Механическая обработка Капролона

Капролон (Полиамид 6, а также для Полиамида 66, TECAST T, TECAMID 6, 66 и их неармированных модификаций) можно достаточно легко обрабатывать обычными для металлов методами: сверлением, пилением, фрезерованием, точением и даже лазерной резкой.
Однако для Полиамида, так же как и для многих других полимеров, существуют свои особенности, главная из которых - это низкая температура плавления и низкая теплопроводность. Поэтому важно контролировать нагревание детали, дабы избежать перегрева.

→ При точении Капролон (Полиамид 6) образует длинную спиралевидную стружку. Необходимо исключить намотку данной стружки на обрабатываемую заготовку или инструмент. Некоторые другие пластики образуют стружку, быстро разрушающуюся под собственным весом и в итоге образующую мелкую стружку (как мелкие «щепки»). Такие пластики обрабатывать существенно легче. А некоторые пластики образуют стружку сопоставимую с мелкими крупинками и практически не мешают процессу точения.

Чем меньше теплопроводность материала, тем неудобнее обрабатывать полимер. При нагреве полимера, стружка размягчается и начинает прилипать к обрабатывающему инструменту. Отчасти снизится нагрев пластмасс, если инструменту будет заточен, что исключит излишнее трение. При сверлении отверстий необходимо периодически останавливать процесс, вынимая сверло для охлаждения и удаления стружки.

Коэффициент термического расширения пластмасс значительно выше, чем у металлов, поэтому в случаи необходимости получения точных размеров, перед измерением размеров деталь необходимо охладить. Особенности строения и физико-механических свойств пластмасс существенно влияют на технологию их обработки, конструкцию режущего инструмента и приспособления. Пластмассы имеют более низкие механические свойства по сравнению с металлом. Эту особенность можно было бы использовать для повышения скорости резания. Однако низкая теплопроводность пластмасс приводит к концентрации теплоты, образующейся в зоне резания. В результате этого происходят интенсивный нагрев режущего инструмента, размягчение или оплавление термопластов, обугливание или прижег реактопластов в зоне резания.

При обработке деталей из термопластов максимальная температура процесса не должна превышать 60 ... 120°С, а деталей из реактопластов 120 ... 160°С. Образующаяся теплота при обработке пластмасс отводится в основном через инструмент, стружку.

Стоит обратить внимание и на упругость материала, вызывающую изменение размеров, отверстий при обработке (сверление, зенкирование и др.). При механической обработке Капролона стоит учитывать так же незначительную силу резания (в сравнении с металлами). Для обеспечения правильной механообработки Капролона необходимо соблюдать следующие пункты:

• кромки режущего инструмента должны всегда быть в безукоризненном состоянии и хорошо заточенными;
• режущий инструмент должен быть установлен так, чтобы режущая кромка только касалась пластмассы;
• следует позаботиться о хорошем удалении стружки с режущего инструмента;
• в случае большого тепловыделения должно быть обеспечено охлаждение (например, при сверлении).

Так как силы, возникающие силы при механической обработке конструкционных пластмасс значительно меньше, чем при обработке металлов, необходимо уменьшить зажимные усилия. В силу того, что эти материалы являются не такими жёсткими, как металлы, детали следует поддерживать соответствующим образом во время обработки для избегания прогибов. Например, при обработке наружного диаметра тонкостенных втулок часто применяются боковую фиксирующую оснастку.

Обычно применяются инструменты из углеродистой, быстрорежущей стали или твёрдых сплавов. Резцы из вольфрамового твёрдого сплава или алмазные резцы предпочтительнее в серийном производстве и необходимы при обработке термопластов с добавкой стекловолокна или углеродистого волокна.

→ Подробные рекомендации механической обработки и отжига Капролона Вы можете найти в брошюре «Рекомендации по обработке технических пластмасс» и в каталоге «Технические (инженерные) пластики» (раздел «Скачать», «Брошюры и каталоги»).

