docnoot_sliddele.pdf;Vogel&Noot sliddele
download 
Report Transcription
noot_sliddele.pdf;Vogel&Noot sliddele
Halvfabrikata Anbefalinger til spåntagende bearbejdning af teknisk plast halvfabrikata Indhold 4 5 6 6 Plastbearbejdning Forskelle mellem plast og metal Ekstruderingsteknologi Værktøj og maskiner 7 8 9 9 10 11 11 12 13 15 Spåntagende bearbejdning Savning Drejning Fræsning Boring Gevindskæring Høvling / Planering Slibning Overfladekvalitet, efterbearbejdning og afgratning Retningslinjer for spåntagning 16 Interview: Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH 18 Køling og køle-smøremidler 19 20 21 Afspænding Morfologiske forandringer og efterkrympning Dimensionsstabilitet 22 22 22 23 23 23 24 25 Produktgrupper og materialeegenskaber TECAFORM AH / AD, TECAPET, TECAPEEK TECAST T, TECAMID 6, TECAMID 66 TECANAT, TECASON, TECAPEI TECA-materialer med PTFE TECASINT Fiberforstærkede TECA-materialer Særligt om bearbejdning af TECATEC 26 26 26 27 Bearbejdningsfejl – årsager og løsninger Skæring og og savning Drejning og fræsning Boring Inddeling af kunststofferne (plasttyper) Højtemperatur plasttyper Konstruktionsplasttyper PI PEKEKK PEEK, PEK LCP, PP PES, PPSU PTFE S , PFA PEI, PSU ETFE , PCTFE PPP, PC-HT PV DF PC PA 6-3-T Standardplasttyper 300 °C PAI PA 46 PET, PBT PA 66 PA 6, PA 11, PA 12 POM PMP PPE mo d. PMMA PP PE PS, ABS , SAN Amorf Delkrystallinsk Polymerbetegnelse Ensinger-betegnelse Råstofgruppe PI TECASINT Polyimid PEEK TECAPEEK Polyetheretherketon PPS TECATRON Polyphenylensulfid PPSU TECASON P Polyphenylsulfon PES TECASON E Polyethersulfon PEI TECAPEI Polyetherimid PSU TECASON S Polysulfon PTFE TECAFLON PTFE Polytetrafluorethylen PVDF TECAFLON PVDF Polyvinylidenfluorid PA 6 C TECAST T Støbt Polyamid 6 PA 66 TECAMID 66 Polyamid 66 PA 6 TECAMID 6 Polyamid 6 PC TECANAT Polycarbonat (transparent) PBT TECADUR PBT Polybutylenterephthalat PET TECAPET Polyethylenterephthalat PPE TECANYL Polyphenylenether POM-C TECAFORM AH Polyoxymethylen copolymer POM-H TECAFORM AD Polyoxymethylen homopolymer PMP TECAFINE PMP Polymethylpenten (transparent) 150 °C 100 °C Temperatur ved vedvarende brug Plastbearbejdning Ved korrekt udført spåntagende teknisk bearbejdning kan der fremstilles dimensionsstabile, funktionelle og holdbare komponenter i plast. I begrebet „plastbearbejdning“ ligger der ofte, at alle plasttyper kan bearbejdes med de samme parametre og det samme værktøj. Ved metaller derimod taler man ikke om „metalbearbejdning“, over en bred kam idet der skelnes mellem aluminium, stål og rustfrit stål. Det gælder OGSÅ for plast, at der ved bearbejdningen skal tages hensyn til de enkelte materialers særlige egenskaber. 4 Plasttypernes specifikke egenskaber har en afgørende indflydelse på deres bearbejdelighed. Materialerne kan inddeles i forskellige grupper: ˌˌAmorf termoplast f.eks. TECASON, TECAPEI, TECANAT ˌˌDelkrystallinsk termoplast f.eks. TECAFORM, TECAPET, TECAPEEK ˌˌFiberforstærket termoplast f.eks. TECAPEEK PVX, TECAMID 6 GF30, TECAMID 66 CF20, TECADUR PBT GF30 ˌˌVævsforstærket termoplast f.eks. TECATEC PEEK CW50 ˌˌPTFE-modificeret termoplast f.eks. TECAPET TF, TECAPEEK TF10 blå Forskelle mellem plast og metal Plast har i forhold til metaller mange fordele, dog skal man også være opmærksom på visse begrænsninger. Grundlæggende anbefales anvendelse af plast på områder, hvor der primært kræves et gunstigt forhold mellem vægt og styrke. Plast er en løsning, hvis 2-3 af nedenstående egenskaber er påkrævet. Det kan være nødvendigt at redesigne komponenten for at kunne udnytte fordelene ved plast i forbindelse med substitution af andre materialer. pFordele i forhold til metal ˌˌLav densitet ˌˌGod støj- og vibrationsdæmpning ˌˌElektrisk isolering eller ledeevne ˌˌGod kemisk bestandighed ˌˌHøj grad af designfrihed ˌˌGennemtrængelighed for elektromagnetiske bølger ˌˌSærdeles korrosionsbestandig ˌˌTermisk isolering ˌˌBehov for brugsspecifikke modifikationer qBegrænsninger i forhold til metal ˌˌIkke udpræget termisk stabil ˌˌStørre varmeudvidelse ˌˌRingere mekaniske værdier ˌˌDårligere krybeegenskaber sMulige konsekvenser ved tilsidesættelse af bemærkninger ˌˌManglende varmeafledning under bearbejdning kan betyde et højt spændingsniveau i emnet, hvilket kan resultere i vridning eller brud. ˌˌManglende varmeafledning under bearbejdning, betyder at plastemnet udvider sig og at de ønskede tolerancer måske ikke kan overholdes. ˌˌUtilstrækkelig fiksering kan føre til deformeringer, eventuelt revner under bearbejdningen. De nævnte fordele og ulemper ved plast i forhold til metaller gør sig navnlig gældende ved den teknisk spåntagende bearbejdning. uAnbefalinger ˌˌGod varmeafledning, bedst via spånet Tilstrækkelig fiksering skal sikres sVærd at bemærke ˌˌGod termisk isolering ˌˌLav varmeledningsevne: I modsætning til metalbearbejdning, afledes varme kun betinget eller slet ikke via det emne som bearbejdes. ˌˌStørre varmeudvidelse end ved metal ˌˌGod fiksering og understøtning af plasten under bearbejdningen er afgørende for kvaliteten af det færdige emne For at skabe de bedste resultater ved plastbearbejdning, skal det afklares for hver plasttype, hvilke værktøjer og bearbejdningsparametre der sikrer optimale resultater. Udførlig information om bearbejdning af de enkelte plasttyper vil fremgå af de følgende sider. 5 Ekstruderingsteknologi Værktøjer og maskiner Fremstillingsmetoden, specielt ekstruderingen af halvfabrikata, indvirker på et materiales egenskaber og bearbejdelighed. Til den spåntagende bearbejdning af plast kan værktøj af solidt hårdmetal (VHM) på gængse maskiner til træ- og metalforarbejdning anvendes. Halvfabrikata af PTFE-kunststof eller polyimider kan fremstilles ved presning og sintring. En vigtig forarbejdningsteknologi for andre termoplastiske kunststoffer er ekstruderingsmetoden. Ved denne omformningsproces smeltes materialerne og komprimeres og homogeniseres over en snegl i en cylinder. Gennem det tryk, der opstår i cylinderen – via et passende værktøj – udledes et halvfabrikat i form af plader, rundstænger eller emnerør og kalibreres via et kølesystem. Værktøj med værktøjsægvinkel, som i aluminiumsforarbejdning, er principielt egnet, dog anbefales brug af særligt kunstofværktøj med en mere spids kilevinkel. Til bearbejdning af forstærkede plasttyper bør hårdmetalværktøj ikke anvendes på grund af de ringe standtider og den lange bearbejdningstid. Her anbefales brug af wolframcarbid-, keramik- eller diamantværktøj. Tilsvarende er hårdmetalbelagte savklinger ideelle til skæring af plast med rundsave. Ekstruderingsteknologiens indvirkninger ˌˌIndre spændinger ˌˌFiberorientering (såfremt til stede) Ensinger tilbyder en bred produktportefølje af halvfabrikata af konstruktions- og høj præstations plast. Materialer fra standard-plast området fuldender porteføljen. Alle disse materialer fremstilles således, at de kan bearbejdes optimalt ved spåntagende bearbejdning. uAnbefalinger ˌˌBrug af plastspecifikt værktøj ˌˌEgnet skærgeometri ˌˌSærdeles velskærpet værktøj Indre spændinger Det tryk, der opstår i ekstruderingsprocessen, bevirker en forskydnings- og flydebevægelse af plastsmeltemassen. Det halvfabrikat, der udledes via værktøjet, afkøles langsomt fra overfladelaget til centrum. Plastens ringe varmeledning giver variationer i afkølingshastigheden. Mens kantområderne allerede er stivnet, findes der stadig plastisk eller smeltet plast i centrum. Plast har materialetypiske krympeegenskaber. Under afkølingsfasen forhindrer det stivnede overfladelag det plastiske centrum i at krympe. Indvirkninger fra den teknologiske proces ˌˌIndre spændinger i centrum ˌˌHalvfabrikata er svære at bearbejde spåntagende hhHøj risiko for revner og udbrud Løsningsmulighed ˌˌMaterialespecifik efterhærdning / mellemhærdning hhtil minimering af spændinger (� s. 19) Afkoling sker udefra I centrum: Indre spændinger 6 Spåntagende bearbejdning Spåntagende bearbejdning (defineret iht. DIN 8580) er den hurtigste og mest økonomiske måde at fremstille præcise komponenter på, navnlig når det gælder små serier. Den spåntagende arbejdsmetode tillader meget snævre tolerancer. Ensinger har årtiers erfaring inden for spåntagende bearbejdning af konstruktions- og højpræstationsplast. Denne knowhow gør os i stand til selv at fremstille højpræcisionskomponenter af en lang række forskellige plasttyper. Vi står desuden gerne til rådighed med information om spåntagende videreforarbejdning af vore halvfabrikata eller om produkter, fremstillet ved sprøjtestøbning eller direkte presning. 