Guia de peritos para o mecanizado de precisão de polímeros UHMW

Ao projetar poleas de alto desempenho que exigem resistência excepcional ao desgaste, baixo atrito e propriedades de peso leve,O polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE) é frequentemente a escolha de material idealNo entanto, os relatórios generalizados sobre as suas dificuldades de usinagem podem fazer pensar até mesmo os engenheiros experientes.Este guia abrangente examina as características de usinagem do UHMWPE e fornece soluções acionáveis para a selecção de ferramentas, parâmetros de corte e otimização do processo.

UHMWPE é um plástico termoplástico de engenharia com características de desempenho excepcionais.e resistência à corrosão química, tornando-o ideal para rolamentos, trilhos, engrenagens e vedações.

Contudo, a usinagem de UHMWPE apresenta desafios únicos:

• Baixo ponto de fusão e baixa condutividade térmica:O acúmulo de calor durante a usinagem pode causar suavização, deformação ou até fusão do material, comprometendo a precisão e o acabamento da superfície.
• Modulo elástico baixo:A rigidez limitada do material leva à deformação sob forças de corte, resultando em imprecisões dimensionais.
• Alta ductilidade:Produz chips longos e contínuos que podem envolver ferramentas e peças de trabalho, criando riscos de segurança e reduzindo a eficiência.

A escolha adequada das ferramentas é fundamental para o sucesso da usinagem de UHMWPE:

• Materiais para ferramentas:Ferramentas de aço de alta velocidade (HSS) são comumente recomendadas devido à sua dureza e resistência ao desgaste. Ferramentas de carburo também podem ser eficazes quando apresentam arestas afiadas e boa dissipação de calor.
• Geometria da ferramenta:
  • Grandes ângulos positivos de rasteamento (10°-20°) reduzem as forças de corte e a deformação do material, melhorando a evacuação de lascas
  • Ângulos de relevo substanciais (8°-15°) minimizam o atrito entre ferramenta e peça e reduzem as temperaturas de corte
  • Mantenha as bordas afiadas para evitar a força excessiva e a rugosidade da superfície
  • Espaços amplos para as fichas evitam o emaranhamento das fichas em torno de ferramentas e peças de trabalho

Parâmetros de corte ideais para controlar a temperatura, minimizar a deformação e maximizar a eficiência:

• Velocidade de corte150-300 m/min (velocidades mais elevadas reduzem o tempo e a temperatura de corte)
• Taxa de alimentação:0.05-0.15 mm/rpm (alimentações mais baixas melhoram o acabamento da superfície)
• Profundidade de corte:0.5-1,5 mm (cortes mais rasas reduzem as forças e o calor)
• Refrigerador:Fluidos de arrefecimento à base de água ou ar comprimido para controlar eficazmente a temperatura

Estratégias de usinagem adicionais para UHMWPE:

• Empresa:Usar uniformemente distribuído força de aperto com mandíbulas macias para evitar a deformação
• Perfuração:Empregar pedaços afiados com taxas de alimentação reduzidas; considerar brocas de passo ou reamers para furos de precisão
• Giração:Implementar quebra-chips ou remoção de chips frequentes para evitar o emaranhamento
• Moagem:Preferir a fresagem de escalada para reduzir as forças de corte
• Descascamento:Usar raspadores afiados com pressão controlada para remover borbulhas macias
• Expansão térmica:Máquina em ambientes de temperatura controlada e permitir correção dimensional

Para aplicações em que o UHMWPE se mostre demasiado desafiador, considere:

• POM (Delrin):Excelente maquinariabilidade com boa rigidez e resistência química
• De fibras sintéticas:Alta resistência e tenacidade, embora propenso a absorção de umidade
• Policarbonato (PC):Alta resistência e transparência, mas resistência ao desgaste limitada

Para uma poleia OD × 40mm ID × 20mm UHMWPE de espessura de 80 mm:

1. Preparar o material UHMWPE ligeiramente maior do que as dimensões finais
2. Cortes em bruto com serra de banda ou EDM de arame
3. Gira a OD para 80 mm (200 m/min, 0,1 mm/rev, 1 mm DOC)
4. Identificação do furo a 40 mm (os mesmos parâmetros)
5. Face até espessura de 20 mm (200 m/min, 0,1 mm/rev, 0,5 mm DOC)
6. Remova as borras com raspadores afiados

Embora o UHMWPE apresente desafios distintos de usinagem, a seleção adequada de ferramentas, parâmetros otimizados e técnicas adequadas permitem a produção bem-sucedida de componentes de alta qualidade.Os engenheiros devem avaliar cuidadosamente as características de processamento do UHMWPE em relação aos requisitos do projeto, considerando materiais alternativos, se necessário.Esta orientação técnica fornece aos fabricantes os conhecimentos necessários para aproveitar eficazmente as propriedades excepcionais do UHMWPE, superando simultaneamente as suas dificuldades de usinagem..