O policarbonato (PC) foi descoberto pela primeira vez em 1898 por Alfred Einhorn na Universidade de Munique. Somente em 1953 a Bayer obteve a primeira patente para a fabricação de policarbonato e batizou-o de “Makrolon”. Desde então, o policarbonato (PC) tornou-se um material cada vez mais popular na fabricação. Hoje, aproximadamente 2.7 milhões de toneladas de policarbonato são produzidas globalmente a cada ano. Ao longo dos anos, diferentes empresas criaram diferentes formulações de policarbonato, portanto, existem vários tipos industriais de policarbonato para você escolher. Algumas formas contêm mais reforço de fibra de vidro, enquanto outras contêm aditivos como estabilizadores UV para proteger contra a exposição solar prolongada.
O policarbonato (PC) é um termoplástico de engenharia amorfo, o que significa que tende a amolecer antes de derreter e não tem ponto de fusão fixo. Os fabricantes processam policarbonato em folhas e varetas pretas ou transparentes. Sua clareza, resistência a estilhaços e leveza o tornam uma excelente alternativa ao vidro. Comparado a outros plásticos de engenharia, como o acrílico, o PC (policarbonato) é capaz de resistir a impactos, ao mesmo tempo que oferece clareza óptica, resistência a UV e resistência a temperaturas superiores ao normal. O policarbonato (PC) é o material preferido para peças que exigem clareza e resistência ao impacto. No entanto, a usinagem CNC de policarbonato por si só não produz peças opticamente transparentes, portanto, é necessário algum acabamento adicional.
O policarbonato (PC) é um material plástico ideal para usinagem CNC devido às suas excelentes propriedades mecânicas, incluindo boa resistência ao impacto, dureza, tenacidade e resistência a altas temperaturas, e é fácil de processar. Os produtos de PC processados por CNC são amplamente utilizados nas indústrias de semicondutores, máquinas, transporte, eletrônica, óptica, automobilística, médica e outras.
AN-Prototype utiliza técnicas de usinagem CNC, incluindo múltiplas moagem, volta, perfuração, etc. para processar policarbonato em folhas e hastes pretas ou transparentes. Nossas instalações e equipamentos CNC são avançados o suficiente para minimizar erros operacionais e vibrações durante a usinagem, o que nos permite fabricar componentes de PC com qualidade e precisão estáveis. AN-Prototype oferece quatro tipos de material de policarbonato usinado CNC:
- Preto
- Limpar
- Translúcido
- 20% cheio de vidro
Como o policarbonato (PC) é feito?
Cada empresa fabrica o policarbonato de maneira um pouco diferente, mas os materiais de policarbonato são tradicionalmente produzidos através da reação de policondensação do bisfenol A e do fosgênio. No entanto, como o fosgênio é altamente tóxico, muitas empresas começaram a usar carbonato de difenila em vez de fosgênio.
Independentemente do uso de fosgênio ou carbonato de difenila, é necessário misturar a solução de hidróxido de sódio de bisfenol A com a solução de fosgênio ou carbonato de difenila em um solvente orgânico para polimerizar. Quando o policarbonato é formado, ele está inicialmente no estado líquido. A solução é evaporada para formar partículas ou é necessário introduzir etanol para precipitar o polímero sólido.
Uma vez produzido, policarbonato é normalmente vendido em forma de haste, cilindro ou folha e pode ser usado em uma variedade de processos de fabricação. O policarbonato é adequado para termoformagem, extrusão e moldagem por sopro, mas é mais comumente usado para usinagem CNC e moldagem por injeção. Afinal, por ser termoplástico, o policarbonato pode ser derretido, resfriado e reaquecido sem queimar ou degradar significativamente, o que o torna um material ideal para moldagem por injeção.
Durante a moldagem por injeção, o policarbonato precisa ser processado em altas temperaturas e injetado no molde em alta pressão porque o policarbonato é muito viscoso. A temperatura de fusão deve estar entre 280°C e 320°C e a temperatura do molde deve estar entre 80°C e 100°C. No entanto, estes valores podem variar dependendo do tipo de policarbonato utilizado. Por exemplo, o policarbonato de alta temperatura requer temperaturas de fusão entre 310°C e 340°C e temperaturas de molde entre 100°C e 150°C, enquanto PC-ABS (policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno) A temperatura de fusão da mistura só precisa estar entre 240°C e 280°C, e a temperatura do molde pode ser tão baixa quanto 70°C e tão alta quanto 100°C.
Propriedades e especificações mecânicas de materiais de policarbonato
Embora o policarbonato venha em vários graus, cada um com seu próprio peso molecular, estrutura e propriedades, há algumas coisas que todos os policarbonatos têm em comum.