7 Savning Rundsavning ˌˌFortrinsvis egnet til tilskæring af plader med lige skærekanter. ˌˌBordrundsave, med tilstrækkelig styrke, kan anvendes til lige snit af plader med en tykkelse på op til 100 mm. ˌˌSavklinger skal være af hårdmetal. ˌˌAnvendelse af en tilstrækkelig høj tilspænding samt en tilstrækkelig udlægning på klingen: hhfører til god spånafledning hhforhindrer, at savklingen ”klæber til materialet” hhforhindrer overophedning af plasten i savklingen hhgiver god skærekantkvalitet Hvilke savemetoder er mest velegnede til plast? Plast kan saves med såvel en bånd- som en rundsav. Hvad der er bedst, afhænger af formen på halvfabrikatet. Den største risiko ved bearbejdning af plast er opvarmning af værktøjet/savklingen og en hermed forbunden beskadigelse af plasten. Derfor skal en formålsegnet savklinge altid anvendes, alt efter form og materiale. uAnbefalinger ˌˌAnvendelse af formålsegnet opspændingsanordning: hhUndgåelse af vibrationer og dermed urene skærekanter, der kan føre til brud ˌˌVarmsavning af meget hårde og fiberforstærkede materialer (forvarmning til 80 – 120 °C) ˌˌWolframcarbid-savklinger er slidfaste og giver en optimal overfladekvalitet Sägen Båndsavning ˌˌSærligt velegnet til tilskæring af rundstænger og emnerør ˌˌBrug af støttekiler anbefales ˌˌDe anvendte savklinger skal være skarpe og tilstrækkeligt udlagte. Dette sikrer: hhGod spånafledning hhMinimal friktion mellem savklinge og materiale samt minimering af varmeakkumulering hhForhindrer blokering af savklingen. pFordele: ˌˌVarme, der opstår under savning, afledes fint over den lange savklinge. ˌˌBåndsave er meget alsidige i anvendelse til både lige, kontinuerlige og uregelmæssige snit. ˌˌgiver god skærekantskvalitet. t α α Frivinkel [°] γ Spånvinkel [°] t Tanddeling [mm] γ DetBohren vigtigste – kort fortalt β Ved savning af plast skal savklinger γ være udlagte og skarpe. φ α φ Fräsen α γ 8 Drejning Fræsning Plast kan bearbejdes på gængse drejebænke. De bedste resultater opnås dog ved brug af plastspecifikt værktøj. Plast kan fræses på almindelige bearbejdningscentre. Der skal anvendes værktøj med et tilstrækkeligt stort spånrum for at sikre en pålidelig spånafledning og undgå varmeakkumulering. Værktøj ˌˌBrug værktøj med små skæreradier ˌˌVed høje krav til overfladefinish, bruges bredt sletskær ˌˌTilstræb altid optimal opspænding / fiksering af emne ˌˌSpeciel skærpet geometri til afstikning ˌˌKnivlignende skærende værktøj ved fleksible / bøjelige emner ˌˌVendeskærsplatte med gunstige skæregeometrier ˌˌSlebne omkredse og polerede overflader pFordele: ˌˌOptimal, furefri overflade ˌˌMindsker materialeopbygning / stukning på emnet uAnbefalinger ˌˌVælg høje omdrejningstal ˌˌVælg en spåndybde på mindst 0,5 mm ˌˌBrug trykluft til køling i stedet for kølevand ˌˌBrug af brille på grund af plastens ringe stivhed: hhUnderstøtning af komponenten hhForhindrer udbøjning pFordele: ˌˌGod køling af materialet ˌˌFjernelse af den flydespån, der dannes ved nogle plasttyper. Forhindrer, at spån kommer i klemme og drejer med emnet rundt. Værktøj ˌˌEgnet til termoplast hhLanghulsfræser hhPlanfræser hhEndevalsefræser hhEnkeltsskærsværktøj hhIndskæringsværktøj pFordele: hhOptimal spåntagningsevne hhHøj overfladekvalitet kombineret med god spånafledning uAnbefalinger ˌˌHøje omdrejningstal og mellemstore tilspændinger. ˌˌSørg for god fastgøring: hhen god overfladekvalitet kan opnås med et hurtigt procesforløb og en høj spindelhastighed. ˌˌTynde emner kan fastgøres til fræseplanet ved hjælp af vacuum eller med dobbeltsidet klæbebånd. ˌˌTil plane overflader er endefræsning mere økonomisk end periferifræsning. ˌˌVed periferifræsning skal værktøjet ikke have mere end to skær, så svingninger forårsaget af skærantallet holdes nede og sikrer at spånrummene er store nok. Sådan fås bedre fræseoverflader Skærpning forhindrer scrap ˌˌVælg en lavere spånvinkel til overfladefræsning. ˌˌOptimal spåntagningsydelse og overfladekvalitet opnås med indskæringsværktøj. ˌˌModløbsfræsning er at foretrække frem for konventionel fræsning. Drejestål trimning 9 Boring Til boringer i plastdele skal vælges en plastegnet fremgangsmåde for at undgå defekter. Ellers er der risiko for udbrydninger, revner, overophedning eller dimensionsafvigelser i boringerne. Ved boring skal der frem for alt tages højde for plasts termisk isolerende karakteristik. Herved kan plast (delkrystallinske typer) meget hurtigt opbygge en varmeakkumulering under boreprocessen, især hvis boredybden er større end det dobbelte af diameteren. Dette kan føre til, at boret „spinner“, og der opstår en udvidelse indvendigt i materialet, som kan fremkalde trykspændinger i komponenten. Det er navnlig tilfældet ved boringer i kernen af afskårne rundstænger. Trykspændingerne kan blive så høje, at det kan føre til kraftig vridning, manglende dimensionsstabilitet eller endda revner, brud og bristninger i komponenterne/råemnerne. En materialeorienteret bearbejdning forebygger dette. Spændingskurve for stumpe bor Spændingskurve for skærpede bor Værktøj ˌˌFor det meste vil velskærpede HSS- eller VHM-bor af gængs type være tilstrækkelige ˌˌAnvend bor med skaftindsnævring (synkron boremaskine): hhReducer friktion og undgå varmeakkumulering uAnbefalinger ˌˌBrug af køle-smøremidler ˌˌHyppig udtrækning af boret: hhSpånfjernelse hhEkstra køling ˌˌUndgå manuel tilførsel: hhSikrer, at boret ikke sætter sig fast hhHindrer revnedannelse uAnbefalinger til huller med små bordiametre ( < 25 mm) ˌˌBrug af hurtiggående stålbor (VHM-bor) anbefales ˌˌBrug af et spiralbor med en snoningsvinkel på 12 – 25°: hhMeget glatte spiralgange hhUnderstøtning af spånafledning ˌˌHyppig udtrækning af boret (flygtig boring) hhOptimerer fjernelse af spån og forhindrer varmeakkumulering ˌˌVed tyndvæggede emner anbefales: hhHøj snithastighed hhHvis muligt vælg en neutral spånvinkel (0°); for at forhindre, at boret sætter sig fast i emnet, og dermed at udboringen udrives eller emnet trækkes op på boret. uAnbefalinger for boring af store diametre ( > 25 mm) ˌˌVed store udboringer skal foretages en forboring ˌˌForboringer må ikke have en diameter over 25 mm ˌˌHerefter udføres slutbearbejdning med indvendigt drejestål ˌˌBoringer i lange afskårne stænger må kun foretages fra en side ˌˌVed boring fra to sider, hvor boringerne mødes på midten (bilateral boring), opstår der ugunstige spændingsforhold, eventuelt revner ˌˌI helt særlige tilfælde / ved forstærkede materialer kan det være hensigtsmæssigt at udføre boringen på en komponent, der er forhåndsopvarmet til ca. 120 °C (opvarmningstid ca. 1 time pr. 10 mm tværsnit). hhFor at sikre målnøjagtighed skal slutbearbejdning ske efter at råemnet er helt afkølet. Det vigtigste – kort fortalt Boring skal ske med velskærpede bor. Undgå desuden for kraftig trykpåvirkning. 