Polytetrafluorethyleen (PTFE) is een thermoplastisch gefluoreerd synthetisch polymeer, vooral bekend onder de merknaam Teflon. Het is een van de technische kunststoffen die op grote schaal worden gebruikt in industriële toepassingen. Vanwege de chemische inertheid, het hoge smeltpunt en de lage wrijvingscoëfficiënt van PTFE gebruiken snelle fabrikanten vaak PTFE om onderdelen op maat te maken in toepassingen variërend van braadpannen met antiaanbaklaag tot medische apparaten en de ruimtevaart.
Ondanks zijn middelmatige mechanische eigenschappen is het een van de populairste CNC-bewerking en het frezen van kunststoffen voor veel specifieke toepassingen. Een van de beste manieren om Teflon-onderdelen te vervaardigen is CNC-bewerking. Dit artikel onderzoekt de ins en outs van Teflon-verwerking: de materiaaleigenschappen, verwerkingsvoordelen, veel voorkomende toepassingen en meer. CNC-bewerking PTFE is ideaal voor het vervaardigen van onderdelen voor verschillende toepassingen die een goede chemische bestendigheid en hoge temperatuurstabiliteit vereisen.
Teflon is een gebruikelijke merknaam voor het thermoplastische fluorpolymeer polytetrafluorethyleen (PTFE). PTFE is chemisch bestendig en stabiel, zelfs bij hoge temperaturen, en ondanks de middelmatige mechanische eigenschappen is het een van de populaire CNC-bewerkings- en freeskunststoffen voor veel specifieke toepassingen. PTFE heeft bij kamertemperatuur de vorm van een witte vaste stof en is over het algemeen bijzonder goed bestand tegen chemicaliën zoals basen en zuren. Bovendien gebruiken ontwerpers in de medische, kookgerei- en auto-industrie vaak PTFE vanwege de lage wrijvingscoëfficiënt.
Voordelen van teflon
De meeste eigenschappen van PTFE vloeien voort uit zijn aard als thermoplastisch fluorpolymeer, dat alleen koolstof en fluor bevat. Opmerkelijke eigenschappen van Teflon zijn onder meer:
- Vermoeidheid en chemische resistentie
- Anti-ultraviolet, waterdicht
- Hoge isolatieprestaties
- Lage wrijvingscoëfficiënt
- Smeltpunt 327°C
- CNC-bewerking PTFE-onderdelen zijn antikleef
- Thermische stabiliteit tussen -260°C en +260°C
Beperkingen van PTFE
Hoewel PTFE een zeer populaire technische kunststof is met voordelen voor een verscheidenheid aan toepassingen, heeft de CNC-bewerking van PTFE nog steeds bepaalde beperkingen. Deze omvatten:
- De kosten zijn relatief hoger.
- Lage mechanische sterkte.
- De treksterkte is lager dan die van nylon.
- PTFE-onderdelen reageren met alkalimetalen en fluoreermiddelen.
- PTFE produceert giftige dampen bij blootstelling aan temperaturen boven 500°C (260°F).
Mechanische eigenschappen van PTFE:
- – Dichtheid: 2.15 g/cm3
- – Oppervlaktehardheid: SD63
- – Treksterkte: 1,500 – 3,000 PSI (25 MPa)
- - Buigmodulus: 72,000 PSI (0.70 GPa)
- – Wateropname (24 uur geweekt): <0.01%
- – Wrijvingscoëfficiënt (dynamisch): 0.10
Gangbare soorten PTFE
Fabrikanten in verschillende industrieën gebruiken verschillende soorten PTFE bij het CNC-bewerkingen van PTFE-onderdelen. Sommige van deze PTFE's hebben merknamen en unieke eigenschappen. De volgende soorten zijn veelgebruikte CNC-gefreesde Teflon-kwaliteiten:
- Pure PTFE heeft een hoge chemische weerstand, buigprestaties en elektrische prestaties;
- Peek-gevulde PTFE – voor betere druksterkte.
- Gepigmenteerde PTFE – voor betere zichtbaarheid.
- Zuiver PTFE – Hoge chemische bestendigheid, elektrische en flexibele eigenschappen.
- Chemisch gemodificeerd PTFE – minder kruip, verbeterde permeatieweerstand, glad oppervlak.
- Met glas gevuld PTFE - Ideaal voor het produceren van onderdelen die uitstekende chemische bestendigheid, slijtvastheid en hoge druksterkte vereisen.
