Nos domínios dos equipamentos médicos, da electrónica de consumo e da fabricação de automóveis, as peças de plástico tornaram-se componentes fundamentais de vários produtos devido às suas vantagens de peso leve, baixo custo,e alta flexibilidade de projetoNo entanto, o mecanizado CNC de peças de plástico tem sempre enfrentado um desafio complicado.deformaçãoQuestões como a deformação, a curvatura e o desvio dimensional não só levam a um aumento nas taxas de sucata de peças, mas também podem atrasar os ciclos de produção e aumentar os custos de entrada.Como prestador de serviços CNC profissionalA Elite Mold Tech está profundamente enraizada na indústria há mais de dez anos.Desenvolvemos uma solução de cadeia completa desde o pré-processamento de materiais até a entrega do produto acabado, fornecendo aos clientes globais serviços de usinagem de peças de plástico de alta precisão e alta estabilidade.
Os plásticos diferem significativamente dos metais em propriedades físicas, tornando as causas de deformação durante a usinagem mais complexas.Só se identificam com precisão as causas fundamentais podem ser formuladas contramedidas eficazes.
A maioria das matérias-primas de plástico (como folhas e hastes) forma estresse residual devido a taxas de resfriamento desiguais e força desiguais durante a extrusão ou moldagem por injeção, semelhante a uma mola comprimida.Durante o mecanizado CNC, quando a ferramenta remove parte do material, o equilíbrio de tensão original é quebrado e a tensão residual leva o material restante a deformar-se:
- Peças de parede fina de grande área: tais como carcaças de telemóveis e painéis de instrumentos, são propensos a deformações "em forma de sela", com o centro saliente e as bordas deformadas após a usinagem;
- Partes estruturais complexas: As peças com costelas e furos podem sofrer distorções locais devido à libertação de tensões desiguais, com desvio da posição dos furos de 0,2 a 0,5 mm.
Podemos observar intuitivamente a distribuição do esforço através de equipamentos de detecção de esforço, fornecendo uma base precisa para o tratamento de recozimento subsequente.
A condutividade térmica dos plásticos é apenas 1/10-1/100 da dos metais (por exemplo, a condutividade térmica do alumínio é 237W/(m·K), enquanto a do ABS é apenas 0,25W/(m·K),e têm baixos pontos de amolecimento (a maioria dos plásticos amolece a 80-150°C)Durante a usinagem, o calor de atrito entre a ferramenta e o material não pode ser dissipado rapidamente, o que leva a uma série de problemas:
- Derretimento local: Quando a temperatura na área de corte excede o ponto de amolecimento, os plásticos aderem à borda da ferramenta para formar "bordas construídas", resultando em rugosidade excessiva da superfície (valor de Ra até 3.2 μm ou mais);
- Expansão térmica diferencial: O aquecimento desigual em diferentes áreas da peça leva a uma diferença de taxa de expansão térmica de 0,1% a 0,5%, e o encolhimento inconsistente após o arrefecimento causa deformação permanente.
Por exemplo, no processo de usinagem de materiais POM, se a velocidade do fuso for demasiado elevada (excedendo 5000 rpm), a temperatura na área de corte pode subir para 120°C em apenas 10 segundos,que resulte num desvio dimensional parcial superior a 0.3mm.
O módulo elástico dos plásticos é muito inferior ao dos metais, por exemplo, o módulo elástico do PC é de 2,2 GPa, apenas 1/20 do do aço.Os métodos de fixação rígidos tradicionalmente utilizados na usinagem de metais podem facilmente causar deformação:
- Aplicações de fixação em ponto único: A pressão concentrada exercida pela fixação sobre as peças de parede fina provoca uma flexão "em forma de arco", com um rebote de 0,1-0,8 mm após a liberação;
- Câmbio sem suporte: No processo de mecanização de peças de plástico de tira longa, se apenas as duas extremidades forem fixadas, a parte do meio afundará devido à força de corte, resultando em desvio excessivo da retidão após o mecanizado.