10 beln Gevindskæring Høvling / Planering Gevind i teknisk plast fremstilles bedst ved bearbejdning med overløbsstål, når det handler om ydergevind, og ved fræsning, når det handler om indergevind. Høvling og planering er spåntagende fremstillingsmetoder med geometrisk definerede skæreæg til fremstilling af plane flader, fordybninger (not) eller profiler (ved hjælp af formplanering). Værktøj ˌˌBrug af gevindstål. ˌˌTotandede overløbsstål forhindrer gratdannelse. ˌˌSkærebakker anbefales ikke, da gevindet kan blive ødelagt af efterskæring ved returløb. uAnbefalinger ˌˌSnittapper skal ofte være på overmål (materiale- og diameterafhængigt, vejledende værdi: 0,1 mm). ˌˌUndgå for store tilspændinger, så gevindet ikke klemmes. Fräshobeln Planeret overflade Planering De to metoder adskiller sig ved, at der ved høvling foregår en retlinjet afrømning hen over overfladen ved hjælp af et høvlejern. Ved planering derimod foregår overfladebearbejdningen ved hjælp af et skærehoved. Begge metoder egner sig godt til at fremstille plane eller jævne overflader på halvfabrikata. Forskellen ligger hovedsageligt i den varierende optiske overflade (overfladestruktur, glans). Høvling og planering hos Ensinger ˌˌEnsinger kan tilbyde både høvlet og planeret halvfabrikata via vores cut to size service. ˌˌPlader > 600 mm kan kun bearbejdes med planeringsmetoden. ˌˌPlader < 600 mm kan bearbejdes med begge metoder. ˌˌSmå tilskæringer bearbejdes ved hjælp af høvling. HobelnHøvlet overflade Hobeln Høvling 11 Slibning Sägen Ved slibning sker der en kontinuerlig spånaftagning på bearbejdningsfladerne gennem interaktionen mellem skære-, emne-, positionerings- og tilspændingsbevægelsen. Sliberesultatet påvirkes af ˌˌSlibemaskinen ˌˌdet anvendte værktøj ˌˌslibemidlet ˌˌslibeprocessens arbejdsparametre ˌˌdet materiale, der skal bearbejdes ˌˌhalvfabrikatets rundhed / rethed Særligt afgørende faktorer ved arbejdsparametrene er: ˌˌSnithastighed ˌˌTilspændingshastighed ˌˌPositionering ˌˌSidetilspænding 12 Ho Ved at indstille maskinen optimalt og vælge egnede parametre ud fra det pågældende materiale kan der opnås en meget god overfladekvalitet med små ruhedsdiametertolerancer op til h9, rundhed og rethed. Slibning hos Ensinger Via vores cut to size service kan vi tilbyde slebne rundstænger. Takket være en høj overfladekvalitet og små tolerancer kan slebne rundstænger nemt viderebearbejdes og egner sig til kontinuerlige fremstillingsmetoder (langdrejning). Schleifen Fo Overfladekvalitet, efterbearbejdning og afgratning For at opnå gode overfladekvaliteter skal der tages højde for følgende: Værktøj ˌˌDer skal anvendes værktøj, der er egnet til plast. ˌˌVærktøj skal altid være skarpt og glat (slebet skæræg). Stumpe skær kan føre til kraftig opvarmning, hvilket kan have vridning og varmeudvidelse til følge. ˌˌVærktøj skal have tilstrækkelig afstand, så kun skæræggen kommer i kontakt med plasten. Bearbejdningsmaskine ˌˌFejlfrie overflader af høj kvalitet kan kun laves med en vibrationssvag maskinkørsel. Materiale ˌˌBrug spændingssvagt afspændt materiale (halvfabrikata fra Ensinger er generelt afspændt til at være spændingssvagt). ˌˌVær opmærksom på plastens egenskaber (længdeudvidelse, ringe styrke, dårligt varmeledende). ˌˌPå grund af materialets ringe stivhed skal emnet understøttes tilstrækkeligt og ligge fladest muligt på den støttende overflade for at undgå toleranceafvigelser og deformation. Køling ˌˌBrug køle-smøremidler til processer, som fremkalder store varmemængder (f.eks. boring). ˌˌBrug egnede køle-smøremidler. uAnbefalinger ˌˌSpændingstryk må ikke være for høje, da der kan opstå deformeringer og aftryk på emnet. ˌˌVælg egnede parametre til bearbejdningsprocessen (� s. 15). ˌˌHold tilspændingen moderat. ˌˌVælg høje snithastigheder. ˌˌEn god spånafledning skal sikres, så værktøjet ikke blokeres. ˌˌSørg for en jævn spånaftagning på alle sider for at undgå vridning. 13 Afgratning Efter fræsning, slibning, boring, drejning eller gravering bliver der som regel et lille stykke af emnematerialet tilbage på emneoverfladerne og kanterne. Denne grat påvirker komponentens overfladekvalitet negativt. Gratdannelsen afhænger af forskellige parametre, navnlig ved plastbearbejdning. Værktøj ˌˌValg af materialespecifikt værktøj ˌˌVærktøjets tilstand: hhStumpt værktøj forårsager en højere varmeudvikling og højere gratdannelse. Materiale ˌˌPlast er en dårlig varmeleder: hhLokalt øgede temperaturer, reducering af stivhed og hårdhed hhSmeltegrat ˌˌBløde, seje kunststoffer ( f.eks. PE, PTFE, PA) er tilbøjelige til mere gratdannelse ˌˌHårde, stive materialer ( f.eks. PEEK, PPS, fiberforstærkede materialer) danner ikke så meget grat Bearbejdningsparametre ˌˌTilspænding ˌˌSnithastighed: hhHøjere tilspændinger og omdrejningstal fører til højere temperaturer hhKraftigere gratdannelse ˌˌSørg for tilstrækkelig køling Af ovennævnte grunde er det vigtigt at vælge et velegnet værktøj og finde frem til de passende parametre til hvert materiale for at opnå så gode og gratfrie overflader og kanter som muligt. Typiske afgratningsmetoder til teknisk plast Manuel afgratning ˌˌDen mest gængse afgratningsmetode ˌˌFleksibel, men arbejdskrævende ˌˌSamtidig sker visuel kontrol af komponenten Blæseafgratning Blæsning af abrasivt blæsemateriale på komponentens overflade ved hjælp af højtryk; gængse blæsemetoder er sand-, glaskugle-, soda-, tøris- og nøddeskalsblæsning. ˌˌOmfatter også overfladebehandling: hhAfglatning hhOpruning hhFjernelse af urenheder Kryogen afgratning Fjernelse af grater ved temperaturer omkring –195 °C ved blæsning eller tromling af komponenterne ˌˌHyppige kølemidler: flydende ilt, flydende kuldioxid, tøris ˌˌLave temperaturer tilfører materialet sprødhårde egenskaber Flammeafgratning Afgratning med åben ild ˌˌRisiko: Beskadigelse af komponenten grundet for høj opvarmning Varmluftafgratning Smeltning af graten under varmepåvirkning ˌˌMeget sikker metode, der er let at styre ˌˌUndgåelse af beskadigelse eller vridning af komponenten ved materialespecifik proces Infrarød afgratning Processen kan sammenlignes med varmluftafgratning, i stedet for varmluft benyttes en infrarød varmekilde Vibrationsafgratning (Trovalisering) / Glatslibning Behandling af komponenterne sammen med slibeskiverne i kar- eller rundvibratorer 14 Sägen Retningslinjer for spåntagning t α γ Savning Sägen γ Sägen β α Frivinkel [°] γ Spånvinkel [°] t Tanddeling [mm] t α Bohren Boring α Frivinkel [°] β Snoningsvinkel [°] γ Spånvinkel [°] φ φ Spidsvinkel [°] t α γ γ α φ Frivinkel Spånvinkel Snithastighed Tanddeling Tand- Snoningsantal vinkel Spidsvinkel TECAFINE PE, PP 20 – 30 2 – 5 500 3 – 8 Z2 25 90 TECAFINE PMP 20 – 30 2 – 5 500 3 – 8 Bohren Z2 α Z2 25 90 25 90 TECARAN ABS 15 – 30 0 – 5 300 TECANYL 15 – 30 5 – 8 TECAFORM AD, AH 20 – 30 α t γ 0 – 5 300 TECAMID, TECARIM, TECAST 20 – 30 TECADUR/TECAPET β 2 – 8 Sägen γ 3 – 8 β Z2 25 90 500 – 800 2 – 5 Z2 25 90 2 – 5 500 φ 3 – 8 Z2 25 90 15 – 30 