Politetrafluoroetylen (PTFE) to fluorowany syntetyczny polimer termoplastyczny, najbardziej znany pod marką Teflon. Jest to jedno z tworzyw konstrukcyjnych mających bardzo szerokie zastosowanie w zastosowaniach przemysłowych. Ze względu na obojętność chemiczną PTFE, wysoką temperaturę topnienia i niski współczynnik tarcia, szybcy producenci często wykorzystują PTFE do tworzenia niestandardowych części do różnych zastosowań, od patelni z powłoką nieprzywierającą, przez urządzenia medyczne, aż po przemysł lotniczy.
Pomimo przeciętnych właściwości mechanicznych, jest jednym z najpopularniejszych Obróbka CNC i frezowanie tworzyw sztucznych do wielu specyficznych zastosowań. Jednym z najlepszych sposobów wytwarzania części teflonowych jest obróbka CNC. W tym artykule omówiono tajniki przetwarzania teflonu: jego właściwości materiałowe, zalety przetwarzania, typowe zastosowania i nie tylko. Obróbka CNC PTFE idealnie nadaje się do produkcji części do różnych zastosowań, które wymagają dobrej odporności chemicznej i stabilności w wysokiej temperaturze.
Teflon to popularna marka termoplastycznego fluoropolimeru politetrafluoroetylenu (PTFE). PTFE jest odporny chemicznie i stabilny nawet w wysokich temperaturach i pomimo swoich przeciętnych właściwości mechanicznych jest jednym z najpopularniejszych tworzyw do obróbki CNC i frezowania tworzyw sztucznych do wielu specyficznych zastosowań. PTFE przybiera postać białego ciała stałego w temperaturze pokojowej i jest ogólnie szczególnie odporny na działanie substancji chemicznych, takich jak zasady i kwasy. Ponadto projektanci z branży medycznej, naczyń kuchennych i motoryzacyjnej często używają PTFE ze względu na jego niski współczynnik tarcia.
Zalety teflonu
Większość właściwości PTFE wynika z jego natury jako termoplastycznego fluoropolimeru, który zawiera tylko węgiel i fluor. Godne uwagi właściwości teflonu obejmują:
- Zmęczenie i odporność chemiczna
- Anty-ultrafioletowe, wodoodporne
- Wysoka wydajność izolacyjna
- Niski współczynnik tarcia
- Temperatura topnienia 327°C
- Obróbka CNC Części PTFE są odporne na przywieranie
- Stabilność termiczna w zakresie od -260°C do +260°C
Ograniczenia PTFE
Chociaż PTFE jest bardzo popularnym tworzywem konstrukcyjnym mającym zalety w różnych zastosowaniach, obróbka CNC PTFE nadal ma pewne ograniczenia. Obejmują one:
- Koszt jest stosunkowo wyższy.
- Niska wytrzymałość mechaniczna.
- Jego wytrzymałość na rozciąganie jest niższa niż nylonu.
- Części PTFE reagują z metalami alkalicznymi i środkami fluorującymi.
- PTFE wytwarza toksyczne opary pod wpływem temperatur powyżej 500°F (260°C).
Właściwości mechaniczne PTFE:
- – Gęstość: 2.15 g/cm3
- – Twardość powierzchni: SD63
- – Wytrzymałość na rozciąganie: 1,500 – 3,000 PSI (25 MPa)
- – Moduł sprężystości przy zginaniu: 72,000 0.70 PSI (XNUMX GPa)
- – Absorpcja wody (namoczona przez 24 godziny): <0.01%
- – Współczynnik tarcia (dynamiczny): 0.10
Typowe gatunki PTFE
Producenci z różnych branż stosują różne gatunki PTFE podczas obróbki CNC części PTFE. Niektóre z tych PTFE mają marki i unikalne właściwości. Poniżej znajdują się popularne gatunki teflonu obrabiane CNC:
- Czysty PTFE ma wysoką odporność chemiczną, odporność na zginanie i parametry elektryczne;
- Peek wypełniony PTFE – dla lepszej wytrzymałości na ściskanie.
- Pigmentowany PTFE – dla lepszej widoczności.
- Czysty PTFE – wysoka odporność chemiczna, właściwości elektryczne i elastyczne.
- Chemicznie modyfikowany PTFE – mniejsze pełzanie, zwiększona odporność na przenikanie, gładka powierzchnia.
- PTFE wypełniony szkłem - Idealny do produkcji części wymagających doskonałej odporności chemicznej, odporności na ścieranie i wysokiej wytrzymałości na ściskanie.
