaux de carburant, les revêtements et la protection de la surface des portes.
De plus, les concepteurs de pièces aérospatiales utilisent l'usinage CNC PTFE en raison de son exactitude et de sa précision dans la fabrication de pièces aérospatiales avec des tolérances serrées.
industrie médicale
L'industrie médicale utilise souvent le PTFE pour fabriquer des pièces médicales en raison de son inertie chimique et de sa flexibilité. Les pièces usinées en PTFE sont biocompatibles en raison de leur capacité à maintenir une stabilité chimique et structurelle lorsqu'elles sont utilisées comme implants corporels. Un exemple courant de pièce usinée en PTFE médical est une valve.
Industrie automobile
Les applications typiques du Téflon/PTFE dans l'industrie automobile incluent les vannes et les engrenages. De plus, le PTFE convient à la fabrication de châssis légers et d’autres composants de véhicules de différentes tailles et formes.
Industrie alimentaire
Le Téflon/PTFE est chimiquement inerte, ce qui en fait un matériau idéal dans la transformation des aliments. Par conséquent, les pièces traitées au téflon ne réagiront pas avec les aliments transformés. Les applications typiques des pièces usinées CNC en Téflon/PTFE dans cette industrie incluent les composants de machines alimentaires.
Alternatives au téflon
Bien que l'usinage CNC du PTFE présente de nombreux avantages, d'autres matériaux qui constituent de meilleures alternatives incluent :
Éthylène chlorotrifluoroéthylène (ECTFE)
Il s'agit d'un copolymère d'éthylène et de chlorotrifluoroéthylène, un fluoropolymère semi-cristallin. Il s'agit d'un fluoropolymère similaire au téflon, un composé fluorocarboné contenant de multiples liaisons carbone-fluor.
Ce thermoplastique semi-cristallin présente une meilleure résistance à la corrosion et aux produits chimiques que le PTFE. Par conséquent, les fabricants l’utilisent souvent comme pièces nécessitant une meilleure résistance aux produits chimiques et à la corrosion.
Polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE)
Ce matériau est une alternative au Téflon, mais il est différent car il s'agit d'un chlorofluoropolymère thermoplastique. Il présente le taux de transmission de vapeur d'eau le plus bas de tous les plastiques et un indice de résistance à l'eau élevé.
Perfluoroalcoxy (PFA)
Le PFA et le Téflon sont tous deux des fluoropolymères présentant une résistance chimique similaire. Mais le PFA est moins résistant à l’abrasion et plus doux que le Téflon. Les fabricants utilisent donc rarement ce matériau dans les pièces structurelles.
Précautions de base et conseils pour l'usinage CNC du PTFE
Le téflon est un matériau qui offre une flexibilité impressionnante lors de l'usinage CNC. Cependant, il est essentiel de comprendre certains facteurs qui affectent un projet d'usinage CNC en Téflon/PTFE. Voici quelques-uns de ces facteurs :
Douceur
Le téflon est facile à usiner CNC car il s’agit d’un thermoplastique naturellement souple. Cependant, son manque extrême de rigidité peut provoquer des vibrations d'outil lors de l'usinage CNC. Ainsi, vous pouvez utiliser une meilleure qualité de PTFE pour vos pièces usinées CNC, ou introduire un matériau qui augmente sa résistance. De plus, une règle générale consiste à utiliser une tolérance de +/- 0.001 par pouce pour les pièces en plastique.
Tolérances serrées
L'usinage CNC du PTFE avec des tolérances serrées est difficile car l'usinage du Téflon/PTFE est sensible à un fluage de contrainte accru et à un coefficient de dilatation élevé. Cependant, des tolérances plus proches des valeurs optimales et des états de surface souhaités peuvent être obtenus en utilisant des liquides de refroidissement solubles dans l'eau.
Déformation extrême pression
Appliquer trop de pression lors de l'usinage CNC du PTFE le déformera.
outil pointu
Le téflon est un matériau polyvalent qui peut être usiné avec une variété d'outils, notamment des fraises en bout. En particulier, les outils tranchants fonctionnent bien lors de l'usinage CNC de polymères thermoplastiques tels que le PTFE, le nylon et l'acrylique. En effet, les outils tranchants produisent des coupes nettes, ce qui est essentiel lors de l'usinage CNC du téflon car il s'agit d'un matériau antiadhésif.
De plus, les couteaux tranchants contribuent à réduire la friction entre l'outil et le matériau, réduisant ainsi la génération de chaleur, ce qui est également essentiel lors de l'usinage CNC du PTFE.
Liquide de refroidissement
La chaleur élevée générée lors du fraisage ou du tournage CNC peut provoquer une dilatation thermique du PTFE, entraînant de mauvaises finitions et des tolérances inexactes. Utilisez un liquide de refroidissement compatible avec le téflon et ajustez le débit du liquide de refroidissement en conséquence. Les liquides de refroidissement les plus couramment utilisés sont l’air comprimé, les liquides de refroidissement solubles dans l’eau et les sprays chimiquement inertes.
Ebavurage
L'ébavurage est essentiel lors de l'usinage CNC du téflon. Les arêtes vives créées par le processus d'usinage CNC peuvent causer des problèmes lors de l'assemblage et peuvent également conduire à une défaillance prématurée de la pièce. À l'aide d'un outil ou d'une méthode d'ébavurage compatible PTFE, retirez toutes les bavures de la pièce.
Autres conseils d'usinage CNC en PTFE :
- Utilisez le bon outil d'usinage pour votre pièce usinée en téflon afin d'assurer un meilleur dégagement des copeaux et d'éviter le colmatage.
- Des fraises en carbure avec des surfaces supérieures polies sont recommandées pour l'usinage de pièces en Téflon/PTFE afin d'améliorer la finition de surface et la protection des outils.
- Le sablage est une option de préparation de surface idéale que les machinistes peuvent utiliser pour éliminer les irrégularités de surface des pièces CNC en téflon.
- Fournit un support au matériau PTFE lors de l'usinage CNC pour garantir une haute précision.
Bien que l'usinage CNC en téflon soit plus difficile que d'autres pièces en plastique, AN-Prototype peut fabriquer des prototypes en PTFE de haute qualité ou de petits lots de pièces en PTFE. Nous sommes des spécialistes fiables des services d’usinage CNC avec des années d’expérience dans l’usinage CNC de pièces en téflon/PTFE. Nous proposons une large gamme de capacités d'usinage, notamment le fraisage, le tournage et l'usinage CNC 5 axes, pour produire des pièces en PTFE personnalisées précises et de haute qualité selon des tolérances serrées.