Il politetrafluoroetilene (PTFE) è un polimero sintetico fluorurato termoplastico, più comunemente noto con il marchio Teflon. È uno dei tecnopolimeri ampiamente utilizzato nelle applicazioni industriali. A causa dell'inerzia chimica del PTFE, dell'elevato punto di fusione e del basso coefficiente di attrito, i produttori rapidi spesso utilizzano il PTFE per creare parti personalizzate in applicazioni che vanno dalle padelle antiaderenti ai dispositivi medici fino al settore aerospaziale.
Nonostante le sue proprietà meccaniche mediocri, è uno dei più popolari Lavorazione CNC e fresatura di plastica per molte applicazioni specifiche. Uno dei modi migliori per produrre parti in Teflon è la lavorazione CNC. Questo articolo esplora i dettagli della lavorazione del Teflon: le proprietà del materiale, i vantaggi della lavorazione, le applicazioni comuni e altro ancora. Lavorazione CNC Il PTFE è ideale per la produzione di parti per diverse applicazioni che richiedono una buona resistenza chimica e stabilità alle alte temperature.
Teflon è un marchio comune per il fluoropolimero termoplastico politetrafluoroetilene (PTFE). Il PTFE è resistente agli agenti chimici e stabile anche alle alte temperature e, nonostante le sue proprietà meccaniche mediocri, è una delle materie plastiche più apprezzate per la lavorazione e fresatura CNC per molte applicazioni specifiche. Il PTFE assume la forma di un solido bianco a temperatura ambiente ed è generalmente particolarmente resistente alle sostanze chimiche come basi e acidi. Inoltre, i progettisti dei settori medico, delle pentole e automobilistico utilizzano spesso il PTFE a causa delle sue proprietà di basso coefficiente di attrito.
Vantaggi del Teflon
La maggior parte delle proprietà del PTFE derivano dalla sua natura di fluoropolimero termoplastico, che contiene solo carbonio e fluoro. Le proprietà notevoli del Teflon includono:
- Resistenza alla fatica e agli agenti chimici
- Anti-ultravioletto, impermeabile
- Elevate prestazioni di isolamento
- Basso coefficiente di attrito
- Punto di fusione 327°C
- Le parti in PTFE con lavorazione CNC sono antiaderenti
- Stabilità termica tra -260°C e +260°C
Limitazioni del PTFE
Sebbene il PTFE sia un materiale plastico tecnico molto popolare con vantaggi per una varietà di applicazioni, la lavorazione CNC del PTFE presenta ancora alcune limitazioni. Questi includono:
- Il costo è relativamente più alto.
- Bassa resistenza meccanica.
- La sua resistenza alla trazione è inferiore a quella del nylon.
- Le parti in PTFE reagiscono con i metalli alcalini e gli agenti fluoruranti.
- Il PTFE produce fumi tossici se esposto a temperature superiori a 500 °C (260 °F).
Proprietà meccaniche del PTFE:
- – Densità: 2.15 g/cm3
- – Durezza superficiale: SD63
- – Resistenza alla trazione: 1,500 – 3,000 PSI (25 MPa)
- – Modulo di flessione: 72,000 PSI (0.70 GPa)
- – Assorbimento d'acqua (imbevuto per 24 ore): <0.01%
- – Coefficiente di attrito (dinamico): 0.10
Gradi comuni di PTFE
I produttori di diversi settori utilizzano diversi gradi di PTFE durante la lavorazione CNC di parti in PTFE. Alcuni di questi PTFE hanno nomi commerciali e proprietà uniche. I seguenti sono i gradi comuni di Teflon lavorati a CNC:
- Il PTFE puro ha un'elevata resistenza chimica, prestazioni di flessione e prestazioni elettriche;
- PTFE caricato Peek – per una migliore resistenza alla compressione.
- PTFE pigmentato – per una migliore visibilità.
- PTFE puro – Elevata resistenza chimica, proprietà elettriche e flessibili.
- PTFE modificato chimicamente: minore scorrimento, migliore resistenza alla permeazione, superficie liscia.
- PTFE caricato a vetro - Ideale per la produzione di parti che richiedono un'eccellente resistenza chimica, resistenza all'abrasione ed elevata resistenza alla compressione.