5 – 8 300 3 – 8 Z2 25 90 TECANAT φ 15 – 30 5 – 8 300 3 – 8 Z2 25 α 90 TECAFLON PTFE, PVDF 20 – 30 5 – 8 300 2 – 5 Z2 25 90 TECAPEI 15 – 30 0 – 4 500 2 – 5 Z2 25 90 TECASON S, P, E 15 – 30 0 – 4 500 2 – 5 Z2 25 90 TECATRON 15 – 30 0 – 5 500 – 800 Z2 25 90 TECAPEEK 15 – 30 0 – 5 500 – 800 3 – 5 Fräsen TECATOR 15 – 30 0 – 3 800 – 900 5 – 10 γ0 – 3 800 – 900 3 – 4 Z2 γ25 15 – 30 γ 10 – 15 200 – 300 3 – 5 Z2 25 TECASINT Forstærkede TECA-produkter* * Forstærknings-/fyldstoffer: Glasfibre, glaskugler, kulfibre, mineralske fyldstoffer, grafit, glimmer, talkum, etc. γ α β α φ 3 – 5 Z2 Bohren φ α α γ χ α Frivinkel [°] γ Spånvinkel [°] α Z2 αχ 10 – 14 Opvarmning ved savning: Fra Ø 60 mm TECAPEEK GF/PVX, TECATRON GF/PVX α φFra Ø 80 mm TECAMID 66 GF, TECAPET, TECADUR PBT GF Fra Ø 100 mmTECAMID 6 GF, 66, 66 MH Fræsning γ γ 120 100 Drehen Drejning Fräsen Fræseretning: Modløb Tilspænding 50 – 150 0,1 – 0,3 Fräsen 0,1 – 0,3 Bohren 50 – 200 0,2 – 0,3 50 – 100 0,2 – 0,3 50 – 150 0,1 – 0,3 50 – 150 0,1 – 0,3 φ 50 – 100 0,2 – 0,3 50 – 100 0,2 – 0,3 150 – 200 0,1 – 0,3 20 – 80 0,1 – 0,3 20 – 80Drehen 0,1 – 0,3 50 – 200 0,1 – 0,3 Fräsen 50 – 200 0,1 – 0,3 80 – 100 0,02 – 0,1 80 – 100 0,02 – 0,1 80 – 100 0,1 – 0,3 50 – 150 Drehen χ Frivinkel γ α Frivinkel [°] γ Spånvinkel [°] χ Indstillingsvinkel [°] Spidsradien r skal være mindst 0,5 mm Indstillingsvinkel Snithastighed α op til 0,5 mm / tand Snithastighed 90 90 Tilspænding Opvarmning ved boring i centrum: Fra Ø 60 mm TECAPEEK GF/PVX, TECATRON GF/PVX Fra Ø 80 mm TECAMID 66 MH, 66 GF, TECAPET, TECADUR PBT GF Fra Ø 100 mmTECAMID 6 GF, 66, TECAM 6 MO, TECANYL GF γ Tilspændingen kan være Tandantal 25 25 Snithastighed Spånvinkel Tilspænding TECAFINE PE, PP Z1 – Z2 250 – 500 0,1 – 0,45 6 – 10 0 – 5 45 – 60 250 – 500 0,1 – 0,5 TECAFINE PMP Z1 – Z2 250 – 500 0,1 – 0,45 6 – 10 0 – 5 45 – 60 250 – 500 0,1 – 0,5 TECARAN ABS Z1 – Z2 300 – 500 0,1 – 0,45 5 – 15 25 – 30 15 200 – 500 0,2 – 0,5 TECANYL Z1 – Z2 300 0,15 – 0,5 5 – 10 6 – 8 45 – 60 300 0,1 – 0,5 TECAFORM AD, AH Z1 – Z2 300 0,15 – 0,5 6 – 8 0 – 5 45 – 60 300 – 600 0,1 – 0,4 TECAMID, TECARIM, TECAST χ Z1 – Z2 250 – 500 0,1 – 0,45 6 – 10 0 – 5 45 – 60 250 – 500 0,1 – 0,5 α Drehen TECADUR/TECAPET Z1 – Z2 γ 300 0,15 – 0,5 5 – 10 0 – 5 45 – 60 300 – 400 0,2 – 0,4 TECANAT Z1 – Z2 300 0,15 – 0,4 5 – 10 6 – 8 45 – 60 300 0,1 – 0,5 TECAFLON PTFE, PVDF Z1 – Z2 150 – 500 0,1 – 0,45 5 – 10 5 – 8 10 150 – 500 0,1 – 0,3 TECAPEI Z1 – Z2 250 – 500 0,1 – 0,45 10 0 45 – 60 350 – 400 0,1 – 0,3 TECASON S, P, E Z1 – Z2 250 – 500 0,1 – 0,45 6 0 45 – 60 350 – 400 0,1 – 0,3 TECATRON Z1 – Z2 250 – 500 0,1 – 0,45 6 0 – 5 45 – 60 250 – 500 0,1 – 0,5 TECAPEEK Z1 – Z2 250 – 500 0,1 – 0,45 6 – 8 0 – 5 45 – 60 250 – 500 0,1 – 0,5 TECATOR Z1 – Z2 60 – 100 0,05 – 0,35 6 – 8 0 – 5 7 – 10 100 – 120 0,05 – 0,08 TECASINT Z1 – Z2 90 – 100 0,05 – 0,35 2 – 5 0 – 5 7 – 10 100 – 120 0,05 – 0,08 Forstærkede TECA-produkter* Z1 – Z2 80 – 450 0,05 – 0,4 6 – 8 2 – 8 45 – 60 150 – 200 0,1 – 0,5 * Forstærknings-/fyldstoffer: Glasfibre, glaskugler, kulfibre, mineralske fyldstoffer, grafit, glimmer, talkum, etc. Forvarm materiale til 120 °C Pas på med kølemidler (spændingsrevnefølsomhed) 15 Interview med Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH Hvad beskæftiger virksomheden Hufschmied sig med? Hufschmied har specialiseret sig i udvikling og fremstilling af „spåntagende materialeoptimerede bearbejdningsværktøjer“ på plast- og komposit-området. Vores værktøj fremstilles på vores egen fabrik på 6-aksede CNC-slibecentre. Dette muliggør korte produktionstider fra forespørgsel til levering af værktøjet. Som udgangsmateriale finder hårdt metal og keramik af høj kvalitet anvendelse. Dissecoates efter kundens ønsker. Hvor meget erfaring har Hufschmied med plastbearbejdning? Hufschmied har været en aktør på markedet i mere end 25 år. Udviklingen indenfor plast finder sted løbende, måned for måned. Vores samarbejde med forskellige materialeproducenter og universiteter giver os adgang til nye materialeformer på et forholdsvis tidligt stadie. Disse bearbejdes så på vores eget forsøgslaboratorium. Det giver os mulighed for at yde vores kunder en rettidig support med hensyn til levering af 'skræddersyet' værktøj og koncipering af optimerede processer. Hvordan griber I de tekniske udfordringer an, som de nye materialer afstedkommer? Indtil nu har vi kunnet bearbejde enhver type plast, også selv om det til tider har været nødvendigt med flere optimeringer på værktøjet. Plasttyperne bliver mere og mere alsidige, hvilket kræver, at vi tilpasser værktøjsgeometrierne tilsvarende. Især ved „fyldte“ materialer er databladet en hjælp. Da vi ikke selv fremstiller plasten og heller ikke kan analysere den ned i detaljen, er vi henvist til denne information. Hvis rammebetingelserne, såsom maskine, opspænding, værktøj og parametre passer her, når vi ret hurtigt frem til det ønskede resultat. Alle vores forsøg samles og registreres i en vidensdatabase. Denne hjælper os i værktøjs- og procesudviklingen. 16 Procesudvikling Materiale Værktøj Maskine God / Profitabel komponent Programmering Omdrejningstal (maks. muligt) Værktøjsspændemiddel Hvilken filosofi følger I i plastbearbejdningen? Generelt tilpasser vi vores plastværktøj til tørbearbejdning. "Vådprocesser" er kun sjældent mulige: Anvendelsessituationen eller komponentbestemmelsen tillader det som oftest ikke. Additiver, som er indeholdt i alle køle-smøremidler, kan udløse uønskede reaktioner mellem plast og additiv. Vores værktøj er tilpasset til spåntagende bearbejdning med høj tilspænding. Via de høje tandtilspændinger opnår vi, at der næsten ikke afgives nogen varme til komponenten, idet spånen bortleder den. Disse parametertilpasninger gøres ofte hos kunden, da man gerne vil undgå at manglende erfaring med komponenten er årsag til fejl. Hvad er efter jeres mening de største problemer ved plastbearbejdning på dagens marked? Mange kunder er stadigvæk for fokuserede på den spåntagende metalbearbejdning. Det giver ofte problemer med ”indsmurte emner”, vridning, revne- eller gratdannelse. Især dannelsen af grat er et tema, der optager vores kunder, da fænomenet kræver enorme efterbearbejdningsressourcer. Ofte ændrer vi blot nogle få væsentlige småting i bearbejdningsprogrammet få at opnå en spåntagende bearbejdning, der ikke kræver efterbehandling. En del kunder ønsker et universelt værktøj, som størstedelen af komponenterne og materialerne kan bearbejdes med. Dette er desværre sjældent muligt, da forskellige materialer også kræver forskellige værktøjsgeometrier. Værktøjet skal – netop ved High-End-anvendelse – være tilpasset materialet og komponenten. Kun herved er en processikker og omkostningseffektiv bearbejdning mulig. Hvilke plasttyper er det efter jeres mening særligt kritisk at foretage spåntagende bearbejdning på, og hvilke kan man bearbejde uden betænkeligheder? Plast, der er fyldt med kul- eller glasfibre, er helt klart krævende. Efterhånden finder også plasttyper med keramiske fyldstoffer stadig mere anvendelse. Disse kan være en udfordring for værktøjet. Men hvis vi ved, hvad materialet indeholder, kan vi tilpasse bearbejdningen. Materialer såsom PE, POM, PC og PTFE kan bearbejdes uden større problemer med det rigtige værktøj, de rigtige parametre og en god maskine. Men rammebetingelserne skal også passe ned i detaljen. Har I en særlig anbefaling til, hvordan man finder frem til den optimale