Uma vez, um cliente usou um alçapão para prender placas de PC de 1,5 mm de espessura, o que levou a um desvio de planura de 1,2 mm após o usinagem, e todas as 200 peças do lote foram descartadas.
As diferenças nas propriedades dos diferentes plásticos afectam directamente a estabilidade da usinagem, entre as quais a absorção de umidade e as flutuações dos lotes são os dois principais incentivos:
- Deformação por absorção de umidade: materiais como o nylon e o PEEK têm uma taxa de absorção de água de 1% a 3%.resultando num desvio dimensional de 0Por exemplo, as peças de nylon 66 aumentam de tamanho em 0,3 mm quando colocadas num ambiente com umidade de 60% durante 24 horas;
- Diferenças de lote: Mesmo para os plásticos da mesma qualidade, os diferentes fabricantes têm diferentes proporções de pureza da matéria-prima e dos aditivos, o que leva a flutuações nas propriedades mecânicas (por exemplo,diferença de resistência à tração até 10%), e é provável que ocorra uma deformação inconsistente sob os mesmos parâmetros de usinagem.
Confiando numa equipa técnica profissional, numa configuração de equipamento avançada e numa rica experiência prática,construímos um sistema de controlo de deformação de cadeia completa de "pré-processamento - usinagem - inspeção - pós-processamento", fornecendo soluções personalizadas para diferentes materiais plásticos e peças estruturais.
Formulamos processos de recozimento personalizados com base nas propriedades do material, permitindo que as cadeias moleculares se relaxam completamente através de aquecimento lento, preservação de calor e resfriamento:
- Materiais de PC: Manter a 120°C durante 2-3 horas, controlar a taxa de arrefecimento a 5°C/hora, o que pode reduzir o esforço residual em mais de 80%;
- Material PMMA: Manter a uma temperatura de 80-90°C durante 4 horas, resolvendo eficazmente os problemas de "craqueamento" e "deformação" após o mecanizado;
- Material POM: Mantenha-se a 60-70°C durante 1 a 2 horas, evitando a "craqueação por tensão residual" após o mecanizado.
Utilizamos fornos de recozimento de temperatura constante programáveis com uma precisão de controlo de temperatura de ± 1°C para garantir efeitos de recozimento estáveis.
Para os plásticos higroscópicos, estabelecemos uma gestão em circuito fechado de "armazenamento - secagem - usinagem":
- Ambiente de armazenamento: Armazém de temperatura e umidade constantes (temperatura 20-25°C, umidade 30-40%), equipado com desumidificadores e sistemas de monitorização de temperatura e umidade em tempo real;
- Processo de secagem: Utilize secadores de circulação de ar quente e ajuste os parâmetros de acordo com os materiais:
- Nylon 6/66: Secar a 80°C durante 6 a 8 horas, reduzir o teor de umidade para menos de 0,1%;
- PEEK: Seco a 120-130°C durante 4 a 6 horas para evitar bolhas ou expansão durante o mecanizado;
- ABS: Secar a 70-80°C durante 4 horas para evitar "manchas de prata" na superfície após a usinagem.
Após a secagem, os materiais são testados por um medidor de umidade e só podem entrar no processo de usinagem se forem qualificados.
Os testes de desempenho abrangentes são realizados para cada lote de matérias-primas recebidas:
- Propriedades mecânicas: Ensaiar a resistência à tração e o módulo de flexão através de uma máquina de ensaio universal para garantir que cumprem os requisitos de usinagem;
- Propriedades térmicas: Teste a temperatura de transição do vidro e a temperatura de fusão com um calorímetro de varredura diferencial (DSC) para fornecer uma base para a definição dos parâmetros de corte;
- Aparência e dimensões: Verificar a presença de arranhões e impurezas na superfície da matéria-prima e medir a tolerância de espessura da folha para garantir a uniformidade.
Abandonamos a definição de parâmetros "tamanho único" e personalizamos soluções de acordo com a dureza, resistência ao desgaste e sensibilidade térmica dos plásticos:
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