Механическая обработка термопластичных материалов может производиться любыми типами инструментов, которые используются для обрабатывания металлических или деревянных изделий. Под механической обработкой имеется в виду шлифовка и формовка.
Так как теплопроводность термопластов примерно в 100-1000 раз меньше, чем у металлов, для интенсивной обработки материала лучше применять высокую скорость резки с небольшой глубиной реза так, чтобы тепло от обработки отводилось со стружкой. Если же глубина захвата должна быть большой, стоит использовать дополнительное охлаждение, чтобы не допустить расплавления материала.
Внутреннее напряжение
Полимерные заготовки, которые производятся при помощи прессования или на экструдерах, имеют внутреннее напряжение различной степени из-за технологических условий или внешних воздействий. Для прямых заготовок с ровными формами обычно сумма напряжений равна нулю, но при механической обработке такой заготовки баланс напряжений может исчезнуть и заготовка начнет деформироваться.
Обработка нагревом
Внутреннее напряжение полимерных заготовок можно убрать, предварительно нагрев материал до температур немного ниже уровня затвердевания. Чем толще материал, тем дольше требуется нагревать заготовку. К примеру, термопластические заготовки с толщиной в 1 см рекомендуется нагревать около 2 часов. Также очень важным является последующее охлаждение материала, оно не должно быть слишком быстрым. Оптимальное время охлаждения должно быть примерно в три раза больше времени нагрева.
Типы обработки термопластов
Резка и распиловка
Для механической резки термопластичных материалов могут применяться скоростные пилы дискового и ленточного типа. Если зубья пилы немного разведены, поверхность резки будет очень чистой.
Полипропилен при резке характеризуется сильным заносом поверхности, поэтому для полипропилена нужно организовывать быстрое отведение стружки. Максимальное качество резки будет при использовании дисков для пилы с твердых сплавов, имеющих шаг зубьев не меньше 1,5 см.
Строгальные станки
Оборудование для строгания древесных материалов подходят также и для термопластичных пластиков. На качество обработки поверхности больше всего оказывает влияние скорость вращения инструмента, подача, угол торца и задней части резца.
Фрезерование
Во время произведения фрезеровочных работ с термопластами нужно оптимально выбирать размер получаемой стружки. Он должен быть таким, чтобы его можно было легко и быстро отводить. Рекомендуется выбрать быструю подачу при значительной глубине захвата с низкими оборотами.
Сверление
Спиральные сверла для термопласта могут применяться в большинстве случаев. Лишнее тепло от трения должно отводиться при охлаждении или со стружкой. Если глубина высверливания достаточно большая, нужно периодически производить извлечение сверла и убирать стружку.
Токарные станки
При токарной обработке термопластов нужно применять оборудование, которое специально настроено на работу с данным типом материала. Лучше использовать малые значения подачи при большой глубине захвата не менее 0,5 мм. Для термопластичных материалов чистая поверхность реза будет достигаться при использовании немного скругленных инструментов.
Склейка
Для лучшего склеивания термопластов нужно произвести предварительную обработку поверхности в месте склеивания. В качестве методов обработки используют обжиг пламенем, воздействие горячей хромосерной кислотой или удалением эл. заряда с поверхности. Из типов клея стоит выбирать контактный, адгезионный, двухкомпонентный, расплавляемый клей, а также полиуретан, эпоксидку или винильные кополимеры.
Горячее формование
Листы из термопласта удобно обрабатывать методом формования. По сути, это растягивание полимера, поэтому формовку часто называют технологией глубокого растяжения, хотя глубокое растяжение относится больше к металлургии, где края листа не закреплены, как в случае с формованием полимеров.
Для формования используют различные варианты термоформовочного или вакуумформовочного оборудования, при помощи которого можно получить изделия с различной толщиной стенок.
На качество формования оказывает влияние каждый из этапов процесса (нагрев, формовка и охлаждение), а также качество материала заголовки. Нагрев листа полимера перед формованием является наиболее важным процессом в формовке. Важно добиться равномерного прогрева всего листа термопласта, чтобы на готовом изделии не было брака. В равномерном прогреве заготовки помогают инфракрасные формовочные панели из керамических или кварцевых излучателей. Инфракрасные нагреватели помогают прогреть лист полимера не только сверху, ик лучи проникают внутрь заготовки на 2-3 мм.
При выборе инфракрасных панелей для термоформовочного оборудования нужно учитывать все особенности процесса формовки и свойства материала, из которого будут производиться изделия. Для постоянного нагрева стоит выбирать керамические инфракрасные панели, которые изготавливаются из инфракрасных керамических излучателей сферической или плоской формы. Для цикличного процесса нагрева лучше использовать инфракрасные панели из кварцевых трубчатых инфракрасных ТЭНов.
Для пластиковых листов с толщиной больше 2 мм нагрев следует производить с двух сторон заготовки.
После полного прогрева листа термопласта приступают к собственно формованию, которое может быть с вогнутыми или выпуклыми формами. Решение о том, какие типы форм лучше использовать, принимается на основе таких параметров, как распределение толщины материала на стенках формы, степень формирования граней.
После формовки заготовку нужно охладить, не снимая с формы. Это делается при помощи потока охлажденного воздуха, брызг водяных капель или форм охлаждения.
Печать и окрашивание
Для печати на поверхности термопластов потребуется дополнительная предварительная обработка материала. Это повысит активацию коронации поверхности и создаст поляризацию групп в верхних слоях. Окрашивание термопластов не рекомендуется, так как краска может трескаться на поверхности при растягивании.
Горячая штамповка
Термопласты хорошо поддаются штамповке, для нее не требуется никаких предварительных процедур обработки материала. При штамповке нужно четко регулировать время и температуру нагрева полимера, поэтому рекомендуется использовать плоские нагреватели со встроенной термопарой.
Сварка нагревателями
Для сваривания стыков полимерных листов из термопласта можно использовать тип сварки нагревательным элементом. При этом на качество шва влияют такие факторы, как температура нагревателя, длительность воздействия и давление. При стыковой сварке нагревательный элемент помещается между листами термопласта и равномерно прогревает обе заготовки.
Экструзионная сварка
Если нужно соединить детали из термопласта с толстыми стенками, нужно использовать экструзионный тип сваривания. Шов сварки при этом находится под постоянным потоком горячего воздуха. Для повышения качества сварки место стыков лучше предварительно обработать спиртом и немного исцарапать поверхность сварочного прутка.
Сам процесс экструзионной сварки состоит в подаче из экструдера расплавленного прутка пластика, который заливают в шов под давлением. Возможно несколько вариантов создания стыковочного шва.
Сварка горячим газом
При данном методе сваривания находящиеся под давлением заготовки из термопласта обдаются в месте стыка потоком горячего воздуха или другого газа. Нагрев воздуха сварочного фена происходит за счет подогрева электрических нагревательных элементов.
