cnc (Contrôle numérique informatique) usinage Processus de haute précision et efficace pour produire des pièces de haute qualité à partir de Matériaux diversifiés Comme la céramique, le bois et les composites. Si vous avez besoin d'une pièce en plastique et que vous décidez de l'assigner CNC, la première étape consiste à choisir le bon type de plastique. Cependant, avec autant d'options machinables disponibles, comment choisissez-vous la bonne? Continuez à lire - Cet article vous guidera vers les réponses.
Matériaux plastiques communs utilisés dans l'usinage CNC
Tous les plastiques ne conviennent pas à l'usinage. La machinabilité d'un plastique dépend des propriétés mécaniques clés telles que la résistance à l'impact, la résistance à l'usure et la stabilité dimensionnelle. Ces propriétés peuvent également varier en fonction du traitement du matériau - par exemple, de nombreux thermoplastiques à haute température comme PEEK et PPS subissent un recuit avant l'usinage pour réduire le stress interne et améliorer la stabilité.
La plupart des matériaux thermoplastiques peuvent donner de bons résultats grâce à l'usinage CNC. Ensuite, nous nous concentrerons sur les plastiques les plus couramment utilisés dans l'usinage CNC. Pour une sélection plus large de plastiques, consultez les services d'usinage CNC en plastique de Chiggo pour plus de détails.
ABS (acrylonitrile butadiène styrène)
L'ABS est un plastique polyvalent et à usage général offrant un excellent équilibre entre la ténacité, la résistance à l'impact et la machinabilité à un prix bas. Il est facile de traiter par le moulage par injection, l'usinage CNC ou l'impression 3D et a une plage de température de formage relativement large. Il peut également être facilement fini avec la peinture, le revêtement ou le placage.
Cependant, l'ABS n'a pas de bonne résistance à l'abrasion et offre une résistance chimique limitée aux acides forts, aux alcalis et aux solvants. Une exposition prolongée à la lumière UV ou à des conditions extérieures dues peut provoquer le vieillissement, la décoloration ou la fissuration. Sa résistance et sa stabilité dimensionnelle peuvent également se dégrader dans des environnements à haute température.
Applications courantes: Prototypes de moulage pré-injection, appareils électroménagers, enclos électroniques, tableaux de bord automobiles et briques LEGO.
Pom / delrin / acétal (polyoxyméthylène)
Delrin est le nom du commerce dupont contre l'homopolymère acétal. Il a une résistance et une rigidité à la traction élevée, en maintenant la forme et la résistance sous des charges à long terme ou répétitives. Avec une excellente stabilité dimensionnelle et une machinabilité, l'acétal / POM est un choix supérieur pour les pièces en plastique machée de CNC nécessitant une précision et des tolérances étroites. De plus, le POM est très résistant à divers produits chimiques, y compris les huiles, les carburants, les acides faibles et les bases. Sa surface lisse et son coefficient de frottement faible le rendent particulièrement adapté aux pièces qui nécessitent des applications de glissement ou de roulement.
Le POM peut fonctionner entre -40 ℃ et 120 ℃ mais peut se dégrader ou se décomposer à des températures plus élevées. Sa résistance aux UV est médiocre et en tant que matériau inflammable, des précautions de sécurité incendie sont nécessaires pendant l'utilisation.
Applications courantes: généralement utilisées dans les pièces de transmission mécanique, telles que les engrenages, les roulements, les poulies et les cames. Il est également largement utilisé dans l'automobile, l'électronique grand public et les dispositifs médicaux.
Acrylique / PMMA (méthacrylate de polyméthyle)
L'acrylique, ou PMMA, est un thermoplastique transparent avec d'excellentes propriétés optiques. Avec un taux de transmission léger jusqu'à 92%, il est encore plus transparent que le verre et le poids plus léger. Ceux-ci en font une alternative légère au verre ou aux tuyaux légers. Il a également une bonne résistance aux intempéries et une stabilité des UV, bien performé dans les environnements extérieurs.
Par rapport aux plastiques d'ingénierie comme le PC, le PMMA a une résistance à l'impact plus faible et est plus sujet à la fissuration ou à l'éclatement. La surface est relativement douce et peut se gratter facilement. Toutes les surfaces usinées sur un morceau d'acrylique perdront leur transparence et prendront une apparence translucide givrée. Si la transparence est nécessaire sur une surface usinée, il peut être poli comme une étape de post-traitement supplémentaire.
Le nylon est disponible sous diverses formes, le nylon 6/6 et le nylon rempli de verre étant le plus couramment utilisé chez Chiggo. Les deux sont d'excellents matériaux pour l'usinage CNC et conservent les avantages clés du nylon standard (par exemple, en nylon 6), y compris une résistance élevée, une ténacité, une faible frottement, une résistance à l'usure exceptionnelle et une bonne résistance chimique.