Ideale technologie voor het vervaardigen van teflononderdelen - CNC-bewerking
Het zal moeilijk zijn om Teflon-onderdelen te vinden die zijn gemaakt door middel van spuitgieten of 3D-printen. CNC-bewerking is de meest gebruikte methode voor het vervaardigen van Teflon-onderdelen. Het is een subtractief proces waarbij gebruik wordt gemaakt van computergestuurde gereedschappen om delen van teflonmateriaal te verwijderen om het gewenste onderdeel te creëren.
Grotere precisie en minder defecten
CNC-machines bieden een grotere precisie bij het vervaardigen van Teflon-onderdelen omdat ze weinig menselijke tussenkomst vereisen. CNC-bewerking van PTFE-onderdelen is waarschijnlijk minder foutgevoelig. CNC-machines behouden de herhaalbaarheid en door dit foutenpercentage is het risico op defecten tijdens het CNC-bewerkingen van PTFE laag.
PTFE zal ontleden vóór hoge temperaturen
Teflon/PTFE vertoont een hoge smeltviscositeit en gevoeligheid voor hitte in amorfe vorm bij hoge temperaturen. Daarom is CNC-bewerking ideaal voor het verwerken van PTFE, omdat het kan verslechteren voordat het wordt gesmolten.
Bovendien komen bij het verwerken van Teflon/PTFE bij temperaturen boven 250°C enkele giftige gassen vrij. Deze gassen kunnen een fysiek schadelijk effect hebben op zowel de monteur als de gebruiker van het eindproduct. Spuitgieten en 3D-printen zijn niet geschikt voor het maken van Teflon-onderdelen vanwege de hoge temperaturen die daarvoor nodig zijn.
CNC-bewerking is geschikt voor onderdelen met complexe vormen
3-assige, 4-assige en 5-assige CNC-machines bieden de precisie en nauwkeurigheid die vereist is voor complexe Teflon/PTFE-onderdelen. Deze essentiële kwaliteit maakt CNC-bewerking een integraal onderdeel van precisie-teflonbewerking.
Meerassige machines maken gebruik van gereedschappen die in 4 of meer richtingen kunnen bewegen, waardoor Teflon-onderdelen tegelijkertijd vanuit verschillende hoeken kunnen worden bewerkt voor betere resultaten.
PTFE is zeer gevoelig voor hitte
De meeste productiemethoden, waaronder CNC-bewerking, genereren tijdens het productieproces warmte als gevolg van de beweging en interactie van het gereedschap met het werkstuk. Daarom moet u een effectief koelsysteem gebruiken om de warmte te beheersen die wordt gegenereerd bij het CNC-bewerkingen van PTFE-materialen.
Teflon is erg gevoelig voor hitte. Als er tijdens de teflonverwerking geen koelsysteem aanwezig is, kunnen er defecten zoals kromtrekken optreden.
CNC-bewerkingsproces van PTFE-onderdelen
CNC-bewerking is een algemeen toegepaste techniek voor het vervaardigen van een breed scala aan op maat gemaakte Teflon/PTFE-bewerkte onderdelen. Over het algemeen omvat dit subtractieve proces het gebruik van computergestuurde gereedschappen om Teflon-materiaal te creëren om onderdelen met specifieke vormen en afmetingen te creëren. Rapid Fabricator gebruikt verschillende CNC-bewerkingsprocessen om op maat gemaakte Teflon-onderdelen te maken. AN-Prototype vat de standaard verwerkingsmethode van CNC-bewerking van Teflon samen:
1. CNC-boren
CNC-boren is het gebruik van een boormachine om gaten in Teflon-onderdelen te maken. Het is belangrijk op te merken dat het van cruciaal belang is om gereedschappen te gebruiken die helpen bij een goede spaanafvoer. Zorg er ook voor dat de boor loodrecht op het werkstuk staat om drift te voorkomen.
2. CNC-frezen
Bij CNC-frezen wordt gebruik gemaakt van een CNC-freesmachine om overtollig materiaal uit Teflon te snijden om verschillende onderdelen te maken. CNC-freesmachines roteren en verplaatsen snijgereedschappen langs verschillende assen. Als gevolg hiervan bieden freesmachines de hoge precisie en nauwkeurigheid die vereist is voor een grote verscheidenheid aan bewerkte PTFE-onderdelen. Daarom is CNC-frezen geschikt voor het maken van Teflon-onderdelen met ruwe randen.
3. CNC-draaien
Het CNC-draaiproces omvat het vasthouden van het teflonmateriaal in een spantang, het draaien van het werkstuk en het invoeren ervan in een draaigereedschap om een PTFE-onderdeel met een holle structuur te creëren. CNC-draaien vergemakkelijkt de vervaardiging van Teflon/PTFE-onderdelen in ronde of conische vormen met hoge precisie.
