Κατασκευή και κατεργασία UHMW-PE (Rod & Sheet…)

Το πολυαιθυλένιο εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους (UHMWPE, UHMW) είναι ένα υποσύνολο του θερμοπλαστικού πολυαιθυλενίου.Επίσης γνωστό ως πολυαιθυλένιο υψηλού συντελεστή, (HMPE),…

Το πολυαιθυλένιο Ultra High Molecular Weight (UHMW-PE) είναι ένα θερμοπλαστικό μηχανικής με μοριακό βάρος μεγαλύτερο από 3,1 AMUs (μονάδες ατομικής μάζας).Το υψηλό μοριακό βάρος ενισχύει μια σειρά από σημαντικές φυσικές ιδιότητες, μεταξύ των οποίων η εξαιρετική αντοχή στην τριβή, η υψηλή αντοχή σε κρούση και ο χαμηλός συντελεστής τριβής.Επιπλέον, το πολυμερές έχει καλή χημική αντοχή, εξαιρετικά χαρακτηριστικά απόσβεσης ήχου, ανώτερες διηλεκτρικές και ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες και δεν απορροφά την υγρασία.

Αυτές οι ιδιότητες, σε συνδυασμό με την ευκολία κατεργασίας, καθιστούν το UHMW-PE, ένα οικονομικά αποδοτικό υλικό που πληροί τις απαιτήσεις του FDA και του USDA για άμεση επαφή με τα τρόφιμα, και χρησιμοποιείται εκτενώς στη βιομηχανία τροφίμων, ποτών, ιατρικής και φαρμακευτικής βιομηχανίας.Η μη πορώδης ποιότητα του UHMW-PE αναστέλλει την ανάπτυξη μυκήτων ή βακτηρίων.Το UHMW-PE χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στις βιομηχανίες κλωστοϋφαντουργίας, χημικής επεξεργασίας, χαρτοπολτού και χαρτιού, εξόρυξης, ναυτιλίας, χάλυβα, επεξεργασίας νερού και λυμάτων, χειρισμού υλικών χύδην και γεωργίας.

Οι ιδιότητες UHMW-PE μπορούν να βελτιωθούν με τη χρήση πρόσθετων όπως χρωστικές, σταθεροποιητές UV και θερμότητας, αντιστατικούς παράγοντες, ανθεκτικά στη φθορά πληρωτικά υλικά και λιπαντικά μείωσης της τριβής.Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέταλλα ή μεταλλεύματα για να αυξήσουν το βάρος και να κάνουν το πολυμερές μαγνητικά ανιχνεύσιμο, ενώ άλλα πληρωτικά αυξάνουν τη θερμοκρασία λειτουργίας του περιβάλλοντος.

Επειδή το UHME-PE είναι ένα ημι-κρυσταλλικό πολυμερές, πρέπει να πυροσυσσωματωθεί είτε με χύτευση με συμπίεση είτε με εξώθηση εμβόλου.Η ανόπτηση, πριν από τη μηχανική κατεργασία, βοηθά στην απομάκρυνση της πίεσης επεξεργασίας που προκαλείται από τη σύντηξη.Τα τελικά επεξεργασμένα εξαρτήματα μπορούν επίσης να ανόπτονται, αλλά αυτά τα εξαρτήματα πρέπει να στερεώνονται κατά τη διαδικασία ψύξης για να επιτρέπεται η συρρίκνωση κατά τη διάρκεια της ανόπτησης.Η ακατέργαστη μηχανική κατεργασία θα πρέπει να γίνει πριν από την ανακούφιση από την πίεση, ώστε οι αλλαγές διαστάσεων να μπορούν να προσαρμοστούν κατά τη διάρκεια της τελικής κατεργασίας.

Διαθέσιμο σε τυπικά φύλλα, ράβδους και σωλήνες για την παραγωγή σταθερών διαστάσεων εξαρτημάτων, το UHMW-PE μπορεί να πριονιστεί, να φρεζάρει, να περιστραφεί, να πλανιστεί, να τρυπηθεί ή να τρυπηθεί.Τα εργαλεία κοπής θα πρέπει να έχουν υψηλές γωνίες κλίσης και επαρκή απόσταση από το πλοίο για την αποφυγή απόφραξης.Οι ρυθμοί τροφοδοσίας πρέπει να είναι υψηλοί, ώστε να επιτρέπεται ο ελάχιστος χρόνος για το κοπτικό εργαλείο να θερμάνει το υλικό με τριβή.Πρέπει να δίνεται προσοχή ώστε τα εργαλεία να διατηρούνται αιχμηρά, επειδή το UHMW-PE μπορεί να θαμπώσει γρήγορα τις κοπτικές άκρες του εργαλείου, προκαλώντας παραμόρφωση εξαρτημάτων.Υψηλής ποιότητας φινιρίσματα επιφανειών μπορούν να επιτευχθούν με τη χρήση κατάλληλων εργαλείων κοπής, αν και οι προσπάθειες βελτίωσης των κακών φινιρισμάτων με λιμάρισμα ή τρίψιμο γενικά θα οδηγήσουν σε επιδείνωση της εμφάνισης.

Οι περισσότερες διαδικασίες κατεργασίας έχουν ανοχές μεταξύ +/-.005 και +/-.010.Οι λωρίδες κοπής πριονιού σε μήκος, ωστόσο, θα ήταν πιο τυπικά +/-,030, καθώς ο αρκετά υψηλός ρυθμός γραμμικής θερμικής διαστολής και συστολής UHMW-PE καθιστά το μήκος ενός τεμαχίου ευάλωτο στις περιβαλλοντικές αλλαγές.