metode til spåntagende bearbejdning af plast? Jeg skal i hvert fald vide, hvordan maskinen arbejder. Hvordan vil den kunne håndtere små radier eller hurtige tilspændinger? Hvis værktøjet står fast, kan værktøjet defineres på grundlag af tegningen, de disponible omdrejningstal, tilspændinger og emnets opspænding. Programmerne tilpasses, så snart værktøjet er defineret. Basisværdier kan findes på vores hjemmeside www.hufschmied.net. Derudover er modløbet altid et stort tema. Mange programmerer – som alment kendt fra stålbearbejdning – maskinen i modsat rotation og har følgende store problemer med gratdannelse og dårlig overflade finish. Findes der brancher, hvor der skal tages højde for særlige forhold ved plastbearbejdningen? Hver branche har sine egne betingelser, som vi må indstilles os efter. For eksempel på det medikotekniske område. Her vil der oftest være tale om en tør bearbejdning. Desuden skal der her som regel også fremstilles meget små komponenter. Dette kræver for det meste specielt værktøj. Her arbejder vi ofte med mikrobor og ekstreme skærelængder. På glideflader skal der fremstilles overflader med en meget lille overfladeruhed. En lille fordel er at emnerne bliver som oftest produceret på højpræcisionsmaskiner. På baggrund af hvilke egenskaber finder I frem til plastens bearbejdelighed? For i et vist omfang at kunne afgrænse bearbejdeligheden skal vi som regel bruge følgende oplysninger: ˌˌEn så nøjagtig materialeidentifikation som mulig ˌˌEr materialet fyldt eller på anden måde modificeret? ˌˌKommer materialet fra en stang eller en plade? ˌˌHvordan skal slutproduktet se ud? ˌˌHvilken maskine rådes der over? ˌˌHvordan foregår opspændingen af arbejdsemnet? På grundlag af disse oplysninger vil det så eventuelt være muligt at finde frem til bearbejdeligheden. Vi kører også gerne tests på vores egne maskiner. Dertil udarbejdes en testprotokol med parametre, billeder og en demonstrationsvideo. Over hvilke parametre kan bearbejdningsprocesser optimeres? Som allerede nævnt er følgende parametre vigtige for en god bearbejdning: ˌˌOmdrejningstal ˌˌTandtilspænding ˌˌSpænding af arbejdsemne og værktøj ˌˌLige- og modløb ˌˌKøling ˌˌProgramstruktur Det vigtigste parameter er dog det spåntagende værktøj. Temperatur Elasticitetstemperatur Bearbejdningstemperatur Omdrejningstal tProblemzone Spåntagende •Gratdannelse bearbejdning mulig, dog kun •Fræsebrud med begrænsede tilspæn dinger Høje tilspændinger ved høje omdrejningstal • Økonomisk Holger Werz' (Ensinger GmbH) samtale med Ralph Hufschmied og Nabil Khairallah (Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH). 17 Køle og køle-smøremidler Ved tekniske plasttyper går trenden i retning af tørbearbejdning. Da der efterhånden er indsamlet omfattende erfaringsmateriale på dette område, kan der ofte ses bort fra brug af køle-smøremidler. Undtagelser for termoplastiske bearbejdningsprocesser er: ˌˌDybe boringer ˌˌGevindskæring ˌˌSavning ved forstærkede materialer Ved anvendelse af en kølet skæreflade er det muligt at forbedre plastdelenes overfladekvaliteter og tolerancer samt at opnå højere tilspændinger og dermed kortere bearbejdningstider. Spåntagende bearbejdning med køling Hvis bearbejdning skal ske med køling, anbefales ˌˌkøling via spån ˌˌbrug af komprimeret luft hhFordel: Køling, samtidig med at spån fjernes fra arbejdsområdet ˌˌBrug af vandopløselige køle-smøremidler ˌˌAlmindelige boremulsioner og skæreolier er ligeledes mulige. Påføring ved sprøjtetåge og trykluft er meget effektive metoder. Spåntagende bearbejdning af amorfe plasttyper ˌˌIngen brug af køle-smøremidler, da materialerne kan udvikle spændingsrevner. ˌˌHvis køling er absolut nødvendig: hhKøle-smøremidlet skal straks efter bearbejdning fjernes fra komponenterne med isopropanol eller rent vand hhBrug egnede køle-smøremidler ˌˌRent vand ˌˌTrykluft ˌˌSpecielle smøremidler: Information om egnede smøremidler kan fås hos leverandøren af kølesmøremidlet 18 pFordele ved tørbearbejdning ˌˌIngen rester fra mediet på komponenten hhHensigtsmæssigt for komponenter inden for medikoteknikken eller på levnedsmiddelområdet (ingen migration) hhPåvirkninger af materialet fra køle-smøremidlet kan udelukkes (opsvulmen, dimensionsforandring, spændingsrevner, … ). hhIngen vekselvirkning med materialet hhFejlvurdering / -behandling ved operatøren er udelukket sVigtigt ˌˌNavnlig ved tørbearbejdning er en god varmeafledning afgørende! Det vigtigste – kort fortalt Generelt anbefales tørbearbejdning ved hjælp af varmeafledning via spånet. Afspænding Afspændingsproces Afspænding er en varmebehandling af halvfabrikata, støbte dele eller færdigvarer. Produkterne varmes langsomt og jævnt op til et materialespecifikt defineret temperaturniveau. Derpå følger en periode, afhængigt af materialetykkelsen, hvor formstykket gennemvarmes. Herefter skal materialet langsomt og jævnt køles ned til rumtemperatur igen. Reducering af spændinger ved afspænding ˌˌResidualspændinger, som er opstået under fremstillings- eller forarbejdningsprocessen, kan i vidt omfang reduceres gennem afspænding ˌˌØger materialernes krystallinitet hhOptimer mekaniske materiale værdier ˌˌDannelse af ensartet krystallinsk struktur i materialerne ˌˌDelvis forbedring af kemikaliebestandigheden ˌˌReduktion af tendens til vridning samt dimensionsforandringer (under eller efter bearbejdningen) ˌˌVarig forbedring af dimensionsstabiliteten Mellemafspænding Det kan være hensigtsmæssigt ved bearbejdningen at underkaste kritiske komponenter en mellemliggende afspænding. Dette gælder især, ˌˌhvis der kræves snævre tolerancer. ˌˌhvis der skal fremstilles komponenter, som på grund af deres form (asymmetri, indsnævringer af tværsnit, lommer eller udhulninger) har udpræget tilbøjelighed til at kaste sig ˌˌved fiberforstærkede/fyldte materialer (fiberorienteringen kan forstærke vridning) hhbearbejdningsprocessen kan føre til, at komponenten udsættes for yderligere forøgede spændinger. ˌˌved brug af stumpt eller uegnet værktøj, hvilket kan skabe spænding ˌˌOverdreven varmeindførsel i komponenten – frembragt ved uegnede hastigheder og tilspændingsfrekvenser ˌˌved høj bearbejdningsvolumen – især ved ensidet bearbejdning Hos Ensinger gennemgår halvfabrikata en afspændingsproces efter produktionen. Dette sikrer, at det materiale, I modtager, forbliver dimensionsstabilt under og efter bearbejdningsprocessen, samtidigt med at det giver en lettere spåntagende bearbejdning Materiale Polymer betegnelse Opvarmning TECASINT PI 2 t. op til 160 °C Hold Afkøling 6 t. op til 280 °C 2 t. ved 160 °C / 10 t. ved 280 °C med 20 °C pr. time op til 40 °C TECAPEEK PEEK 3 t. op til 120 °C 4 t. op til 220 °C 1,5 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECATRON PPS 3 t. op til 120 °C 4 t. op til 220 °C 1,5 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECASON E PES 3 t. op til 100 °C 4 t. op til 200 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECASON P PPSU 3 t. op til 100 °C 4 t. op til 200 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECASON S PSU 3 t. op til 100 °C 3 t. op til 165 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECAFLON PVDF PVDF 3 t. op til 90 °C 3 t. op til 150 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECANAT PC 3 t. op til 80 °C 3 t. op til 130 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECAPET PET 3 t. op til 100 °C 4 t. op til 180 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECADUR PBT GF30 PBT 3 t. op til 100 °C 4 t. op til 180 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECAMID 6 PA6 3 t. op til 90 °C 3 t. op til 160 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECAMID 66 PA66 3 t. op til 100 °C 4 t. op til 180 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECAFORM AH POM-C 3 t. op til 90 °C 3 t. op til 155 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C TECAFORM AD POM-H 3 t. op til 90 °C 3 t. op til 160 °C 1 t. pr. cm vægtykkelse med 20 °C pr. time op til 40 °C * Ved maksimal temperatur, hvis ikke andet er angivet. 