4. CNC-draai- en freesmachine
CNC-frees-draai-bewerkingstechnologie combineert de kenmerken van frees- en draaimethoden om Teflon/PTFE-onderdelen met complexe geometrieën te vervaardigen. Hoewel CNC-frees-draai-bewerkingen misschien niet het niveau hebben van meerassige bewerkingen, kan het wel een aantal complexe onderdelen opleveren, zoals holle Teflon-onderdelen met ruwe bodemeigenschappen.
5. Meerassige/5-assige bewerking
5-assige CNC-bewerking van Teflon is geschikt voor het maken van complexe maatwerkonderdelen. Het maakt gebruik van opstellingen met meerdere assen en meerdere gereedschappen om PTFE-onderdelen te vervaardigen. Het allerbelangrijkste is dat het een uitstekende nauwkeurigheid en precisie in het eindproduct garandeert. Nauwe toleranties zijn gemakkelijker te bereiken met 5-assige CNC-bewerkingsprocessen.
Typische toepassing van CNC-bewerking van Teflon/PTFE-onderdelen
CNC-gefreesde Teflon-onderdelen worden vanwege hun uitstekende materiaaleigenschappen veel gebruikt in verschillende industrieën. Hieronder volgen typische toepassingen voor machinaal bewerkte PTFE-onderdelen:
Luchtvaartindustrie
CNC-gefreesde Teflon-onderdelen vertonen uitstekende materiaaleigenschappen zoals goede sterkte en lage wrijving, waardoor ze geschikt zijn voor gebruik in de lucht- en ruimtevaartindustrie. PTFE is een uitstekende elektrische isolator, waardoor PTFE-onderdelen veilig zijn voor elektrische verbindingen en kabelisolatie. Andere toepassingen van PTFE zijn onder meer brandstofslangen, coatings en bescherming van deuroppervlakken.
Bovendien gebruiken ontwerpers van lucht- en ruimtevaartonderdelen PTFE CNC-bewerking vanwege de nauwkeurigheid en precisie bij het vervaardigen van lucht- en ruimtevaartonderdelen met nauwe toleranties.
Medische industrie
De medische industrie maakt vaak gebruik van PTFE om medische onderdelen te maken vanwege de chemische inertie en flexibiliteit ervan. Bewerkte PTFE-onderdelen zijn biocompatibel vanwege hun vermogen om de chemische en structurele stabiliteit te behouden bij gebruik als lichaamsimplantaten. Een veelvoorkomend voorbeeld van een medisch bewerkt onderdeel van PTFE is een klep.
Auto industrie
Typische toepassingen van Teflon/PTFE in de auto-industrie zijn onder meer kleppen en tandwielen. Bovendien is PTFE geschikt voor de vervaardiging van lichtgewicht chassis en andere voertuigonderdelen van verschillende maten en vormen.
Voedselverwerkende industrie
Teflon/PTFE is chemisch inert, waardoor het een ideaal materiaal is in de voedselverwerking. Daarom zullen met Teflon verwerkte onderdelen niet reageren met bewerkte voedingsmiddelen. Typische toepassingen voor Teflon/PTFE CNC-gefreesde onderdelen in deze industrie zijn onder meer componenten voor voedselmachines.
Alternatieven voor teflon
Hoewel CNC-bewerking van PTFE veel voordelen heeft, zijn andere materialen die betere alternatieven zijn:
Ethyleenchloortrifluorethyleen (ECTFE)
Dit is een copolymeer van ethyleen en chloortrifluorethyleen, een semi-kristallijn fluorpolymeer. Het is een fluorpolymeer vergelijkbaar met Teflon, een fluorkoolstofverbinding die meerdere koolstof-fluorbindingen bevat.
Deze semi-kristallijne thermoplast heeft een betere corrosie- en chemische bestendigheid dan PTFE. Daarom gebruiken fabrikanten het vaak als onderdelen die een betere chemische en corrosiebestendigheid vereisen.
Polychloortrifluorethyleen (PCTFE)
Dit materiaal is een alternatief voor Teflon, maar onderscheidt zich doordat het een thermoplastisch chloorfluorpolymeer is. Het heeft de laagste waterdampdoorlaatbaarheid van alle kunststoffen en een hoge waterbestendigheid.
Perfluoralkoxy (PFA)
PFA en Teflon zijn beide fluorpolymeren met vergelijkbare chemische resistentie. Maar PFA is minder slijtvast en zachter dan Teflon. Daarom gebruiken fabrikanten dit materiaal zelden in structurele onderdelen.
