Бесплатный звонок
по России
8-800-500-8-777
sale@elmica.ru
Карта сайта
Главная

Термообработка

Забегая вперед скажем, что термообработка очень важна как после изготовления полимерной заготовки производителем в течение производственного процесса, так и в процессе механической обработки потребителем. В случае использования подходящих и остро заточенных инструментов, а также подходящих параметров обработки (скорость резания, скорость подачи, глубина резания и пр.) термообработка перед или в процессе механической обработки может и не потребоваться, хотя есть исключения, о которых мы поговорим далее. 

Термическая обработка (отжиг, термообработка) – последовательный нагрев материала, выдержка материала при определенной температуре и последующее охлаждение для придания материалу необходимых свойств.

Ниже будут раскрыты ответы на следующие вопросы:

Почему образуются внутренние напряжения?

Технология получения полимерных заготовок такова, что существует фаза расплава материала, фаза создания формы и фаза охлаждения. Образование внутренних напряжений в материале связано именно с последней стадией, стадией охлаждения. Охлаждение происходит с поверхности заготовки к центру. В определенный момент производимая заготовка уже имеет твердое (охлажденное) состояние снаружи, но еще мягкое (горячее) состояние внутри (в центе заготовки). Именно это и приводит к образованию внутренних напряжений. Стоит заметить, что это действительно не только для полимеров, но для многих других материалов, включая металлы.

Что бы избежать растрескивания изготовленной полимерной заготовки, производители должны применять последующую термообработку. Этот процесс очень энергоемок, т.к. в больших печах с конвертацией воздуха или в иной среде происходит нагрев, выдержка и последующее охлаждение полимера. Только после этого процесса можно произвести отгрузку продукции. Температурные фазы и время операций непосредственно зависят не только от вида полимера, но и от размеров пластиковой заготовки. Некоторые пластики подвергаются термообработке неделями, месяцами.

Может ли производитель пластиков отгрузить не термообработанную полимерную заготовку?

Нет, не может. Точнее Ensinger не может. Если производитель придерживается высоких стандартов качества и смотрит в будущее, он обязательно произведет отжиг готовой продукции, причем с соблюдением всех необходимых стадий. В противном случае, материал может разрушиться от какого-либо воздействия (удар, механическая обработка, нагрузка и т.д.). Поэтому все полимерные заготовки Ensinger в обязательном порядке проходят термообработку после изготовления. Эта операция является этапом производственного процесса и не может быть исключена из него по своей сути. Стоит сказать сразу, что для каждого вида полимера и толщины стенки заготовки зависит время отжига. Некоторые полимерные заготовки лежат в печах неделями, прежде чем попасть к потребителю.

Документы и особенности, с которыми Вы можете столкнуться

Учитывая, что не все производители пластиковых заготовок надлежащим образом производят термообработку полимеров, импортеры, а также российские торговые компании часто получают запросы или требования о документальном подтверждении произведения процесса термообработки (отжига) материала производителем. Учитывая, что данный процесс компанией Ensinger включен в процесс изготовления, документ не может быть выдан на законном основании, так как по своей сути является не исключаемой стадией производства. Материал произведен - значит - материал термообработан. Получая полимерные заготовки, произведенные компаний Ensinger, Вы в любом случае получаете уже термообработанные материалы.

Обычно, производители информируют получателей продукции о необходимости дополнительной термообработки, параметры которой приведены внизу странички.

Все ли пластики необходимо подвергать отжигу перед мехобработкой или между ее стадиями?

В общем, Ensinger говорит о том, что практически все материалы могут обойтись без предварительной (перед механической обработкой) или межстадийной (в процессе механической обработки) термообработки в случае, есть обработчик использует инструменты с правильной геометрией, подходящие для данного изделия и вида полимера; если используются острые и правильно заточенные инструменты; если строго соблюдаются все параметры обработки (скорость резания, скорость подачи, глубина резания и пр.). Если Вы уверенны в том, что в производственных процессах все идеально, Вы можете исключить отжиг из технологического процесса производства деталей. Конечно же, существуют и исключения, которые касаются деталей со сложной геометрией, большим объемом снимаемого материала или с некоторыми модификациями полимеров. Мы, как и изготовители, рекомендуем производить термическую обработку в следующих случаях: 

  • Когда необходимо снять большое количество материала с заготовки (из большой заготовки сделать маленькую деталь). В таких ситуациях рекомендуется производить промежуточный отжиг. На первом этапе необходимо снять с малым шагом «не нужное» (произвести черновую мехобработку). На втором этапе необходимо произвести отжиг и только потом, на третьем этапе, производить чистовую обработку.  
  • Когда Вы изготавливаете деталь из армированного полимера (с добавлением стекловолокна, углеволокна, графита, дисульфид-молибдена, керамоволокна и пр.). В виду различного направления армирующих волокон возможно дальнейшее коробление или растрескивание детали или заготовки в случае отказа от отжига.
  • Когда Вы изготавливаете деталь из аморфных пластиков (Оргстекло, Поликарбонат, Полимеры сульфона, Полиэфиримид). Эти материалы по своей природе чувствительны к образованию трещин при напряжении и без термообработки Вы только увеличите степень риска.