19 Gennem et mellemliggende afspændingstrin kan spændinger og risikoen for vridning reduceres. For at kunne overholde de krævede mål og tolerancer vær da opmærksom på: ˌˌKomponenter skal præbearbejdes groft (skrubning), bibehold overmål, inden det mellemliggende afspændingsstrin, da afspænding kan medføre, at komponenterne krymper en anelse. ˌˌDen endelige dimensionering af delen skal først foretages efter afspænding. ˌˌKomponenten skal støttes godt af under den mellemliggende afspænding: hhUndgå vridning under afspænding Typisk afspændingscyklus Temperatur [°C] Varighed [h] t1 t2 t3 t4 Opvarm ningstid Holdetid Afkølingstid Efterholdetid Temperatur ovn Temperatur i centrum af halvfabrikatet / det præfabrikerede element Morfologiforandring og efterkrympning Varmebehandling af plast har altid direkte indvirkninger til følge. Varme føres ind i materialet ved: ˌˌAfspænding ˌˌSpåntagende bearbejdningsproces (friktionsvarme) ˌˌAnvendelse (brugstemperatur, sterilisation ved overhedet damp) Delkrystallinsk plast ˌˌAfspændingsproces fører til udligning af materialeegenskaberne hhForøgelse af krystallingraden hhOptimering af de mekaniske egenskaber hhForbedring af dimensionsstabiliteten hhForbedring af kemikaliebestandigheden ˌˌSpåntagende bearbejdning kan føre til lokale overophedninger grundet friktionsvarme: hhStrukturforandring hhEfterkrympning ˌˌSærligt kritisk er her TECAFORM hh Usagkyndig udført bearbejdning kan føre til, at komponenten deformeres eller kaster sig. Amorfe plasttyper ˌˌer ikke så kritiske med hensyn til efterkrympning og vridning Eksempel på vridningsproblematikken ved ensidet bearbejdning 1. Gul = den flade, der skal bearbejdes 2. Gult område blev fjernet • Vridning Det vigtigste – kort fortalt Afspænding fører til maksimal grad af dimensions stabilitet og mindsker spændingsniveauet. Ved amorfe materialer nedsætter varmebehandlingen desuden følsomheden overfor spændingsrevner. 20 Dimensionsstabilitet / Målnøjagtighed Dimensionsstabiliteten skal der tages højde for, som systemparameter i ethvert procestrin – fra fremstillingen af plasthalvfabrikatet til det endelige anvendelsesformål. Der findes forskellige årsager, som kan påvirke en komponents målnøjagtighed. Fugtoptagelse ˌˌPlasttyper med lille fugtoptag er almindeligvis meget dimensionsstabile. Eksempler: TECAFORM AH / AD, TECAPET, TECATRON, TECAPEEK hhkan realiseres med snævre tolerancer ˌˌPlasttyper med højt fugtoptag har en mærkbar indflydelse på dimensionsstabiliteten. Eksempler: TECAMID, TECAST hhFugtoptagelse / -afgivelse fører til, at materialet svulmer op eller skrumper. hhKonditionering før bearbejdningen kan eventuelt anbefales Spændingsrelaksation ˌˌVed rumtemperatur har indvendige eller „frosne“ spændinger til dels ingen eller kun ringe indflydelse på det præfabrikerede emnes målnøjagtighed under bearbejdningen. hhDimensionsstabilt præfabrikeret emne. ˌˌVed opbevaring eller under anvendelse kan de „indfrosne“ spændinger blive reduceret hhdimensionsforandring. ˌˌSærlig kritisk er anvendelse af emnet ved øgede temperaturer: hhSpændinger kan reduceres meget pludseligt. hhDeformeringer, vridning eller i værste fald spændingsrevner under anvendelsen af det præfabrikerede element. hhDelkrystallinsk termoplast viser høj efterkrympning (op til ~1,0 – 2,5 %) og er mere kritisk i forhold til vridning. hhAmorf termoplast har mere moderate efterkrympningsegenskaber (~0,3 – 0,7 %) og er mere dimensionsstabilt end delkrystallinsk termoplast. ˌˌVær opmærksom på en markant højere grad af varmeudvidelse (sammenlignet med metal). uAnbefalinger til bearbejdning ˌˌDer skal sørges for god varmeafledning, så lokale opvarmninger undgås. ˌˌVed høje bearbejdningsvolumener kan det anbefales, at gennemføre en mellemliggende afspænding for at mindske spændinger. ˌˌPlasttyper kræver en større fremstillingstolerance end metaller. ˌˌFor at undgå deformering må der ikke anlægges for høje spændkræfter. ˌˌIsær ved fiberforstærkede materialer skal man være opmærksom på komponentens position i halvfabrikatet (bemærk ekstruderingsretningen). ˌˌVed spåntagende bearbejdning skal der vælges en komponentoptimeret metode. Varmeindførsel ˌˌKritisk er alle processer, hvor der opstår varme i materialet hhEksempel: Afspænding, spåntagende bearbejdning, anvendelse ved højere temperaturer, sterilisation ˌˌTemperaturer over glasovergangstemperaturen bevirker en strukturforandring og dermed en efterkrympning efter fornyet afkøling. hhKrympning og vridning viser sig særligt ved asymmetriske komponentgeometrier 21 Produktgrupper og materialeegenskaber TECAFORM AH / AD, TECAPET, TECAPEEK Delkrystallinske, uforstærkede materialer TECAFORM AH / AD, TECAPET og TECAPEEK er meget dimensionsstabile materialer med afbalancerede mekaniske egenskaber. Disse materialer er meget bearbejdelige og har grundlæggende tendens til korte spån. De kan bearbejdes med meget høj positionering og høje tilspændinger. Varmeindførslen skal dog være så moderat som mulig under bearbejdningen, da især TECAFORM og TECAPET udviser en høj efterkrympningsevne med op til ~2,5 %, hvorved vridning kan indtræde ved lokale overophedninger. Ved ovennævnte materialer kan der med optimerede bearbejdningsparametre opnås en meget lav grad af overfladeruhed. TECAST T, TECAMID 6, TECAMID 66 Uforstærkede polyamider TECAST T, TECAMID 6 og TECAMID 66 er materialer på polyamidbasis. I modsætning til de førnævnte materialer skal man ved polyamider være opmærksom på, at disse fra naturen af har sprødhårde egenskaber, man taler også om „sprøjtefrisk“ tilstand. På grund af deres kemiske struktur er polyamiderne dog tilbøjelige til at optage fugt – en egenskab, der tilfører dem den fine balance mellem sejhed og styrke. Fugtoptag via overfladen fører, ved små dimensioner i halvfabrikata og komponenter, til en næsten konstant fugtfordeling hen over tværsnittet. Ved større dimensioner i halvfabrikata (navnlig ved rundstænger / plader med en diameter / vægtykkelse fra 100 mm og opefter) aftager fugtandelen udefra og ind. I de mest ugunstige tilfælde har centret en sprødhård karakter, mens randområderne er seje. Med den interne spænding, som oparbejdes ved ekstruderingen, giver maskinbearbejdningen en vis risiko for dannelse af spændingsrevner ved bearbejdningen. Man skal endvidere være opmærksom på, at fugtoptag har en moderat opsvulmning af materialet til følge. Denne opsvulmning skal der tages højde for ved bearbejdning og design af komponenter af polyamid. Halvfabrikatets fugtoptag (konditionering) spiller en væsentlig rolle ved bearbejdningen. Specielt tyndvæggede komponenter (op til ~ 10 mm) kan optage op til 3 % fugt. Som tommelfingerregel gælder: ˌˌEt fugtoptag på 3 % bevirker en dimensionsforandring på ca. 0,5 % ! Spåntagende bearbejdning af TECAST T ˌˌTendens til korte spån ˌˌEr derfor særdeles bearbejdelig Spåntagende bearbejdning af TECAMID 6 og TECAMID 66 ˌˌDannelse af flydespån ˌˌHyppigere fjernelse af spånene fra værktøjet / emnet kan være nødvendig. ˌˌVigtigt for at generere spån, der brydes så korte som muligt, og undgå forstyrrelser i processen: hhAnvend ideelle bearbejdningsparametre hhVælg egnet værktøj Ved større dimensioner ( f.eks. rundstænger > 100 mm og plader med en tykkelse > 80 mm) anbefaler vi generelt, at emnet forvarmes til 80 – 120 °C samtidigt med en centernær spåntagende bearbejdning, for at undgå spændingsrevner under bearbejdningen. Det vigtigste – kort fortalt Materialerne skal så vidt muligt bearbejdes tørt. Hvis brug af køle-smøremidler er absolut nødvendigt, skal komponenten renses godt i umiddelbar forlængelse heraf. 