Basisvoorzorgsmaatregelen en tips voor CNC-bewerking van PTFE
Teflon is een materiaal dat indrukwekkende flexibiliteit biedt bij CNC-bewerkingen. Het is echter van cruciaal belang om bepaalde factoren te begrijpen die van invloed zijn op een Teflon/PTFE CNC-bewerkingsproject. Hier zijn enkele van deze factoren:
Zachtheid
Teflon is gemakkelijk te CNC-bewerken omdat het een van nature zacht thermoplastisch materiaal is. Het extreme gebrek aan stijfheid kan echter leiden tot ratelen van het gereedschap tijdens CNC-bewerkingen. U kunt dus een betere kwaliteit PTFE gebruiken voor uw CNC-gefreesde onderdelen, of een materiaal introduceren dat de sterkte ervan vergroot. Een algemene vuistregel is ook om voor kunststof onderdelen een tolerantie van +/- 0.001 per inch te hanteren.
Strakke toleranties
CNC-bewerking van PTFE met nauwe toleranties is moeilijk omdat bewerking van Teflon/PTFE gevoelig is voor verhoogde spanningskruip en een hoge uitzettingscoëfficiënt. Met wateroplosbare koelmiddelen kunnen echter de optimale toleranties en gewenste oppervlakteafwerkingen dichterbij worden gebracht.
Vervorming door extreme druk
Als u te veel druk uitoefent bij het CNC-bewerkingen van PTFE, zal het vervormen.
scherp gereedschap
Teflon is een veelzijdig materiaal dat kan worden bewerkt met een verscheidenheid aan gereedschappen, waaronder vingerfrezen. Met name scherpe gereedschappen werken goed bij het CNC-bewerkingscentrum van thermoplastische polymeren zoals PTFE, nylon en acryl. Dit komt omdat scherpe gereedschappen zuivere sneden produceren, wat van cruciaal belang is bij CNC-bewerking van Teflon, omdat het een antikleefmateriaal is.
Bovendien helpen scherpe messen de wrijving tussen het gereedschap en het materiaal te verminderen, waardoor de warmteontwikkeling wordt verminderd, wat ook van cruciaal belang is bij het CNC-bewerkingen van PTFE.
Koelmiddel
De hoge hitte die wordt gegenereerd tijdens CNC-frezen of draaien kan ervoor zorgen dat PTFE thermisch uitzet, wat resulteert in slechte afwerkingen en onnauwkeurige toleranties. Gebruik een teflon-compatibele koelvloeistof en pas de koelvloeistofstroom dienovereenkomstig aan. De meest gebruikte koelmiddelen zijn perslucht, wateroplosbare koelmiddelen en chemisch inerte sprays.
Bramen
Ontbramen is van cruciaal belang bij het CNC-bewerkingen van Teflon. De scherpe randen die ontstaan door het CNC-bewerkingsproces kunnen problemen veroorzaken tijdens de montage en kunnen ook leiden tot voortijdig falen van het onderdeel. Verwijder alle bramen van het onderdeel met behulp van een PTFE-compatibel ontbraamgereedschap of -methode.
Andere PTFE CNC-bewerkingstips:
- Gebruik het juiste bewerkingsgereedschap voor uw met Teflon bewerkte onderdeel om een betere spaanafvoer te garanderen en verstopping te voorkomen.
- Hardmetalen frezen met gepolijste bovenoppervlakken worden aanbevolen voor het bewerken van Teflon/PTFE-onderdelen voor een betere oppervlakteafwerking en gereedschapsbescherming.
- Zandstralen is een ideale optie voor oppervlaktevoorbereiding die machinisten kunnen gebruiken om onregelmatigheden in het oppervlak van CNC-teflononderdelen te verwijderen.
- Bied ondersteuning voor PTFE-materiaal tijdens CNC-bewerkingen om hoge precisie te garanderen.
Hoewel Teflon CNC-bewerking een grotere uitdaging is dan andere kunststof onderdelen, kan AN-Prototype hoogwaardige PTFE-prototypes of kleine batches PTFE-onderdelen vervaardigen. Wij zijn betrouwbare CNC-bewerkingsservicespecialisten met jarenlange ervaring in het CNC-bewerkingen van Teflon/PTFE-onderdelen. We bieden een breed scala aan bewerkingsmogelijkheden, waaronder frezen, draaien en 5-assige CNC-bewerkingen om hoogwaardige, nauwkeurige, op maat gemaakte PTFE-onderdelen te produceren met nauwe toleranties.