Материалы, чувствительные к образованию внутренних напряжений: PPE, PC, PSU, PEI, PES, PPSU. Материалы, нечувствительные к образованию внутренних напряжений: РOM, PA, PET, PEEK, РЕ, РР, PVC, …). PI и PAI являются аморфными, но не так чувствительны к растрескиванию из-за внутренних напряжений, как аморфные пластики.

К чему приводит термообработка?

  • К увеличению кристалличности материала (улучшается прочность и химическая стойкость) 
  • К снятию внутренних напряжений (предотвращается раскалывание и появление микротрещин)
  • К увеличению стабильности размеров при перепадах температур, происходящих при механической обработке заготовок  

Есть ли какие-либо инструкции, параметры отжига?

Общее. Фазы термической обработки

  • Фаза нагрева. Заготовка медленно и равномерно нагревается до определенного, индивидуального для каждого материала уровня. Должна обеспечиваться правильная циркуляция воздуха (в некоторых случаях газа), дабы привести к равномерному нагреванию заготовки и исключить коробление детали.
  • Фаза выдержки. Затем материал следует выдержать в течение определенного периода времени при заданной температуре в печи для того, чтобы тщательно прогреть заготовку или черновую деталь. Длительность периода выдержки зависит от материала и толщины его стенки. Т.е. чем больше заготовка, тем большее время необходимо для ее выдержки в термошкафу. 
  • Фаза охлаждения. Впоследствии материал медленно и равномерно охлаждается до комнатной температуры. Основные параметры даны в таблице.

Ключевые моменты

  • Отжиг производится в специальном конвекционном термическом шкафу. Некоторые материалы (например, PA/PET/PBT) должны быть отожжены в инертной газовой атмосфере (азот) или в масляной ванне, чтобы избежать неэстетичной поверхности (коричневых пятен). Справочно: «Тепло к изделиям подводят конвекционным (в термостатах), контактным (в жидкостных ваннах) способами, излучением с помощью тепловых экранов, токами высокой частоты. Для интенсификации протекающих в материале изделий физико-химических процессов термообработку иногда сочетают с обработкой ультразвуком».
  • Чтобы избежать неравномерного прогрева заготовки необходимо обеспечить равномерную циркуляцию воздуха.
  • Температура и время должны четко контролироваться. Параметры отжига должны соответствовать данным, предусмотренным для данного вида материала.
  • Время отжига, температура, скорость нагрева и охлаждения, время выдержки зависят от толщины стенки материала.

Результат правильного отжига:

  • Лучшая стабильность размеров полимера
  • Улучшение механических свойств полимера
  • Минимальный риск растрескивания заготовки
  • Улучшенная химическая стойкость к охлаждающим жидкостям
  • Заготовка лучше поддается механической обработке
  • Снижение риска коробления детали

Таблица режимов отжига полимеров 

Термообработка пластиков

Больше информации Вы всегда можете найти в брошюре «Рекомендации по обработке технических пластмасс». Если Вы не нашли интересующей Вас информации, пришлите запрос на sale@elmica.ru

Почему лопнула заготовка? Почему треснула деталь?

Иногда мы сталкиваемся с вопросами о качестве полимерных заготовок. Мол, они не качественные, потому что деталь или заготовка лопаются в процессе механической обработки, после изготовления или в процессе эксплуатации или образуются трещины в структуре или на поверхности материала.

Определить реальную причину разрушения или брака достаточно сложно, но возможно по характеру трещин, моменту их возникновения. Так же опираясь на модификацию и вид полимера можно предположить, почему это произошло. Ответить же точно можно только после тщательного анализа. Однако в 99% случаях это НЕ связано с качеством полимера, а является результатом неправильного (или не совсем правильного) процесса механической обработки или отжига, а также с неверным выбором инструмента.

Итак, почему может треснуть полимерная заготовка, черновая или готовая деталь?

Основной причиной является внутреннее напряжение, образуемое в заготовке при изготовлении, механической обработке или при дальнейшей эксплуатации. И сверхнормативная нагрузка, воздействие определенных химических веществ (к примеру, растворителей на аморфные пластики), неправильная геометрия инструмента или заточки, использование тупых инструментов, критичная геометрия детали (к примеру, острая резьба в деталях из аморфных пластиков) и т.д. могут привести к высвобождению созданных напряжений, и как следствие, к образованию трещин.