В случае необходимости охлаждения деталей при обработке, можно применять обычные жидкие средства или сверлильную эмульсию, а также воду или сжатый воздух.

Допуски при обработке для деталей из Капролона значительно больше, чем допуски при обработке металлических деталей. Причинами этого являются: значительно более высокий коэффициент теплового расширения пластмасс, объёмное расширение в силу влагопоглощения и возможность деформации из-за возникновения остаточных внутренних напряжений во время и после обработки. Последнее явление в основном проявляется для деталей, где обработка происходит асимметрично и/или в случае больших изменений поперечного сечения обрабатываемой детали. В таких случаях термообработка является необходимой (для снижения остаточных напряжений) после предварительной обработки и / или перед конечной стадией изготовления детали.

→ Стоит обратить внимание, что Капролон имеет один из самых высоких показателей поглощения влаги (в том числе из воздуха). При напитывании влагой Капролон не только теряет свои физические характеристики, но и меняет линейные размеры, что делает сложным изготовления прецизионных деталей. В таких случаях мы рекомендуем применять TECAFORM AH, TECAFORM AD или TECAPET. Эти, соизмеримые по цене и свойствам пластики, демонстрируют не только низкое, близкое к нулю водопоглащение (нет влияния на физические показатели),но и прекрасно поддаются механической обработке и предназначены в том числе для изготовления деталей высокой точности.

Основное правило, которое действует для деталей подвергаемых токарной или фрезерной обработке, это соблюдение допуска 0,1 - 0,2 % от номинального размера, которое может быть применено без особых специальных предосторожностей (минимальный допуск для малых размеров составляет 0,05 мм).

Спиральные сверла из быстрорежущей стали хорошо подходят, но из-за большого тепловыделения необходимо применение охлаждающей жидкости. Для хорошего теплоотвода и отвода стружки, сверло следует регулярно вытягивать из места сверления, особенно в случае глубоких отверстий. Для отверстий больших диаметров следует, прежде всего, уменьшить обычную толщину перемычки сверла для уменьшения теплоты трения. Также для отверстий большого диаметра рекомендовано работать последовательно, например, для сверления 50 мм: следует сверлить по очереди 12 и 25 мм. После этого диаметр необходимо увеличивать сверлами больших диаметров или с помощью плоского токарного резца. При сверлении сквозных отверстий в конце процесса обработки подача должна быть уменьшена, чтобы предотвратить биение начальной стороны сверлом или плоским резцом, что могло бы вызвать кромочное выламывание.

• Поглощение влаги через поверхность ведет к практически постоянному распределению воды в поперечном сечении у заготовок небольших размеров и у деталей. В случае с большими по размерам заготовками (в частности для круглых стержней/листов 100мм в диаметре/с толщиной стенки) содержание влаги меньшается от внешней поверхности к внутренней части.
• В дополнение к этому следует помнить, что результатом поглощения влаги может стать изменение размеров материала. Это "разбухание" должно быть учтено при обработке и конструировании деталей из полиамидов. Поглощение влаги заготовками играет важную роль при механической обработке. В особенности тонкостенные компоненты (до ~10 мм) могут поглощать до 3% влаги.
• Примите за правило: поглощение 3% влаги, вызывает 0,5% изменение в размерах!

По возможности следует всегда применять механические подачи, чтобы избежать прихватывание и разрушение пластмасс при неравномерной ручной подаче. Могут применяться ленточные, циркулярные пилы или ножовочные пилы с относительно большим шагом зубьев, чтобы получить хорошее резание, а не зажимание пильного полотна. Чтобы минимизировать трение между пилой и рабочей поверхностью и избежать зажима или даже излома полотна пилы, детали, обрабатываемые резкой, следует фиксировать на столе.

→ В общем, рекомендуется предварительное нагревание до 80–120°C заготовок больших размеров (к примеру круглые стержни > 100мм и листы с толщиной стенки больше > 80мм) и обрабатывать заготовки рядом с центром, для того чтобы избежать образования трещин от напряжения, образуемого во время процесса.