Nylon 6/6 a une structure moléculaire plus ordonnée et une cristallinité plus élevée par rapport au nylon 6. Cela se traduit par une plus grande résistance, une rigidité et une température de déviation de la chaleur plus élevée. Bien que son absorption d'humidité soit légèrement inférieure à celle du nylon 6, elle peut toujours avoir un impact sur la stabilité dimensionnelle dans des environnements humides.
Nylon en verre incorpore des fibres de verre, améliorant considérablement la résistance et la rigidité pour gérer les applications à haute charge. Il a également réduit une expansion thermique, une meilleure stabilité dimensionnelle et une résistance à la chaleur supérieure pour exiger des environnements à haute température. Cependant, il est plus difficile à machine, peut provoquer une plus grande usure d'outils pendant le traitement CNC. Les deux types résistent à l'huile, au carburant et de nombreux solvants chimiques, mais fonctionnent mal dans des environnements acides forts.
Applications communes: engrenages, bagues, attaches, matériel de montage de la carte de circuit imprimé, isolation électrique, composants du compartiment du moteur automobile et guides de courroie de convoyeur industriel.
PC (polycarbonate)
Semblable au PMMA, PC est également un thermoplastique transparent mais est 10 ~ 20 fois plus résistant aux impact et est l'un des plastiques d'ingénierie les plus difficiles disponibles. Le PC est facilement traité par l'usinage CNC, le moulage par injection et l'extrusion, et convient au forage, à la coupe et au polissage. Il maintient également la stabilité dimensionnelle et fonctionne bien sur une large plage de températures (-40 ° C à 120 ° C). Sa teinte naturelle laiteuse et sa finition brillante peuvent être teintes en noir pour des applications opaques, offrant à la fois des fonctionnalités et de l'esthétique.
Le polycarbonate pur a une mauvaise résistance à l'usure et est sujet aux rayures. Les revêtements anti-rayures et le polissage vapeur peuvent être ajoutés comme étape de post-traitement pour améliorer la résistance à l'usure ou la clarté optique. Il a également une résistance aux intempéries limitée et a tendance à jauner sous une exposition prolongée aux UV. De plus, son coût est plus élevé que celui des plastiques généraux comme l'ABS, ce qui peut limiter son utilisation dans des applications à grande échelle.
Applications courantes: équipement de sécurité comme les casques et les lunettes, les composants optiques tels que les objectifs et les couvercles LED, les boîtiers électroniques, les pièces automobiles comme les couvercles lumineux et les matériaux de construction comme la toiture transparente et les barrières sonores.
Peek (Polyether Ether Ketone)
PEEK est un thermoplastique haute performance capable de résister à des températures extrêmement élevées - jusqu'à environ 250 ° C, et même 300 ° C pour de courtes périodes, dépassant de loin les limites thermiques des plastiques les plus courants. Il offre une résistance mécanique exceptionnelle, une rigidité, une ténacité, une résistance à l'usure et une résistance à la corrosion chimique. Sa faible absorption d'humidité assure une stabilité dimensionnelle et offre également une bonne biocompatibilité.
Par rapport à d'autres plastiques à haute performance, PEEK a une densité plus élevée. Malgré sa forte résistance chimique, une exposition prolongée à la lumière UV et à l'oxygène peut provoquer une dégradation. Peek est également plus cher que la plupart des plastiques CNC, en raison des coûts élevés des matières premières et de la complexité du processus d'usinage.
Applications courantes: aérospatiale pour les composants et joints du moteur, l'automobile pour les pièces haute performance, médical pour les implants et les instruments, chimique pour les vannes et les pompes, et l'électronique pour l'isolation des câbles et les connecteurs.
PVC (chlorure de polyvinyle)
Le PVC est un plastique économique, facile à processus et pratique. Il a une forte résistance aux acides, aux alcalis, aux sels et aux solvants organiques, et est un excellent isolant électrique. En raison de sa forte teneur en chlore, le PVC a des propriétés ignifuges impressionnantes, ce qui en fait un matériau largement utilisé dans diverses industries.
Cependant, le PVC a une mauvaise stabilité de la chaleur et peut se dégrader ou devenir fragile lorsqu'il est exposé à des températures élevées pendant de longues périodes. Pendant le traitement, le PVC peut libérer du chlore gazeux nocif, de sorte que des mesures de sécurité appropriées doivent être prises.
Applications courantes: tuyaux de drainage, isolation des câbles électriques, tubes de perfusion, emballage pharmaceutique, emballage de biens de consommation, panneaux d'affichage et panneaux, ainsi que des matériaux de revêtement de sol, des cadres de fenêtres et des cadres de porte dans les matériaux de construction.