Tecnologia ideale per la produzione di parti in teflon: lavorazione CNC
Ti sarà difficile trovare parti in Teflon realizzate mediante stampaggio a iniezione o stampa 3D. La lavorazione CNC è il metodo più comunemente utilizzato per produrre parti in teflon. È un processo sottrattivo che utilizza strumenti controllati dal computer per rimuovere porzioni di materiale Teflon per creare la parte desiderata.
Maggiore precisione e meno difetti
Le macchine CNC offrono una maggiore precisione nella produzione di parti in teflon perché richiedono poco intervento umano. È probabile che la lavorazione CNC di parti in PTFE sia meno soggetta a errori. Le macchine CNC mantengono la ripetibilità e questo tasso di errore, il rischio di difetti durante la lavorazione CNC del PTFE è basso.
Il PTFE si decomporrà prima dell'alta temperatura
Il Teflon/PTFE presenta un'elevata viscosità del fuso e sensibilità al calore in forma amorfa ad alta temperatura. Pertanto, la lavorazione CNC è ideale per la lavorazione del PTFE, poiché potrebbe deteriorarsi prima di essere fuso.
Inoltre, la lavorazione di Teflon/PTFE a temperature superiori a 250°C produce alcuni gas tossici. Questi gas possono avere un effetto fisicamente dannoso sia sul meccanico che sull'utente del prodotto finale. Lo stampaggio a iniezione e la stampa 3D non sono adatti per realizzare parti in Teflon a causa delle elevate temperature richieste.
La lavorazione CNC è adatta per parti con forme complesse
Le macchine CNC a 3, 4 e 5 assi forniscono la precisione e l'accuratezza necessarie per parti complesse in Teflon/PTFE. Questa qualità vitale rende la lavorazione CNC parte integrante della lavorazione di precisione del Teflon.
Le macchine multiasse utilizzano utensili che possono muoversi in 4 o più direzioni, consentendo di lavorare parti in Teflon da diverse angolazioni contemporaneamente per ottenere risultati migliori.
Il PTFE è molto sensibile al calore
La maggior parte dei metodi di produzione, inclusa la lavorazione CNC, generano calore durante il processo di produzione a causa del movimento e dell'interazione dell'utensile con il pezzo. Pertanto, è necessario utilizzare un sistema di raffreddamento efficace per gestire il calore generato durante la lavorazione CNC di materiali PTFE.
Il teflon è molto sensibile al calore. Durante la lavorazione del Teflon, se non è presente il sistema di raffreddamento, potrebbero verificarsi difetti come deformazioni.
Processo di lavorazione CNC di parti in PTFE
La lavorazione CNC è una tecnica ampiamente adottata per la produzione di un'ampia varietà di parti lavorate in Teflon/PTFE personalizzate. In generale, questo processo sottrattivo prevede l'uso di strumenti controllati dal computer per creare materiale Teflon per creare parti con forme e dimensioni specifiche. Rapid Fabricator utilizza diversi processi di lavorazione CNC per creare parti in Teflon personalizzate. AN-Prototype riassume il metodo di lavorazione standard della lavorazione CNC del Teflon:
1. Foratura CNC
La foratura CNC è l'uso di un trapano per realizzare fori nelle parti in teflon. È importante notare che è fondamentale utilizzare strumenti che aiutino nella corretta evacuazione dei trucioli. Inoltre, assicurarsi che il trapano sia perpendicolare al pezzo da lavorare per mitigare la deriva.
2. Fresatura CNC
La fresatura CNC prevede l'utilizzo di una fresatrice CNC per tagliare il materiale in eccesso dal Teflon per creare parti diverse. Le fresatrici CNC ruotano e muovono gli utensili da taglio lungo diversi assi. Di conseguenza, le fresatrici forniscono l'elevata precisione e accuratezza necessarie per un'ampia varietà di parti lavorate in PTFE. Pertanto, la fresatura CNC è adatta per realizzare parti in Teflon con bordi grezzi.