Idealna technologia do produkcji części teflonowych - obróbka CNC
Trudno będzie Ci znaleźć części teflonowe wykonane metodą formowania wtryskowego lub druku 3D. Obróbka CNC jest najpowszechniej stosowaną metodą produkcji części teflonowych. Jest to proces subtraktywny, w którym wykorzystuje się sterowane komputerowo narzędzia do usuwania części materiału teflonowego w celu utworzenia pożądanej części.
Większa precyzja i mniej defektów
Maszyny CNC oferują większą precyzję podczas produkcji części teflonowych, ponieważ wymagają niewielkiej interwencji człowieka. Obróbka CNC części PTFE będzie prawdopodobnie mniej podatna na błędy. Maszyny CNC zachowują powtarzalność i przy tym poziomie błędów ryzyko wad podczas obróbki CNC PTFE jest niskie.
PTFE ulegnie rozkładowi pod wpływem wysokiej temperatury
Teflon/PTFE wykazuje wysoką lepkość stopu i wrażliwość na ciepło w postaci amorficznej o wysokiej temperaturze. Dlatego obróbka CNC jest idealna do obróbki PTFE, ponieważ może on ulec zniszczeniu przed stopieniem.
Ponadto obróbka teflonu/PTFE w temperaturach powyżej 250°C powoduje powstawanie toksycznych gazów. Gazy te mogą mieć fizycznie szkodliwy wpływ zarówno na mechanika, jak i użytkownika końcowego produktu. Formowanie wtryskowe i druk 3D nie nadają się do wytwarzania części teflonowych ze względu na wymagane wysokie temperatury.
Obróbka CNC jest odpowiednia dla części o skomplikowanych kształtach
3-osiowe, 4-osiowe i 5-osiowe maszyny CNC zapewniają precyzję i dokładność wymaganą w przypadku skomplikowanych części teflonowych/PTFE. Ta istotna cecha sprawia, że obróbka CNC jest integralną częścią precyzyjnej obróbki teflonu.
Maszyny wieloosiowe wykorzystują narzędzia, które mogą poruszać się w 4 lub więcej kierunkach, co pozwala na obróbkę części teflonowych jednocześnie pod różnymi kątami w celu uzyskania lepszych wyników.
PTFE jest bardzo wrażliwy na ciepło
Większość metod produkcji, w tym obróbka CNC, generuje ciepło podczas procesu produkcyjnego w wyniku ruchu i interakcji narzędzia z przedmiotem obrabianym. Dlatego należy zastosować skuteczny system chłodzenia, aby zarządzać ciepłem wytwarzanym podczas obróbki CNC materiałów PTFE.
Teflon jest bardzo wrażliwy na ciepło. Jeśli podczas obróbki teflonu nie ma układu chłodzenia, mogą wystąpić defekty, takie jak wypaczenia.
Proces obróbki CNC części PTFE
Obróbka CNC jest powszechnie przyjętą techniką wytwarzania szerokiej gamy niestandardowych części obrabianych z teflonu/PTFE. Ogólnie rzecz biorąc, ten proces odejmowania polega na użyciu sterowanych komputerowo narzędzi do tworzenia materiału teflonowego w celu utworzenia części o określonych kształtach i wymiarach. Rapid Fabricator wykorzystuje różne procesy obróbki CNC do tworzenia niestandardowych części teflonowych. AN-Prototype podsumowuje standardową metodę obróbki CNC Teflonu:
1. Wiercenie CNC
Wiercenie CNC polega na użyciu wiertła do wykonania otworów w częściach teflonowych. Należy pamiętać, że niezwykle istotne jest użycie narzędzi, które pomogą w prawidłowym odprowadzaniu wiórów. Upewnij się także, że wiertło jest ustawione prostopadle do przedmiotu obrabianego, aby zapobiec znoszeniu.
2. Frezowanie CNC
Frezowanie CNC polega na użyciu frezarki CNC do wycinania nadmiaru materiału z teflonu w celu utworzenia różnych części. Frezarki CNC obracają i przesuwają narzędzia tnące wzdłuż różnych osi. W rezultacie frezarki zapewniają wysoką precyzję i dokładność wymaganą w przypadku szerokiej gamy części obrabianych z PTFE. Dlatego frezowanie CNC nadaje się do wytwarzania części teflonowych o ostrych krawędziach.
