Производство и обработка на UHMW-PE (пръчка и лист ...)

Полиетиленът със свръхвисоко молекулно тегло (UHMWPE, UHMW) е подгрупа на термопластичния полиетилен.Известен също като високомодулен полиетилен (HMPE), …

Полиетиленът със свръхвисоко молекулно тегло (UHMW-PE) е инженерен термопласт с молекулно тегло по-голямо от 3,1 AMU (атомни единици за маса).Високото молекулно тегло подобрява редица важни физични свойства, не на последно място от които са изключителна устойчивост на абразия, висока якост на удар и нисък коефициент на триене.В допълнение, полимерът има добра химическа устойчивост, отлични шумоизолиращи характеристики, превъзходни диелектрични и електроизолационни свойства и не абсорбира влага.

Тези свойства, в комбинация с лекотата на машинна обработка, правят UHMW-PE, рентабилен материал, който отговаря на изискванията на FDA и USDA за директен контакт с храни, той се използва широко в хранително-вкусовата, медицинската и фармацевтичната промишленост.Непорестото качество на UHMW-PE инхибира растежа на гъбички или бактерии.UHMW-PE също се използва широко в текстилната, химическата обработка, целулозата и хартията, минната промишленост, мореплаването, стоманодобивната промишленост, обработката на вода и канализация, обработката на насипни материали и селското стопанство.

Свойствата на UHMW-PE могат да бъдат подобрени чрез използването на добавки като оцветители, UV и топлинни стабилизатори, антистатични агенти, устойчиви на износване пълнители и лубриканти за намаляване на триенето.Могат да се използват метали или руди, за да се увеличи теглото и да се направи полимерът магнитно откриваем, докато други пълнители повишават работната температура на околната среда.

Тъй като UHME-PE е полукристален полимер, той трябва да бъде синтерован или чрез компресионно формоване, или чрез екструдиране.Отгряването, преди машинната обработка, помага за премахване на стреса при обработката, причинен от синтероването.Завършените машинно обработени части също могат да бъдат закалени, но такива части трябва да бъдат фиксирани по време на процеса на охлаждане, за да се позволи свиване по време на отгряване.Грубата обработка трябва да се извърши преди облекчаване на напрежението, така че промените в размерите да могат да бъдат приспособени по време на крайната обработка.

Предлага се в стандартни листове, пръти и тръби за производство на части със стабилни размери, UHMW-PE може да се реже, фрезова, стругова, рендосва, пробива или щанцова.Режещите инструменти трябва да имат висок наклонен ъгъл и достатъчна хлабина, за да се предотврати запушване.Скоростите на подаване трябва да са високи, така че да се позволи минимално време на режещия инструмент да загрее материала чрез триене.Трябва да се внимава инструментите да са остри, тъй като UHMW-PE може бързо да затъпи режещите ръбове на инструмента, причинявайки изкривяване на частта.Висококачествени повърхностни покрития могат да бъдат получени чрез използване на подходящи режещи инструменти, въпреки че опитите за подобряване на лошите покрития чрез пилене или шлайфане като цяло ще доведат до влошаване на външния вид.

Повечето процеси на обработка поддържат допустими отклонения между +/-.005 и +/-.010.Дължината на триона за рязане обаче обикновено е +/-.030, тъй като сравнително високата скорост на линейно термично разширение и свиване UHMW-PE прави дължината на парчето уязвима към промените в околната среда.

Процеси на обработка

Рязане: При циркулярен трион остриетата с карбидни накрайници дават най-добри резултати.Острие с диаметър 12-14” трябва да има приблизително 24 зъба.Скоростите на подаване могат да варират от 10 до 40 фута в минута.За лентов трион се препоръчва острие с три зъба на инч, комплект гребла и положителен ъгъл на гребло.Скоростите на подаване варират от 10 до 40 фута в минута.

Струговане: Използвайте накрайници за инструменти от високоскоростна стомана с 10” преден и страничен просвет и 15-30” наклон.Необходими са по-ниски скорости на рязане между 600 и 1000 фута в минута.Въпреки това, често е необходимо да работите на по-високи обороти, за да държите стружките далеч от машината.Течности за рязане не трябва да са необходими, но взрив със сгъстен въздух понякога ще помогне при отстраняването на стружките.Когато се опитвате да постигнете близки допуски или част с много тънки стени в UHMW-PE, машината преминава.Отстранете по-голямата част от материала при първото преминаване, след което оставете парчето да престои и да почине за една нощ.