Eles são conhecidos por sua tenacidade e alta resistência ao impacto. Portanto, os policarbonatos são frequentemente utilizados em aplicações que exigem confiabilidade e alto desempenho. Apesar de sua tenacidade e resistência, o policarbonato é leve, permitindo uma ampla gama de possibilidades de design em comparação com outros materiais.
O policarbonato também é muito resistente ao calor e ao fogo. O policarbonato pode permanecer resistente em temperaturas de até 140°C, o que significa que as peças de policarbonato podem suportar esterilizações repetidas. O policarbonato também possui transmissão de luz superior a 90% e boa resistência química a ácidos diluídos, óleos, graxas, hidrocarbonetos alifáticos e álcoois.
As propriedades do policarbonato dependem de sua massa molecular e estrutura, portanto cada material é ligeiramente diferente. Para lhe dar uma ideia do que você pode esperar, aqui estão alguns recursos e especificações principais típicos:
- Gravidade específica: 1.21
- Temperatura de fusão: 295 – 315°C
- Temperatura do molde: 70 – 95°C
- Temperatura de deflexão térmica: 137°C a 0.45 MPa
- Resistência à tração: 61 MPa
- Resistência à flexão: 90 MPa
- Encolhimento: 0.5 – 0.7%
- Dureza Rockwell: 118R
Como você pode ver, a fabricação de policarbonato tem muitas vantagens. Porém, existem algumas coisas que você precisa saber antes de escolher esse material para o seu projeto. Por exemplo, as suas propriedades mecânicas podem diminuir após exposição prolongada a água acima de 60°C. O policarbonato também é propenso a arranhões, é mais caro de fabricar do que muitos outros materiais e é suscetível a álcalis diluídos, hidrocarbonetos aromáticos e halogenados. Além disso, as formulações de policarbonato sem estabilizadores UV podem às vezes ficar amareladas com o tempo quando expostas à luz UV.
A usinagem CNC de policarbonato é fácil?
O policarbonato é relativamente fácil de usinar CNC em comparação com outros plásticos, como acrílico ou PVC. O policarbonato é compatível com técnicas de usinagem CNC padrão, como fresamento CNC, torneamento CNC, perfuração e serragem. É importante notar, entretanto, que a usinabilidade do policarbonato pode variar dependendo do tipo específico do material e dos parâmetros de usinagem utilizados. Por exemplo, alguns tipos de policarbonato podem ser mais frágeis do que outros e podem exigir diferentes velocidades de corte e avanços para evitar rachaduras ou lascas. A usinagem CNC de PC (policarbonato) é um método de fabricação popular para a criação de peças plásticas de PC de precisão. O policarbonato pode ser usinado CNC usando ferramentas de corte padrão, como fresas e brocas, e parâmetros de usinagem apropriados, incluindo velocidade de corte, taxa de avanço e profundidade de corte. Como acontece com qualquer processo de usinagem, é importante selecionar a ferramenta e os parâmetros corretos para evitar danos ao material e alcançar o resultado desejado.
A melhor ferramenta para fresamento CNC de policarbonato
A melhor ferramenta para fresamento CNC de policarbonato depende da aplicação específica de corte, da espessura do material e da qualidade de usinagem desejada. Aqui estão algumas ferramentas comuns que podem ser usadas para fresamento CNC de policarbonato:
– Serra Circular com Lâmina Dentada Fina: A serra circular com lâmina de dentes finos pode ser usada para cortes retos em chapas de policarbonato de até 1/4 de polegada de espessura. Sempre use velocidade baixa e leve pressão para evitar rachaduras ou derretimento do material.
– Serra vertical com lâmina de dentes finos: Um quebra-cabeças com lâmina de dentes finos pode ser usado para fazer cortes curvos ou complexos em folhas de policarbonato de até 1/2 polegada de espessura. Use baixa velocidade e leve pressão para evitar rachaduras ou derretimento do material.
– Serra de Mesa com Três Lâminas de Metal Duro: Uma serra de mesa com três lâminas de metal duro pode ser usada para cortes retos em folhas de policarbonato mais grossas de até 2 centímetros de espessura. Sempre use velocidade baixa e leve pressão para evitar rachaduras ou derretimento do material.
– Roteadores CNC: As fresadoras CNC podem ser usadas para fazer cortes precisos e formas complexas em policarbonato com alta precisão e repetibilidade.
Tolerâncias para Usinagem CNC de Policarbonato
As tolerâncias alcançáveis na usinagem CNC de policarbonato dependem de fatores como o tipo específico do material, o processo de usinagem utilizado e a complexidade da peça que está sendo usinada. A seguir estão algumas diretrizes gerais para atingir as tolerâncias esperadas ao usinar policarbonato CNC:
– Tolerâncias de usinagem CNC: Quando a usinagem CNC é usada para fabricar peças de policarbonato, as tolerâncias de usinagem típicas variam de +/- 0.005 polegadas a +/- 0.010 polegadas. Em alguns casos, tolerâncias mais restritas podem ser alcançadas, dependendo da aplicação específica e do processo de usinagem utilizado.