3. Toczenie CNC
Proces toczenia CNC polega na trzymaniu materiału teflonowego w uchwycie, obracaniu przedmiotu obrabianego i wprowadzaniu go do narzędzia tokarskiego w celu utworzenia części PTFE o pustej strukturze. Toczenie CNC ułatwia produkcję części teflonowych/PTFE o okrągłych lub stożkowych kształtach z dużą precyzją.
4. Maszyna do toczenia i frezowania CNC
Technologia obróbki frezarsko-tokarskiej CNC łączy cechy metod frezowania i toczenia w celu wytwarzania części teflonowych/PTFE o złożonej geometrii. Chociaż obróbka tokarsko-frezarska CNC może nie być na poziomie obróbki wieloosiowej, może zapewnić pewne złożone części, takie jak puste części teflonowe o szorstkim dnie.
5. Obróbka wieloosiowa/5-osiowa
5-osiowa obróbka CNC teflonu nadaje się do wykonywania skomplikowanych części niestandardowych. Do produkcji części PTFE wykorzystuje konfiguracje wieloosiowe i wielonarzędziowe. Co najważniejsze, zapewnia wyjątkową dokładność i precyzję w produkcie końcowym. Wąskie tolerancje są łatwiejsze do osiągnięcia dzięki 5-osiowym procesom obróbki CNC.
Typowe zastosowanie obróbki CNC części teflonowych/PTFE
Części teflonowe obrabiane CNC są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu ze względu na ich doskonałe właściwości materiałowe. Poniżej przedstawiono typowe zastosowania części obrabianych PTFE:
Przemysł lotniczy
Części teflonowe obrabiane CNC wykazują doskonałe właściwości materiałowe, takie jak dobra wytrzymałość i niskie tarcie, dzięki czemu nadają się do stosowania w przemyśle lotniczym. PTFE jest doskonałym izolatorem elektrycznym, dzięki czemu części PTFE są bezpieczne dla połączeń elektrycznych i izolacji kabli. Inne zastosowania PTFE obejmują węże paliwowe, powłoki i ochronę powierzchni drzwi.
Ponadto projektanci części lotniczych stosują obróbkę CNC PTFE ze względu na jej dokładność i precyzję w produkcji części lotniczych z wąskimi tolerancjami.
branży medycznej
Przemysł medyczny często wykorzystuje PTFE do produkcji części medycznych ze względu na jego obojętność chemiczną i elastyczność. Części obrobione PTFE są biokompatybilne ze względu na ich zdolność do utrzymywania stabilności chemicznej i strukturalnej, gdy są stosowane jako implanty ciała. Typowym przykładem medycznej części wykonanej z PTFE jest zawór.
Przemysł samochodowy
Typowe zastosowania teflonu/PTFE w przemyśle motoryzacyjnym obejmują zawory i przekładnie. Ponadto PTFE nadaje się do produkcji lekkich podwozi i innych elementów pojazdów o różnych rozmiarach i kształtach.
Przemysł spożywczy
Teflon/PTFE jest chemicznie obojętny, co czyni go idealnym materiałem w przetwórstwie spożywczym. Dlatego części przetworzone teflonem nie będą reagować z przetworzoną żywnością. Typowe zastosowania części obrabianych CNC z teflonu/PTFE w tej branży obejmują komponenty maszyn spożywczych.
Alternatywy dla teflonu
Chociaż obróbka CNC PTFE ma wiele zalet, inne materiały stanowiące lepszą alternatywę obejmują:
Etylen Chlorotrifluoroetylen (ECTFE)
Jest to kopolimer etylenu i chlorotrifluoroetylenu, półkrystaliczny fluoropolimer. Jest to fluoropolimer podobny do teflonu, związku fluorowęglowego zawierającego wiele wiązań węgiel-fluor.
Ten półkrystaliczny termoplast ma lepszą odporność na korozję i chemikalia niż PTFE. Dlatego producenci często wykorzystują go jako części wymagające większej odporności chemicznej i na korozję.
Polichlorotrifluoroetylen (PCTFE)
Materiał ten jest alternatywą dla teflonu, jednak różni się tym, że jest to termoplastyczny chlorofluoropolimer. Charakteryzuje się najniższym współczynnikiem przepuszczalności pary wodnej spośród wszystkich tworzyw sztucznych i wysokim stopniem wodoodporności.
Perfluoroalkoksy (PFA)
Zarówno PFA, jak i Teflon są fluoropolimerami o podobnej odporności chemicznej. Ale PFA jest mniej odporny na ścieranie i jest bardziej miękki niż teflon. Dlatego producenci rzadko używają tego materiału w częściach konstrukcyjnych.