Фрезоване: Фрезите, предназначени за обработка на алуминий, дават най-добри резултати.Препоръчва се скорост на рязане от 600 до 1800 фута в минута, със скорост на подаване от приблизително 0,01 инча на оборот.Фрезите работят добре за шлицоване и леко фрезоване.

Рендосване: Рендета за дърво лесно намаляват дебелината и изравняват повърхността на UHMW-PE.Твърдата машина с остри остриета ще осигури много ефективно отстраняване на материала и добро покритие на повърхността.За да сведете до минимум потенциала за изкривяване при обработка на UHMW-PE, рендосвайте половината от желаната дебелина от всяка страна на листа.

Пробиване: Конвенционалните високоскоростни бормашини са подходящи за повечето приложения за пробиване.За оптимална производителност използвайте специални свредла с ниска спирала и полирани жлебове.Пробиването на пилотни отвори преди пробиването на голям отвор не се препоръчва за UHMW-PE, тъй като свойствата му карат свредлото да се захваща и да се издърпва в материала.

Шлайфане/шлайфане: Поради устойчивостта на абразия на UHMW-PE, шлайфането и шлайфането обикновено са неефективни.Всъщност смилането може да доведе до стопяване и размазване на материала, което води до запушване на шлифовъчен диск.

UHMW-PE, модифициран с добавки като стъкло или метални оксиди, ще доведе до по-кратък живот на инструмента.Въпреки че карбидните инструменти ще добавят живот на инструмента, той изисква по-високи скорости и подавания.Някои материали с много висок процент абразивни добавки са непрактични за механична обработка по какъвто и да е метод.

Формоване и заваряване

UHMW-PE може да бъде горещо формован по време на работа, за да се направят прости завои и ъгли, които улесняват монтажа.Без значение кой метод е избран – горелка, електрически нагревател, фурна или вана – трябва да се внимава и да се положат всички усилия да не се прегрее материала.UHMW-PE, както всяка пластмаса, ще изгори при неподходящи условия.В допълнение, пълният цикъл на охлаждане ще бъде малко по-дълъг от цикъла на нагряване поради високите характеристики на задържане на топлина на UHMW-PE.Охлаждането не трябва да се случва върху бетонни или метални повърхности, тъй като процесът ще бъде твърде бърз и може да доведе до допълнително напрежение в материала.Допълнителна препоръка е да покриете материала с изолационно одеяло, направено от материал като фибростъкло.

Студеното формоване UHMW-PE често се използва, когато има нужда от напасване на криви и ъгли.Независимо дали се използва спирачна преса, валцуване, ръчно формоване или използване на болтове за изтегляне и формоване на детайла на място, ъгълът и кривите трябва да бъдат прегънати с до 75 до 100 процента, за да се компенсира пружиниращият ефект на UHMW-PE.Потенциалът за пукнатини от напрежение може да бъде намален чрез използване на листове 3/8” или по-тънки при студено формоване.

Заваряване с въртене или триене може да се постигне с помощта на стандартен машинен струг с 550 до 560 оборота в минута с възможност за спиране на въртенето в момента, в който се задейства спирачката, и метална опорна плоча от ¼” стомана с диаметър малко по-малък от фланеца OD.Този вид заварка се нуждае от 48 часа за пълно кристализиране, преди тръбата да може да бъде пусната в експлоатация.

Задната или горещата плоча за свързване на плоски листове в дълги парчета или рулони изисква използването на метален нагревателен инструмент, покрит с незалепващо средство, способно да достигне необходимата температура, за да доведе полимера до разтопено състояние.Този процес изисква използването на специално диво оборудване за постигане на еднакви заварки с якост между 85 и 100 процента от оригиналната якост на материала.

Лепила

Ниският коефициент на триене, непорестата повърхност на UHMW-PE затруднява всяко лепило да проникне в полимера и да образува връзка.Консултирайте се с вашия доставчик на лепило за препоръчителните процедури за залепване на UHMW-PE към различни субстрати, въпреки че за повечето приложения се препоръчват механични закопчалки.