22 TECANAT, TECASON, TECAPEI Amorf termoplast TECANAT, TECASON og TECAPEI er amorfe materialer. Disse materialer er meget følsomme over for spændingsrevner ved kontakt med aggressive medier såsom olier og fedt. Også køle-smøremidler indeholder ofte medier som kan give spændinger i materialet. Derfor skal der ved spåntagende bearbejdning af disse materialer så vidt muligt undgås køle-smøremidler. Brug om nødvendigt et vandbaeret kølemiddel. Ligeledes skal bearbejdningsparametrene vælges materialespecifikt. ˌˌIkke for høje tilspændinger ˌˌUndgå for høje tryk ˌˌUndgå for høje spændkræfter ˌˌVælg hellere høje omdrejningstal ˌˌAnvend formålsegnet, skarpt værktøj sBemærk ved konstruktionsdesigns ˌˌUndgå forskydningskræfter (konstruktionsmæssigt og ved bearbejdningen) ˌˌKanter / Geometrier skal designes materialespecifikt (design med en lille radius for inderkanter, hvis muligt) Under hensyntagen til de egnede bearbejdningsparametre kan der med disse materialer fremstilles præfabrikerede elementer, der er meget dimensionsstabile og med meget snævre tolerancer. TECA-materialer med PTFE Materialer med tilsætning af PTFE ( f.eks. TECAFLON PTFE, TECAPEEK TF, TECAPEEK PVX, TECATRON PVX, TECAPET TF, TECAFORM AD AF) har ofte en anelse ringere mekanisk styrke. ˌˌUndgå, at fræseren efterskærer hhFører ligeledes til mere ru overflade ˌˌEn yderligere „efterskæringsproces“ kan være nødvendig for at afglatte "pigge" til den ønskede overfladekvalitet ˌˌOfte er også afgratning nødvendigt Vælg formålsegnede spændkræfter for at undgå overtrykning af komponenten, så målfastheden mistes. TECASINT Polyimidprodukter fremstillet ved sintringsproces TECASINT-produktgrupperne 1000, 2000, 3000, 4000 og 5000 kan bearbejdes tørt eller vådt på gængse metalbearbejdningsmaskiner. sAnbefalinger Værktøj ˌˌBrug af hårdmetalsværktøj ˌˌVærktøj med værktøjsægvinkel som ved aluminiumsbearbejdning er velegnet ˌˌTil højfyldte TECASINT-produkter med glasfibre eller glaskugler skal benyttes værktøj med diamant- eller keramikbestykning Bearbejdning ˌˌHøje snithastigheder og moderate tilspændinger kombineret med tørbearbejdning forbedrer resultatet ˌˌVådbearbejdning øger skæretrykket og fremmer gratdannelsen, men anbefales for at forlænge værktøjets standtid ˌˌMedløbsfræsning for at undgå udbrydninger ˌˌMellemliggende afspænding er ofte ikke nødvendig sPå grund af polyimiders øgede fugtoptag, tilrådes det at indsvejse disse dele i en lukket vakuumfolie. Denne åbnes først umiddelbart inden anvendelsen for at undgå målforandringer forårsaget af fugtoptagelse ved dele, der er af ekstra høj kvalitet. sPå grund af PTFE indholdet, skal der tages højde for følgende ved bearbejdningen: ˌˌMaterialer har tilbøjelighed til fræse-efterløb hhOverfladeruheden tiltager markant (hårdannelse, spidser, ru overflade) 23 Fiberforstærkede TECA-materialer Fiberforstærkede materialer indeholder alle former for fibre. Vores fokus er her de glasfiberforstærkede og de kulfiberforstærkede produkter. Eksempelvis: TECAPEEK GF30, TECAPEEK CF30, TECAPEEK PVX, TECATRON GF40, TECTRON PVX, TECAMID 66 GF30, TECAMID 66 CF20. uAnbefalinger Værktøj ˌˌBrug under alle omstændigheder hårdmetalsværktøj (VHM) eller endnu bedre polykrystallinsk diamantværktøj (PKD) ˌˌDet anvendte værktøj skal være godt skærpet ˌˌJævnlig kontrol af værktøjet på grund af materialernes abrasive virkning hhLængere standtider hhUndgå for høje temperaturer Spænding af halvfabrikataene ˌˌIndspænding i ekstruderingsretningen (højeste trykstyrke) ˌˌBrug af så ringe spændkræfter som muligt hhImødegåelse af udbøjning og bøjespænding hhReducerer vridning og risikoen for spændingsrevner i komponenten Forvarmning ˌˌForvarmning af halvfabrikataene kan anbefales for den videre bearbejdning: hhHøjere materialesejhed i varm tilstand ˌˌTil det varmes halvfabrikata moderat op ˌˌVi anbefaler en varmefrekvens på 20 °C pr. time op til 80 – 120 °C. ˌˌFor en ensartet temperaturfordeling i halvfabrikatets tværsnit anbefaler vi tillige en holdetid på mindst 1 time pr. 10 mm vægtykkelse. ˌˌVed denne temperatur skal halvfabrikatet præbearbejdes med overmål. ˌˌSlutfremstilling skal ske efter afkøling til rumtemperatur ˌˌVærktøjet skal ligeledes varmes op før bearbejdningen hhImødegåelse af varmeafledning fra materialet 24 Bearbejdning ˌˌKantzoner på begge sider af halvfabrikatet overfræses: hhIdeelt med en maks. spåndybde på 0,5 mm pr. overfræsning hhGiver en mere homogen spændingsfordeling i halvfabrikatet hhFører til bedre komponentkvalitet Eksempel Eksempelvis anbefaler vi til et færdigt mål på 25 mm., anvendelse af en 30 mm. tyk plade, der skal overfræses 2 mm. i begge sider inden den spåntagende bearbejdning. I dette tilfælde skal pladen vendes flere gange, og der skal aftages maks. 0,5 mm. pr. arbejdsgang. Ideelt set finder dette forarbejde sted på et forvarmet halvfabrikat. Bagefter foretages slutbearbejdningen på det afkølede, forhåndsbearbejdede produkt. Denne proces garanterer en optimal komponentkvalitet med ringe spændinger og kun lidt vridning på komponenten. Det vigtigste – kort fortalt For længere værktøjsstandtider og dimensionsstabilitet anbefales brug af hårdmetal- eller PKD-værktøj til fiberforstærkede materialer. Særlig egenskab TECATEC Komposit TECATEC er et komposit på basis af et polyaryletherketon med 50 resp. 60 % vægtandel af kulfibervæv. Det gør spåntagende bearbejdning af TECATEC væsentligt mere omkostningskrævende end bearbejdning af kortfiberforstærkede produkter. På grund af materialets lagstruktur kan en usagkyndig udført bearbejdning have forskellige følger: ˌˌSkærekantudbrydninger ˌˌDelamineringer ˌˌUdtrævlinger ˌˌFiberudbrydninger Derfor skal der for dette materiale foretages en specifik bearbejdning. Denne skal defineres for hvert enkelt tilfælde, afhængigt af det enkelte komponent. Udlægning i halvfabrikatet TECATEC's egnethed til en bestemt anvendelse og kvaliteten af det præfabrikerede element afhænger først og fremmest af komponentens position i halvfabrikatet. Det er vigtigt allerede i udviklingsfasen at tage højde for fibervævets orientering, navnlig med henblik på belastningssituationen (træk, tryk, bøjning) og en senere spåntagende bearbejdning. Spåntagende værktøj og værktøjsmaterialer For længere standtider i forhold til HSS- eller hårdmetalsværktøj anbefaler vi brug af ˌˌPKD-værktøj (polykrystallinsk diamant) ˌˌKeramikværktøj ˌˌTitanbelagt værktøj ˌˌVærktøj med funktionel belægning (plasmateknologi) Ud over de længere standtider hjælper dette værktøj til at minimere tilspændingskræfterne betydeligt, hvis de også konciperes tilsvarende materialespecifikt. ˌˌVælg moderat skærskarphed. ˌˌFind frem til en god balance mellem