– Tolerâncias para usinagem manual: Quando o policarbonato é usinado manualmente, como com uma serra ou fresadora, as tolerâncias podem ser mais flexíveis, normalmente variando de +/- 0.020 polegadas a +/- 0.050 polegadas.
– Tolerâncias para Chapas Perfuradas de Policarbonato: As tolerâncias típicas ao cortar ou perfurar folhas de policarbonato são de +/- 0.060 polegadas.
Dicas para usinagem CNC de policarbonato
– Use ferramentas de corte afiadas: O policarbonato pode lascar e rachar facilmente durante a usinagem CNC, por isso é importante usar ferramentas de corte afiadas para minimizar o estresse no material.
– Use velocidades de corte baixas: O policarbonato pode derreter ou deformar quando fica muito quente, por isso é importante usar velocidades de corte baixas para minimizar o acúmulo de calor durante a usinagem CNC.
– Uso de refrigerantes ou lubrificantes: O uso de refrigerantes ou lubrificantes durante a usinagem ajuda a reduzir o acúmulo de calor e evita que o material derreta ou deforme. A AN-Prototype recomenda refrigerantes não aromáticos miscíveis em água, pois são mais adequados para a fabricação de acabamentos superficiais desejáveis e peças com tolerâncias restritas. A refrigeração também tem o benefício adicional de prolongar a vida útil da ferramenta.
– Use taxa de avanço e profundidade de corte adequadas: A taxa de avanço e a profundidade de corte devem ser otimizadas para minimizar a tensão no material e alcançar o acabamento superficial desejado.
– Use um aspirador ou soprador para remover cavacos: Lascas de policarbonato podem se acumular durante a usinagem CNC e interferir no processo de corte, por isso é importante usar um aspirador ou soprador para remover as lascas da área de trabalho.
– Evite solventes: Os solventes podem enfraquecer ou dissolver o policarbonato, por isso é importante evitar solventes durante o processamento.
– Evite apertar demais o material: Se o policarbonato for fixado demais durante o processamento, ele poderá rachar ou deformar, por isso é importante usar a força de fixação adequada para evitar danos ao material.
– Considere usar uma película protetora: Uma película protetora pode ser aplicada à superfície de policarbonato para evitar arranhões ou danos durante o processamento.
Tratamento de superfície de peças de PC para usinagem CNC
Polimento a Vapor: Marcas de ferramentas geralmente aparecem em superfícies de policarbonato usinadas em CNC. Isto não é ideal para aplicações que requerem componentes opticamente transparentes. De modo geral, o polimento é o processo de remoção de marcas ou manchas de ferramentas, e um dos métodos mais eficazes para o policarbonato é o polimento a vapor. Isto é conseguido expondo a superfície a um solvente que reage e faz com que a camada superficial derreta e flua. Este processo nivela a superfície e preenche quaisquer marcas de ferramenta.
Revestimento resistente a arranhões: Uma das desvantagens do policarbonato é que ele risca facilmente. A adição de alguns revestimentos ajuda a manter a clareza óptica das peças de policarbonato CNC, ao mesmo tempo que melhora sua resistência a arranhões.
Aplicação de peças de policarbonato para usinagem CNC
Automotivo. A tenacidade e a alta resistência ao impacto do policarbonato fazem dele uma escolha de material popular para fabricantes da indústria automotiva, especialmente quando se trata de componentes que devem ser transparentes ou translúcidos e estão frequentemente sujeitos a impactos, como lentes de faróis e piscas.
Médica. O policarbonato é encontrado em tudo, desde incubadoras até caixas de máquinas de diálise. Afinal, o policarbonato é resistente, resistente ao calor, dimensionalmente estável e capaz de resistir à esterilização por métodos aprovados pela FDA, incluindo autoclavagem e radiação. Os policarbonatos são usados em filtros de sangue, reservatórios de fluidos, oxigenadores e instrumentos cirúrgicos. Além disso, devido à sua transparência, o policarbonato permite que os médicos monitorem o sangue e rastreiem as infusões com mais facilidade.
Electrodomésticos. O policarbonato também é o material preferido para muitos eletrodomésticos, como liquidificadores, secadores de cabelo, geladeiras e barbeadores elétricos. Outros usos comuns do policarbonato incluem iluminação externa, proteção de máquinas, equipamentos de proteção, vidro à prova de balas, caixas de fusíveis, gabinetes de televisão, telhados, claraboias, estufas, malas, copos e recipientes para bebidas, como mamadeiras, copinhos e recipientes para bebidas. Garrafa de água recarregável.