3. Tornitura CNC
Il processo di tornitura CNC prevede il mantenimento del materiale in Teflon in un mandrino, la rotazione del pezzo in lavorazione e l'inserimento in un utensile di tornitura per creare una parte in PTFE con una struttura cava. La tornitura CNC facilita la produzione di parti in Teflon/PTFE in forme rotonde o coniche con elevata precisione.
4. Macchina composta per tornitura e fresatura CNC
La tecnologia di lavorazione fresa-tornitura CNC combina le caratteristiche dei metodi di fresatura e tornitura per produrre parti in Teflon/PTFE con geometrie complesse. Anche se la lavorazione tornitura-fresatura CNC potrebbe non essere al livello della lavorazione multiasse, può fornire alcune parti complesse, come parti cave in Teflon con caratteristiche di fondo ruvido.
5. Lavorazione multiasse/5 assi
La lavorazione CNC a 5 assi del Teflon è adatta per realizzare parti personalizzate complesse. Utilizza configurazioni multiasse e multiutensile per produrre parti in PTFE. Ancora più importante, garantisce accuratezza e precisione eccezionali nel prodotto finale. Tolleranze strette sono più facili da ottenere con i processi di lavorazione CNC a 5 assi.
Applicazione tipica della lavorazione CNC di parti in Teflon/PTFE
Le parti in Teflon lavorate a CNC sono ampiamente utilizzate in vari settori grazie alle loro eccellenti proprietà dei materiali. Di seguito sono riportate le applicazioni tipiche per i pezzi meccanici in PTFE:
Industria aerospaziale
Le parti in Teflon lavorate a CNC presentano eccellenti proprietà del materiale come buona resistenza e basso attrito, che le rendono adatte all'uso nell'industria aerospaziale. Il PTFE è un eccellente isolante elettrico, rendendo le parti in PTFE sicure per i collegamenti elettrici e l'isolamento dei cavi. Altri usi del PTFE includono tubi del carburante, rivestimenti e protezione della superficie delle porte.
Inoltre, i progettisti di parti aerospaziali utilizzano la lavorazione CNC del PTFE per la sua accuratezza e precisione nella produzione di parti aerospaziali con tolleranze strette.
industria medica
L'industria medica utilizza spesso il PTFE per realizzare parti mediche grazie alla sua inerzia chimica e flessibilità. Le parti lavorate in PTFE sono biocompatibili grazie alla loro capacità di mantenere la stabilità chimica e strutturale quando vengono utilizzate come impianti corporei. Un esempio comune di parte meccanica in PTFE medicale è una valvola.
Industria automobilistica
Le applicazioni tipiche del Teflon/PTFE nell'industria automobilistica includono valvole e ingranaggi. Inoltre, il PTFE è adatto per la produzione di telai leggeri e altri componenti di veicoli di varie dimensioni e forme.
Industria di trasformazione alimentare
Il Teflon/PTFE è chimicamente inerte, il che lo rende un materiale ideale nella lavorazione degli alimenti. Pertanto, le parti trattate con Teflon non reagiscono con gli alimenti trasformati. Le applicazioni tipiche per le parti lavorate CNC in Teflon/PTFE in questo settore includono componenti di macchine alimentari.
Alternative al Teflon
Sebbene la lavorazione CNC del PTFE presenti molti vantaggi, altri materiali che rappresentano alternative migliori includono:
Etilene Clorotrifluoroetilene (ECTFE)
Questo è un copolimero di etilene e clorotrifluoroetilene, un fluoropolimero semicristallino. È un fluoropolimero simile al Teflon, un composto fluorocarburico contenente molteplici legami carbonio-fluoro.
Questo materiale termoplastico semicristallino ha una migliore resistenza alla corrosione e agli agenti chimici rispetto al PTFE. Pertanto, i produttori lo utilizzano spesso come parti che richiedono una migliore resistenza chimica e alla corrosione.
Policlorotrifluoroetilene (PCTFE)
Questo materiale è un'alternativa al Teflon, ma è diverso perché è un clorofluoropolimero termoplastico. Ha il tasso di trasmissione del vapore acqueo più basso di tutte le materie plastiche e un elevato grado di resistenza all'acqua.
Perfluoroalcossi (PFA)
PFA e Teflon sono entrambi fluoropolimeri con resistenza chimica simile. Ma il PFA è meno resistente all'abrasione ed è più morbido del Teflon. Pertanto, i produttori utilizzano raramente questo materiale nelle parti strutturali.