overfladekvaliteten (med meget skarpe skær) og værktøjets standtid (mere stumpt skær). ˌˌFræsergeometrien skal dimensioneres således, at fibrene kappes, ellers er der risiko for fiberudtrævlinger. ˌˌPå grund af kulfibrenes høje abrasivitet skal man ved TECATEC-halvfabrikata være opmærksom på, at værktøjet skal udskiftes regelmæssigt. hhImødegåelse af for høj varmeindførsel og vridning som følge af stumpt værktøj Bearbejdning ˌˌUdbrydninger og gratdannelse under den spåntagende bearbejdningsproces parallelt med fibervævet er forbundet med en større risiko end en bearbejdning lodret i forhold til fibervævet. ˌˌTil snævre tolerancer kan komponenterne også tempereres ad flere omgange under fremstillingen. ˌˌPå grund af en relativ god varmeledning som følge af den høje fiberandel kan der forventes en god varmefordeling i arbejdsemnet. Derfor anbefaler vi, at materialet bearbejdes tørt. Bearbejdnings- og værktøjsparametre Vi anbefaler at være opmærksom på følgende parametre: ˌˌUndgå høje tilspændingskræfter ˌˌVælg en meget høj spidsvinkel (150 – 180°) ˌˌIndstil meget moderate tilspændinger (ca. < 0,05 mm/min.) ˌˌVælg høje snithastigheder (ca. 300 – 400 m/min.) Informationerne er ment som en umiddelbar hjælp til spåntagende bearbejdning af TECATEC, mere udførlige oplysninger afhænger af det enkelte tilfælde. 25 Bearbejdningsfejl – årsager og løsninger Skæring og savning Drejning og fræsning Problem Problem Årsager Varmsmeltede overflader ˌˌStumpt værktøj ˌˌUtilstrækkeligt sideslør / -frigang ˌˌUtilstrækkelig kølemiddeltilførsel Ru overflade ˌˌTilspænding for høj ˌˌVærktøj ikke skærpet korrekt ˌˌSkæræggen ikke finslebet (honet) Spiralmærker Varmsmeltede overflader ˌˌStumpt værktøj eller afsatsfriktion ˌˌUtilstrækkeligt sideslør / -frigang ˌˌTilspændingsfrekvens for lav ˌˌSpindelhastighed for høj Ru overflade ˌˌTilspænding for høj ˌˌForkert frivinkel ˌˌSkarpt punkt på værktøjet (let ˌˌVærktøj skarver imod ved afrundede fræsere nødvendig) ˌˌVærktøj ikke monteret i centrum tilbagetræk ˌˌGrat på værktøjet Konkave og konvekse overflader ˌˌSpidsvinkel for stor ˌˌVærktøj ikke lodret i forhold Grater på skærehjørnerne ˌˌIngen plads foran skærediameter ˌˌStumpt værktøj ˌˌUtilstrækkeligt sideslør / -frigang ˌˌIngen indgangsvinkel på værktøj Revner eller splinter på hjørnerne ˌˌFor megen positiv hældning Rufling ˌˌFor kraftig afrundede fræsere til spindel ˌˌVærktøj afledes ˌˌTilspænding for høj ˌˌVærktøj monteret over eller under centrum Fremspring eller grater i enden af skærefladen ˌˌSpidsvinkel ikke stor nok ˌˌStumpt værktøj ˌˌTilspænding for høj Grater på udvendig diameter ˌˌStumpt værktøj ˌˌIngen plads foran skærediameter Årsager på værktøj ˌˌVærktøj ikke fremført rigtigt (værktøj slår for hårdt ind på materialet) ˌˌStumpt værktøj ˌˌVærktøj monteret under centrum ˌˌSkarpt punkt på værktøjet (let afrundede fræsere nødvendig) på værktøjet ˌˌVærktøj ikke monteret tilstrækkeligt fast ˌˌMateriale ikke ført godt nok ˌˌSkærebredde for stor (brug 2 snit) 26 Boring Problem Indsnævrende borehuller Årsager Problem ˌˌBor ikke slebet korrekt ˌˌUtilstrækkeligt slør / frigang ˌˌFor høj tilspænding Ukoncentriske borehuller Rufling ˌˌFor meget slør / frigang ˌˌFor lav tilspænding ˌˌBorfremspring for stort ˌˌFor stor hældning Føringsmærker eller spirallinjer på inderdia meteren ˌˌFor høj tilspænding ˌˌBor ikke centreret ˌˌBorspids ikke i centrum Overdimensionerede borehuller ˌˌBorspids ikke i centrum ˌˌFor tykke borkerner ˌˌUtilstrækkeligt slør / frigang ˌˌFor høj tilspænding ˌˌBorspidsvinkel for stor ˌˌFor høj tilspænding ˌˌSpindelhastighed for lav ˌˌBor trænger for langt ind i næste del Forbrændt eller ˌˌBrug af uegnede bor smeltet overflade ˌˌBor ikke slebet korrekt ˌˌFor lav tilspænding ˌˌStumpt bor ˌˌFor tykke borkerner Overfladesplinter ˌˌFor høj tilspænding ˌˌSlør / frigang for stor ˌˌFor stor hældning Årsager ˌˌAfskæringsværktøj efterlader fremspring, som afleder boret ˌˌFor tykke borkerner ˌˌBorhastighed for høj ved start ˌˌBor ikke indspændt centreret ˌˌBor ikke skærpet korrekt Grat ved afskæring ˌˌStumpt skæreværktøj ˌˌBor går ikke helt gennem komponenten Bor bliver hurtigt sløvt ˌˌTilspænding for lav ˌˌSpindelhastighed for lav ˌˌUtilstrækkelig smøring via køling Underdimensio- ˌˌStumpt bor nerede borehuller ˌˌFor meget slør / frigang ˌˌBorspidsvinkel for lille Det vigtigste – kort fortald Yderligere tekniske spørgsmål kan rettes til vores tekniske rådgivning: på tlf. +45 7810 4410 27 Ensinger Tyskland Ensinger globalt Ensinger GmbH Rudolf-Diesel-Straße 8 71154 Nufringen Tel. +49 7032 819 0 Fax +49 7032 819 100 www.ensinger-online.com Brasilien Ensinger Indústria de Plásticos Técnicos Ltda. Av. São Borja 3185 93.032-000 São Leopoldo-RS Tel. +55 51 35798800 Fax +55 51 35882804 www.ensinger.com.br Japan Ensinger Japan Co., Ltd. 3-5-1, Rinkaicho, Edogawa-ku, Tokyo 134-0086, Japan Tel. +81 3 5878 1903 Fax +81 3 5878 1904 www.ensinger.jp Spanien Ensinger S.A. Girona, 21-27 08120 La Llagosta Barcelona Tel. +34 93 5745726 Fax +34 93 5742730 www.ensinger.es Danmark Ensinger Danmark A/S Rugvænget 6B 4100 Ringsted Tel. +45 7810 4410 Fax +45 7810 4420 www.ensinger.dk Kina Ensinger (China) Co., Ltd. 1F, Building A3 No. 1528 Gumei Road Shanghai 200233 P.R.China Tel. +86 21 52285111 Fax +86 21 52285222 www.ensinger-china.com Storbritannien Ensinger Limited Wilfried Way Tonyrefail Mid Glamorgan CF39 8JQ Tel. +44 1443 678400 Fax +44 1443 675777 www.ensinger.co.uk Ensinger GmbH Wilfried-Ensinger-Straße 1 93413 Cham Tel. +49 9971 396 0 Fax +49 9971 396 570 www.ensinger-online.com Ensinger GmbH Borsigstraße 7 59609 Anröchte Tel. +49 2947 9722 0 Fax +49 2947 9722 77 www.ensinger-online.com Ensinger GmbH Mooswiesen 13 88214 Ravensburg Tel. +49 751 35452 0 Fax +49 751 35452 22 www.thermix.de Frankrig Ensinger France S.A.R.L. ZAC les Batterses ZI Nord 01700 Beynost Tel. +33 4 78554574 Fax +33 4 78556841 www.ensinger.fr Indien Ensinger India Engineering Plastics Private Ltd. R.K Plaza, Survey No. 206/3 Plot No. 17, Lohgaon, Viman Nagar 411 014 Pune Tel. +91 20 2674 1033 Fax +91 20 2674 1001 www.ensinger.in Italien Ensinger Italia S.r.l. Via Franco Tosi 1/3 20020 Olcella di Busto Garolfo Tel. +39 0331 568348 Fax +39 0331 567822 www.ensinger.it Østrig Ensinger Sintimid GmbH Werkstraße 3 4860 Lenzing Tel. +43 7672 7012800 Fax +43 7672 96865 www.ensinger-sintimid.at Polen Ensinger Polska Sp. z o.o. ul. Geodetów 2 64-100 Leszno Tel. +48 65 5295810 Fax +48 65 5295811 www.ensinger.pl Singapore Ensinger International GmbH (Singapore Branch) 63 Hillview Avenue # 04-07 Lam Soon Industrial Building Singapore 669569 Tel. +65 65524177 Fax +65 65525177 www.ensinger.com.sg Sverige Ensinger Sweden AB Stenvretsgatan 5 SE-749 40 Enköping Tel. +46 171 477 050 Fax +46 171 440 418 www.ensinger.se Tjekkiet Ensinger s.r.o. Prùmyslová 991 P.O. Box 15 33441 Dobřany Tel. +420 37 7972056 Fax +420 37 7972059 www.ensinger.cz USA Ensinger Inc. 365 Meadowlands Boulevard Washington, PA 15301 Tel. +1 724 746 6050 Fax +1 724 746 9209 www.ensinger-inc.com Termoplastisk konstruktionsplast og højpræstationsplast (HPP) fra Ensinger benyttes i dag inden for næsten alle vigtige industribrancher. Ofte efter at have fortrængt klassiske materialer – grundet økonomiske og ydelsesmæssige fordele. www.ensinger.dk 04/13 E9911075A004DK Ensinger GmbH Mercedesstraße 21 72108 Rottenburg a. N. Tel. +49 7457 9467 100 Fax +49 7457 9467 122 www.ensinger-online.com