HDPE (polyéthylène haute densité)
Le HDPE signifie polyéthylène à haute densité. Malgré son nom, le HDPE est moins dense que de nombreux plastiques d'ingénierie (tels que POM, PC ou PA). Il offre une excellente résistance chimique, une isolation électrique et maintient une bonne résistance à l'impact et de la ténacité même à basse température. Le HDPE a un taux d'absorption de l'humidité extrêmement faible et est considéré comme une infusion alimentaire.
Les principaux inconvénients du HDPE comprennent une résistance à la chaleur relativement faible et une mauvaise stabilité des UV. De plus, ses propriétés mécaniques sont légèrement inférieures à certains plastiques d'ingénierie (comme le nylon ou le POM), ce qui peut limiter ses performances dans l'usinage de haute précision ou dans des conditions de charge lourde.
C applications ommon: conduites d'eau, emballages alimentaires, conteneurs de stockage, systèmes d'irrigation agricole et réservoirs de stockage chimique.
PTFE / Téflon (polytétrafluoroéthylène)
PTFE, largement reconnu par sa marque Téflon, est un solide blanc avec un coefficient de frottement extrêmement faible, souvent considéré comme le plus bas de tous les matériaux solides. Cela signifie que les pièces PTFE ne nécessitent généralement pas de lubrifiants. Son énergie de surface ultra-faible le rend très résistant à la contamination et sans effort pour nettoyer. De plus, le PTFE est très résistant à pratiquement tous les produits chimiques et a une excellente résistance à la chaleur, capable de résister à une exposition continue à des températures jusqu'à 260 ° C (500 ° F). En tant que matériau haute performance, il s'agit également d'un excellent isolant électrique.
Cependant, le PTFE a une résistance mécanique plus faible par rapport à d'autres plastiques d'ingénierie comme Peek ou POM, et peut être facilement rayé ou endommagé. Il a également un coefficient élevé de dilatation thermique, et pendant le traitement à haute température, il peut libérer des gaz nocifs. Par conséquent, l'usinage précis du PTFE peut être difficile.
Applications communes: sceaux, doublures de tuyaux et vannes dans l'industrie chimique; équipement pour la transformation des aliments et les produits pharmaceutiques; câbles électriques; ainsi que des scellés et des matériaux d'isolation dans les industries automobiles et aérospatiales, et des composants coulissants tels que les rails et les roulements.
Considérations utiles lors du choix d'un plastique
À partir de la dernière section, nous avons une compréhension globale des plastiques CNC courants et peut avoir remarqué que différents plastiques varient considérablement dans leurs propriétés physiques, mécaniques ou chimiques, ce qui peut affecter le résultat de votre projet. Ensuite, nous expliquerons les différents facteurs que vous devriez considérer dans l'usinage CNC en plastique.
Dureté et de la force
Les propriétés de dureté et de résistance d'un plastique spécifique sont des considérations importantes pour s'assurer qu'elle répond aux exigences de son application finale. Les plastiques élevés offrent généralement une meilleure résistance à l'usure, tandis que les plastiques à haute résistance peuvent résister à de plus grandes charges mécaniques. De plus, ces propriétés affectent la façon dont un matériau se comporte pendant l'usinage. Les plastiques avec une dureté et une résistance plus élevées, tels que le POM, le coup d'œil et le PA renforcé de fibres de verre, ont tendance à produire des copeaux courts et réguliers et à obtenir une finition de surface élevée. Cependant, ils sont plus difficiles à couper et l'usure des outils se produit plus rapidement.
En revanche, les plastiques plus doux ou plus résistants, tels que PP, PVC et PTFE, génèrent des puces longues et filandreuse pendant l'usinage, qui peut facilement s'enrouler autour de l'outil. Ces matériaux sont sujets à l'adhésion et à la goutte, entraînant des problèmes de qualité de surface.
Absorption et réaction de l'humidité aux produits chimiques
Contrairement à la plupart des métaux, qui n'absorbent pas l'humidité de l'air dans des conditions normales, de nombreux plastiques (comme PA et PC) absorbent l'humidité de l'atmosphère ou des fluides de refroidissement. Cela peut entraîner une expansion dimensionnelle, affectant la précision d'usinage CNC. L'humidité peut également adoucir les plastiques, réduire leur ténacité ou libérer des contraintes internes, ce qui a un impact sur la durabilité de la pièce. Pour empêcher la fragilité ou les défauts d'usinage, ces plastiques peuvent devoir être stockés dans des pièces climatisées, des sacs scellés ou séchés avant l'usinage.
D'un autre côté, les plastiques résistent généralement à la plupart des acides, des alcalis et des sels. Par exemple, PTFE est pratiquement inerte pour tous les produits chimiques, même dans des environnements difficiles. Cependant, certains plastiques, comme l'ABS, sont vulnérables aux solvants tels que l'acétone, qui peuvent dissoudre la surface, tandis que le PC peut se fissurer sous des alcools ou des solutions alcalines.
