Fremstilling og maskinering av UHMW-PE (stang og ark …)

Ultra-høymolekylær polyetylen (UHMWPE, UHMW) er en undergruppe av termoplastisk polyetylen.Også kjent som polyetylen med høy modul, (HMPE), …

Ultra High Molecular Weight polyethylene (UHMW-PE) er en teknisk termoplast med en molekylvekt på over 3,1 AMU (atommasseenheter).Den høye molekylvekten forbedrer en rekke viktige fysiske egenskaper, ikke minst av disse er enestående slitestyrke, høy slagstyrke og lav friksjonskoeffisient.I tillegg har polymeren god kjemisk motstand, utmerkede lyddempende egenskaper, overlegne dielektriske og elektriske isolerende egenskaper og den absorberer ikke fuktighet.

Disse egenskapene, i kombinasjon med enkel maskinering, gjør UHMW-PE, et kostnadseffektivt materiale som oppfyller FDA- og USDA-kravene for direkte matkontakt, det brukes mye i mat-, drikke-, medisinsk- og farmasøytisk industri.Den ikke-porøse kvaliteten til UHMW-PE hemmer veksten av sopp eller bakterier.UHMW-PE er også mye brukt i tekstil, kjemisk prosessering, tremasse og papir, gruvedrift, maritim, stål, vann- og kloakkbehandling, bulkmaterialhåndtering og landbruk.

UHMW-PE-egenskapene kan forbedres ved bruk av tilsetningsstoffer som fargestoffer, UV- og varmestabilisatorer, antistatiske midler, slitesterke fyllstoffer og friksjonsreduserende smøremidler.Metaller eller malmer kan brukes til å øke vekten og gjøre polymeren magnetisk detekterbar, mens andre fyllstoffer øker miljøets driftstemperatur.

Fordi UHME-PE er en semi-krystallinsk polymer, må den sintres ved enten komprimeringsstøping eller ramekstrudering.Gløding, før maskinering, hjelper til med å fjerne prosesseringsbelastningen forårsaket av sintring.Ferdige maskinerte deler kan også glødes, men slike deler må festes under kjøleprosessen for å tillate krymping under gløding.Grov bearbeiding bør utføres før spenningsavlastning, slik at dimensjonsendringer kan tilpasses under den endelige bearbeidingen.

Tilgjengelig i standard plater, stenger og rør for å produsere dimensjonsstabile deler, UHMW-PE kan sages, freses, dreies, høvles, bores eller stanses.Skjæreverktøy bør ha høye skråvinkler og tilstrekkelig skipsklaring for å forhindre tilstopping.Matingshastighetene bør være høye, slik at det tillates minimum tid for skjæreverktøyet til å varme opp materialet ved friksjon.Vær forsiktig med å holde verktøy skarpe fordi UHMW-PE raskt kan sløve verktøyets skjærekanter og forårsake forvrengning av delene.Høykvalitets overflatefinish kan oppnås ved å bruke riktig skjæreverktøy, selv om forsøk på å forbedre dårlige finisher ved filing eller sliping vanligvis vil føre til forverring av utseendet.

De fleste maskineringsprosesser har toleranser på mellom +/-.005 og +/-.010.Sagskjærestrimler til lengde vil imidlertid mer typisk være +/-.030 siden den ganske høye hastigheten for lineær termisk ekspansjon og sammentrekning UHMW-PE gjør lengden til et stykke sårbart for miljøendringer.

Maskineringsprosesser

Saging: For sirkelsaging gir kniver med karbidspiss det beste resultatet.Et blad med en diameter på 12-14” bør ha omtrent 24 tenner.Matehastigheter kan variere fra 10 til 40 fot per minutt.For båndsaging anbefales et blad med tre tenner per tomme, rakersett og positiv rakeangel.Matehastigheter varierer fra 10 til 40 fot per minutt.

Dreiing: Bruk høyhastighets stålverktøybits med 10" klaring foran og på siden og 15-30" rake.Det kreves lavere skjærehastigheter på mellom 600 og 1000 fot per minutt.Imidlertid er det ofte nødvendig å kjøre med høyere turtall for å holde spon unna maskinen.Skjærevæsker bør ikke være nødvendig, men et trykk med trykkluft vil noen ganger hjelpe til med å fjerne spon.Når du prøver å oppnå tette toleranser eller en svært tynnvegget del i UHMW-PE, maskin i passeringer.Fjern det meste av materialet på den første passeringen, og la deretter stykket sitte og hvile over natten.