Precauzioni e suggerimenti di base per la lavorazione CNC del PTFE
Il teflon è un materiale che offre una flessibilità impressionante durante la lavorazione CNC. Tuttavia, è fondamentale comprendere alcuni fattori che influenzano un progetto di lavorazione CNC di Teflon/PTFE. Ecco alcuni di questi fattori:
Morbidezza
Il Teflon è facile da lavorare con la macchina CNC perché è un materiale termoplastico naturalmente morbido. Tuttavia, la sua estrema mancanza di rigidità può causare vibrazioni dell’utensile durante la lavorazione CNC. Quindi, puoi utilizzare un grado migliore di PTFE per le tue parti lavorate a CNC o introdurre un materiale che ne aumenti la resistenza. Inoltre, una regola generale è quella di utilizzare una tolleranza di +/- 0.001 per pollice per le parti in plastica.
Tolleranze strette
La lavorazione CNC del PTFE con tolleranze strette è difficile perché la lavorazione del Teflon/PTFE è suscettibile ad un aumento dello stress creep e ad un elevato coefficiente di espansione. Tuttavia, è possibile ottenere tolleranze più vicine a quelle ottimali e finiture superficiali desiderate utilizzando refrigeranti solubili in acqua.
Deformazione da pressione estrema
L'applicazione di troppa pressione durante la lavorazione CNC del PTFE lo deformerà.
strumento affilato
Il teflon è un materiale versatile che può essere lavorato con una varietà di strumenti, comprese le frese. In particolare, gli utensili affilati funzionano bene durante la lavorazione CNC di polimeri termoplastici come PTFE, nylon e acrilico. Questo perché gli utensili affilati producono tagli netti, il che è fondamentale quando si lavora il Teflon con CNC poiché è un materiale antiaderente.
Inoltre, i coltelli affilati aiutano a ridurre l'attrito tra l'utensile e il materiale, riducendo la generazione di calore, che è fondamentale anche durante la lavorazione CNC del PTFE.
liquido di raffreddamento
L'elevato calore generato durante la fresatura o la tornitura CNC può causare l'espansione termica del PTFE, con conseguenti finiture scadenti e tolleranze imprecise. Utilizzare un liquido refrigerante compatibile con teflon e regolare di conseguenza il flusso del liquido refrigerante. I refrigeranti più comunemente utilizzati sono l'aria compressa, i refrigeranti idrosolubili e gli spray chimicamente inerti.
sbavatura
La sbavatura è fondamentale durante la lavorazione CNC del Teflon. Gli spigoli vivi creati dal processo di lavorazione CNC possono causare problemi durante l'assemblaggio e possono anche portare al guasto prematuro del pezzo. Utilizzando uno strumento o un metodo di sbavatura compatibile con PTFE, rimuovere tutte le sbavature dalla parte.
Altri suggerimenti per la lavorazione CNC in PTFE:
- Utilizza l'utensile di lavorazione giusto per la tua parte lavorata in Teflon per garantire una migliore eliminazione dei trucioli ed evitare intasamenti.
- Le frese in carburo con superfici superiori lucidate sono consigliate per la lavorazione di parti in Teflon/PTFE per una migliore finitura superficiale e protezione dell'utensile.
- La sabbiatura è un'opzione di preparazione della superficie ideale che i macchinisti possono utilizzare per rimuovere le irregolarità superficiali dalle parti in Teflon CNC.
- Fornire supporto per il materiale PTFE durante la lavorazione CNC per garantire un'elevata precisione.
Sebbene la lavorazione CNC del Teflon sia più impegnativa rispetto ad altre parti in plastica, AN-Prototype può produrre prototipi in PTFE di alta qualità o piccoli lotti di parti in PTFE. Siamo specialisti affidabili nel servizio di lavorazione CNC con anni di esperienza nella lavorazione CNC di parti in Teflon/PTFE. Offriamo un'ampia gamma di capacità di lavorazione tra cui fresatura, tornitura e lavorazione CNC a 5 assi per produrre parti in PTFE personalizzate precise e di alta qualità con tolleranze strette.