Apparence, transparence et transmittance de la lumière
Pour les projets qui nécessitent des propriétés esthétiques ou optiques spécifiques, la transmittance de la lumière du matériau est une considération clé. Des applications telles que les composants optiques et les couvertures d'affichage exigent des matériaux avec une excellente transparence ou des caractéristiques optiques spécifiques, telles que le PMMA et le PC, qui offrent une transparence élevée.
Cependant, l'usinage peut avoir un impact significatif sur les performances optiques d'un plastique. Même les défauts de surface, les rayures ou les marques d'outils mineurs peuvent réduire la transmittance de la lumière et provoquer une diffusion indésirable, affectant la clarté optique. Pour maintenir une transparence et une qualité de surface élevées, une coupe fine, un polissage ou des traitements chimiques sont souvent nécessaires.
Expansion thermique et température de déviation de la chaleur (THA)
Les plastiques se dilatent lorsqu'ils sont exposés à la chaleur, une propriété mesurée par le coefficient d'expansion thermique (CTE). Par rapport aux métaux, les plastiques ont généralement un CTE beaucoup plus élevé (50–250 × 10⁻⁶ / ° C par rapport à 10–25 × 10⁻⁶ / ° C pour des matériaux comme l'acier et l'aluminium). Plus le CTE est élevé, plus les changements dimensionnels causés par la chaleur pendant l'usinage CNC, ce qui peut affecter la précision. Pour les applications de haute précision, telles que l'aérospatiale et les dispositifs médicaux, les plastiques avec un CTE élevé, comme POM et PTFE, peuvent nécessiter une compensation de conception pour maintenir la précision. Alternativement, les matériaux à faible expansion, tels que les composites renforcés par les fibres de verre ou de verre, peuvent aider à minimiser la distorsion thermique.
La température de déviation de la chaleur (HDT) mesure la capacité d'un matériau à résister à la déformation sous charge à des températures élevées. En général, le THAD d'un plastique correspond à sa rigidité - les matériaux avec une rigidité plus élevée (comme les plastiques et les polyimides renforcés en fibre de verre ont tendance à avoir des valeurs HDT plus élevées, tandis que des polymères plus flexibles (comme PE et PP) ont des plus faibles. Les plastiques avec un HDT plus élevé peuvent rester dimensionnellement stables sous charge à des températures plus élevées, garantissant que la pièce fonctionne comme prévu. Cependant, la plupart des plastiques ont un HDT nettement inférieur à celui des métaux. Leur portée se situe généralement entre 50 ° C et 250 ° C, et seuls quelques plastiques d'ingénierie haute performance, tels que PEEK et PAI, peuvent atteindre environ 300 ° C.
Conclusion
Les plastiques CNC offrent des avantages uniques par rapport aux métaux, notamment une densité plus faible, une résistance chimique supérieure, une excellente isolation électrique et une rentabilité. De plus, ils sont compatibles avec divers processus de fabrication tels que l'usinage CNC, l'impression 3D et le moulage par injection.
Nous espérons que ce guide a fourni des informations précieuses pour vous aider à prendre une décision éclairée lors de la sélection des plastiques CNC pour votre projet. Si vous ne savez pas si l'usinage CNC ou l'impression 3D est le bon choix, ou si vous recherchez des conseils d'experts et des solutions d'usinage CNC de haute qualité, Contact Chiggo aujourd'hui - commencez à démarrer!
Principaux à retenir
Les plastiques sont généralement faciles à Machine CNC, et ABS offre l'une des options les plus rentables pour le prototypage, la fabrication et les applications à usage général, aidant à maintenir les projets sur le budget.
L'acétal (Delrin) est le plastique cnc macarisable le plus populaire, évalué pour sa résistance, sa rigidité et sa stabilité dimensionnelle, en particulier dans les pièces de précision pour l'automobile, l'électronique et les machines industrielles.
Les plastiques comme Peek, PVC, HDPE et FEP sont d'excellentes options pour les applications exigeant une forte résistance chimique.
Certains matériaux sensibles à la chaleur, tels que PEEK et PVC, nécessitent un contrôle de température minutieux pendant l'usinage CNC pour éviter la dégradation des matériaux ou la libération de gaz nocifs.
Pour les applications nécessitant une transparence, considérez le PC, l'acrylique ou le TEP. Cependant, soyez attentif à leurs limitations thermiques.
Un moulin CNC est un excellent choix pour l'usinage des plastiques, mais l'attention doit être accordée aux vitesses de l'usine pour éviter de déformer ou de faire fondre les matériaux thermiques.