Fresing: Kuttere designet for bearbeiding av aluminium gir de beste resultatene.Kuttehastighet på 600 til 1800 fot per minutt er foreslått, med en matehastighet på omtrent 0,01 tommer per omdreining.Fresebits fungerer godt for sporing og lett fresing.

Høvling: Trehøvler reduserer lett tykkelsen og tilpasser overflaten til UHMW-PE.En stiv maskin med skarpe kniver vil gi svært effektiv smuss og god overflatefinish.For å minimere potensialet for vridning ved maskinering av UHMW-PE, høvle halvparten av ønsket tykkelse fra hver side av arket.

Boring: Konvensjonelle høyhastighetsbor er tilstrekkelig for de fleste boreapplikasjoner.For optimal ytelse, bruk spesielle lavspiralbor med polerte riller.Boring av pilothull før du borer et stort hull anbefales ikke for UHMW-PE, fordi dets egenskaper får boret til å gripe og trekke seg inn i materialet.

Sliping/sliping: På grunn av UHMW-PEs slitebestandige egenskaper er sliping og sliping vanligvis ineffektive.Faktisk kan sliping føre til at materialet smelter og smøres, noe som resulterer i en tilstoppet slipeskive.

UHMW-PE modifisert med tilsetningsstoffer som glass eller metalliske oksider vil resultere i kortere verktøylevetid.Selv om karbidverktøy vil gi liv til verktøyet, krever det høyere hastigheter og matinger.Noen materialer med en svært høy prosentandel av slipende tilsetningsstoffer er upraktiske å bearbeide på noen måte.

Forming og sveising

UHMW-PE kan varmformes på jobben for å lage enkle bend og vinkler som letter installasjonen.Uansett hvilken metode som velges – lommelykt, elektrisk varmeovn, ovn eller badekar – bør det utvises forsiktighet og alt gjøres for ikke å overopphete materialet.UHMW-PE, som all plast, vil brenne under feil forhold.I tillegg vil hele kjølesyklusen være noe lengre enn oppvarmingssyklusen på grunn av UHMW-PEs høye varmeretensjonsegenskaper.Avkjøling bør ikke skje på betong- eller metalloverflater fordi prosessen vil være for rask og kan føre til ekstra belastning i materialet.En ekstra anbefaling er å dekke materialet med et isolasjonsteppe laget av et materiale som glassfiber.

Kalddannende UHMW-PE brukes ofte når det er behov for å tilpasse kurver og vinkler.Enten du bruker en bremsepresse, ruller, håndformer eller bruker bolter for å tegne og forme stykket på plass, må vinkelen og kurvene overbøyes med så mye som 75 til 100 prosent for å kompensere for tilbakefjæringseffekten til UHMW-PE.Potensialet for spenningssprekker kan reduseres ved å bruke ark 3/8” eller tynnere ved kaldforming.

Spinn- eller friksjonssveising kan oppnås ved bruk av en standard maskindreiebenk som er i stand til 550 til 560 rpm med evnen til å slutte å dreie i det øyeblikket bremsen aktiveres, og en metallstøtteplate av ¼" stål, med en diameter på litt mindre enn flensen OD.Denne typen sveis trenger 48 timers fullstendig krystallisering før røret kan tas i bruk.

Butt, eller varmeplate-villing for å sammenføye flate ark til lange stykker eller spoler, krever bruk av et metalloppvarmingsverktøy, belagt med et non-stick-middel, som kan nå den nødvendige temperaturen for å bringe polymeren til en smeltet tilstand.Denne prosessen krever bruk av spesielt villingsutstyr for å oppnå jevne sveiser med en styrke på mellom 85 og 100 prosent av den opprinnelige materialstyrken.

Lim

Den lave friksjonskoeffisienten, ikke-porøse overflaten til UHMW-PE gjør det vanskelig for noe lim å trenge inn i polymeren og danne en binding.Rådfør deg med limleverandøren for anbefalte prosedyrer for å lime UHMW-PE til ulike underlag, selv om mekaniske festemidler anbefales for de fleste bruksområder.