Выше мы уже говорили о том, что процесс получения полимерных заготовок сам по себе приводит к образованию внутренних напряжений и это не зависит ни от производителя, ни от качества сырья. После изготовления полимера, производитель проводит обязательную термообработку пластика. Это позволяет исключить растрескивание пластика в дальнейшем при правильном обращении. Остается только одно - использовать правильные параметры обработки и подходящие инструменты. При изготовлении критичных деталей, при обработке «капризных» пластиков, при необходимости удалить большой объем материла с заготовки рекомендуется производить предварительный или межстадийный отжиг для минимизации риска образования трещин. Для некоторых пластиков (обычно армированных, жестких) рекомендуется предварительный нагрев.

На первый взгляд это может показаться сложным, а такое количество предупреждений и рекомендаций опасным. Но наш опыт показывает, что очень точные и надежные детали изготавливаются из самых «капризных» армированных и аморфных полимеров на самом разном оборудовании (как на устаревшем, так и на новом). И все зависит только от специалиста, который изготавливает деталь, от его информированности и знаний.

Итак. Залог успешного изготовления детали – соблюдение всех правил обработки пластика, как термической, так и механической.

Может ли причина растрескивания быть не в процессе механической обработки, а в самом полимере?

Да, может. Если производитель не произвел, или не надлежащим образом произвел отжиг полимерной заготовки непосредственно после изготовления пластика. Зачастую некоторые спешат или хотят сэкономить, а может быть и по незнанию не уделяют должного внимания производственным процессам. В таких случаях, очень высока вероятность нежелательных последствий. Как узнать правильно ли производитель произвел отжиг практически не реально, но есть некоторые признаки, которые могут указывать на то, что «что-то не так». Это и коричневатые пятна; и потемнения на пластике; и коробление листов (изгиб, волна и т.д.), видимые при получении или обнаруживаемые в процессе хранения; градиентные разводы на срезах. Качественный полимер имеет достаточно гладкую поверхность; не имеет пор, раковин и включений; имеет однородный цвет как внутри заготовки, так и на ее поверхности; не коробиться при хранении или транспортировке.

Наши гарантии. С 2005 года мы поставляем полимерные заготовки производства ENSINGER, потому что мы действительно уверенны в качестве бренда TECA. Мы знаем процесс изготовления и то, какой жесткий контроль проходит каждое изделие перед тем, как попасть на склад. Да, иногда эти материалы немного дороже других, но опыт и гарантии доказали, что пластики марки TECA представляют больше плюсов, чем 10-30 рублей которые мы (а так же и Вы) переплачиваем за надежность и безопасность.

Откуда берутся «темные пятна»?

Сразу хочется отметить, что полимерные заготовки (стержни, листы, втулки) производства ENSINGER не имеют ни на поверхности, ни внутри темных пятен, потемнений или осветленных частей. Ответить на заданный выше вопрос достаточно сложно. Для определения причины необходим не только осмотр полимера, но и знание процесса производства, дополнительный глубокий анализ. Мы можем лишь поделиться общей информацией, которая объясняет только наиболее частую причину появления темных пятен на заготовках.

Чаще всего потемнения на пластике образовываются в результате неправильного отжига заготовки, детали. Полимерная заготовка может потемнеть в некоторых местах, если производителем не правильно произведен процесс термообработки полимера непосредственно после производства пластика (неравномерная подача тепла, неравномерная конвекция воздуха или заготовка "перележала" в термошкафу, неподходящая среда при отжиге). Некоторые материалы (например: PA/PET/PBT) должны быть отожжены в инертной газовой атмосфере (азот) или в масляной ванне, чтобы избежать неэстетичной поверхности (коричневых пятен).

Так же привести к появлению темных пятен на целой заготовке, частично подвергнутой механической обработке или на готовой детали может не правильный процесс отжига перед мехобработкой или неправильный межстадийный отжиг. 

Страшны ли "темные пятна"?

Все зависит от причины образования этих пятен. Если процесс термообработки был существенно нарушен, то это может привести к растрескиванию заготовки при механической обработке или образованию микротрещин после мехобработки, а также при эксплуатации детали в дальнейшем. Хотя может и повезти и "темные пятна" на заготовках не станут для Вас "темным пятном" в работе. В любом случае стоит обращать внимание на внешний вид пластика перед их приобретением.

Как избежать появления "темных пятен"?

Стоит правильно производить отжиг полимера, соблюдать все рекомендации. О рекомендациях, режимах, фазах нагрева и охлаждения, и других особенностях термообработки полимеров вы можете прочесть в брошюре «Рекомендации по обработке технических пластмасс». В этой же брошюре Вы можете узнать и об особенностях наполненных полимеров. В каталогах нашей компании Вы найдете таблички с рекомендуемыми фазами нагрева и охлаждения для различных пластиков. Перед отжигом не забывайте рассчитывать время нагрева, выдержки и охлаждения, так как продолжительность данных процессов связана с размерами заготовок. Если Вы не нашли интересующей Вас информации, не стесняйтесь спросить нас. 8-800-500-8-777.

Скачать брошюру "Термообработка термопластов" и "Рекомендации по обработке полимерных заготвок" Вы можете в разделе "Скачать".