Podstawowe środki ostrożności i wskazówki dotyczące obróbki CNC PTFE
Teflon to materiał oferujący imponującą elastyczność podczas obróbki CNC. Jednakże niezwykle istotne jest zrozumienie pewnych czynników, które wpływają na projekt obróbki CNC teflonu/PTFE. Oto niektóre z tych czynników:
Miękkość
Teflon jest łatwy w obróbce CNC, ponieważ jest naturalnie miękkim tworzywem termoplastycznym. Jednak jego skrajny brak sztywności może powodować drgania narzędzia podczas obróbki CNC. Można więc zastosować lepszy gatunek PTFE w częściach obrabianych CNC lub wprowadzić materiał zwiększający jego wytrzymałość. Ogólną zasadą jest również stosowanie tolerancji +/- 0.001 na cal dla części z tworzyw sztucznych.
Wąskie tolerancje
Obróbka CNC PTFE z wąskimi tolerancjami jest trudna, ponieważ obróbka teflonu/PTFE jest podatna na zwiększone pełzanie naprężeń i wysoki współczynnik rozszerzalności. Jednak bliższe optymalne tolerancje i pożądane wykończenie powierzchni można osiągnąć stosując chłodziwa rozpuszczalne w wodzie.
Ekstremalne odkształcenie pod ciśnieniem
Zastosowanie zbyt dużego nacisku podczas obróbki CNC PTFE spowoduje jego odkształcenie.
ostre narzędzie
Teflon to wszechstronny materiał, który można obrabiać różnymi narzędziami, w tym frezami palcowymi. W szczególności ostre narzędzia sprawdzają się dobrze podczas obróbki CNC polimerów termoplastycznych, takich jak PTFE, nylon i akryl. Dzieje się tak, ponieważ ostre narzędzia zapewniają czyste cięcie, co ma kluczowe znaczenie podczas obróbki CNC teflonu, ponieważ jest on materiałem nieprzywierającym.
Ponadto ostre noże pomagają zmniejszyć tarcie pomiędzy narzędziem a materiałem, redukując wytwarzanie ciepła, co ma również kluczowe znaczenie podczas obróbki CNC PTFE.
Płyn chłodzący
Wysoka temperatura wytwarzana podczas frezowania lub toczenia CNC może powodować rozszerzanie termiczne PTFE, co skutkuje złym wykończeniem i niedokładnymi tolerancjami. Użyj płynu chłodzącego kompatybilnego z teflonem i odpowiednio wyreguluj przepływ płynu chłodzącego. Najczęściej stosowanymi chłodziwami są sprężone powietrze, chłodziwa rozpuszczalne w wodzie i chemicznie obojętne spraye.
gratowanie
Gratowanie ma kluczowe znaczenie podczas obróbki teflonu CNC. Ostre krawędzie powstałe w procesie obróbki CNC mogą powodować problemy podczas montażu, a także mogą prowadzić do przedwczesnego uszkodzenia części. Używając narzędzia lub metody do gratowania kompatybilnej z PTFE, usuń wszystkie zadziory z części.
Inne wskazówki dotyczące obróbki CNC PTFE:
- Użyj odpowiedniego narzędzia obróbczego do części obrobionej teflonem, aby zapewnić lepszy odstęp wiórów i uniknąć zatykania.
- Do obróbki części teflonowych/PTFE zalecane są frezy węglikowe z polerowanymi powierzchniami górnymi w celu poprawy wykończenia powierzchni i ochrony narzędzia.
- Piaskowanie to idealna opcja przygotowania powierzchni dla mechaników do usuwania nierówności powierzchni z części teflonowych CNC.
- Zapewnij wsparcie dla materiału PTFE podczas obróbki CNC, aby zapewnić wysoką precyzję.
Chociaż obróbka CNC teflonu jest trudniejsza niż obróbka innych części z tworzyw sztucznych, AN-Prototype może wytwarzać wysokiej jakości prototypy PTFE lub małe partie części PTFE. Jesteśmy niezawodnymi specjalistami w zakresie usług obróbki CNC z wieloletnim doświadczeniem w obróbce CNC części teflonowych/PTFE. Oferujemy szeroką gamę możliwości obróbki, w tym frezowanie, toczenie i 5-osiową obróbkę CNC, aby produkować wysokiej jakości, precyzyjne niestandardowe części PTFE z wąskimi tolerancjami.