Διαδικασίες Μηχανικής

Πριόνισμα: Για κυκλικό πριόνισμα, οι λεπίδες με καρβίδιο δίνουν τα καλύτερα αποτελέσματα.Μια λεπίδα διαμέτρου 12-14" πρέπει να έχει περίπου 24 δόντια.Οι ταχύτητες τροφοδοσίας μπορεί να κυμαίνονται από 10 έως 40 πόδια ανά λεπτό.Για πριόνισμα με λωρίδες λεπίδας με τρία δόντια ανά ίντσα, συνιστάται σετ ρακόρ και θετικός άγγελος γκανιότας.Οι ταχύτητες τροφοδοσίας κυμαίνονται από 10 έως 40 πόδια ανά λεπτό.

Τόρνευση: Χρησιμοποιήστε μεταλλικές μύτες εργαλείων υψηλής ταχύτητας με διάκενο 10” μπροστά και στο πλάι και τσουγκράνα 15-30”.Απαιτούνται χαμηλότερες ταχύτητες κοπής μεταξύ 600 και 1.000 πόδια ανά λεπτό.Ωστόσο, είναι συχνά απαραίτητο να τρέχετε σε υψηλότερες στροφές για να κρατήσετε τα τσιπ μακριά από το μηχάνημα.Τα υγρά κοπής δεν θα πρέπει να είναι απαραίτητα, αλλά μια έκρηξη πεπιεσμένου αέρα μερικές φορές βοηθά στην αφαίρεση των τσιπς.Όταν προσπαθείτε να επιτύχετε κοντινές ανοχές ή ένα τμήμα με πολύ λεπτό τοίχωμα σε UHMW-PE, η μηχανή περνάει.Αφαιρέστε το μεγαλύτερο μέρος του υλικού στο πρώτο πέρασμα, στη συνέχεια αφήστε το κομμάτι να καθίσει και να ξεκουραστεί όλη τη νύχτα.

Φρέζα: Οι κόφτες που έχουν σχεδιαστεί για κατεργασία αλουμινίου δίνουν τα καλύτερα αποτελέσματα.Προτείνεται ταχύτητα κοπής 600 έως 1.800 πόδια ανά λεπτό, με ρυθμό τροφοδοσίας περίπου 0,01 ίντσες ανά περιστροφή.Τα κομμάτια δρομολογητή λειτουργούν καλά για σχισμές και ελαφριά φρεζάρισμα.

Πλάνισμα: Οι ξύλινες μηχανές μειώνουν εύκολα το πάχος και διορθώνουν την επιφάνεια του UHMW-PE.Ένα άκαμπτο μηχάνημα με αιχμηρές λεπίδες θα δώσει πολύ αποτελεσματική αφαίρεση αποθέματος και καλό φινίρισμα επιφάνειας.Για να ελαχιστοποιήσετε την πιθανότητα παραμόρφωσης κατά την κατεργασία UHMW-PE, απλώστε το μισό του επιθυμητού πάχους από κάθε πλευρά του φύλλου.

Διάτρηση: Τα συμβατικά τρυπάνια υψηλής ταχύτητας είναι επαρκή για τις περισσότερες εφαρμογές γεώτρησης.Για βέλτιστη απόδοση, χρησιμοποιήστε ειδικά τρυπάνια χαμηλής έλικας με γυαλισμένα φλάουτα.Η διάνοιξη πιλοτικών οπών πριν από τη διάνοιξη μιας μεγάλης τρύπας δεν συνιστάται για το UHMW-PE, επειδή οι ιδιότητές του προκαλούν το τρυπάνι να αρπάξει και να τραβήξει τον εαυτό του μέσα στο υλικό.

Τρίψιμο/Λίψιμο: Λόγω των ανθεκτικών στην τριβή ιδιοτήτων του UHMW-PE, η λείανση και το τρίψιμο είναι συνήθως αναποτελεσματικά.Στην πραγματικότητα, το τρίψιμο μπορεί να προκαλέσει την τήξη και την κηλίδα του υλικού, με αποτέλεσμα να βουλώσει ο τροχός λείανσης.

Το UHMW-PE τροποποιημένο με πρόσθετα όπως γυαλί ή μεταλλικά οξείδια θα έχει ως αποτέλεσμα μικρότερη διάρκεια ζωής του εργαλείου.Αν και τα εργαλεία καρβιδίου θα προσθέσουν ζωή στο εργαλείο, απαιτεί υψηλότερες ταχύτητες και τροφοδοσίες.Ορισμένα υλικά με πολύ υψηλό ποσοστό λειαντικών προσθέτων δεν είναι πρακτικά στη μηχανική κατεργασία με οποιαδήποτε μέθοδο.

Μορφοποίηση και Συγκόλληση

Το UHMW-PE μπορεί να διαμορφωθεί εν θερμώ κατά την εργασία για να κάνει απλές στροφές και γωνίες που διευκολύνουν την εγκατάσταση.Ανεξάρτητα από το ποια μέθοδος επιλέγεται – φακός, ηλεκτρική θερμάστρα, φούρνος ή μπανιέρα – θα πρέπει να δίνεται προσοχή και να καταβάλλεται κάθε δυνατή προσπάθεια για να μην υπερθερμανθεί το υλικό.Το UHMW-PE, όπως κάθε πλαστικό, θα καεί κάτω από ακατάλληλες συνθήκες.Επιπλέον, ο πλήρης κύκλος ψύξης θα είναι κάπως μεγαλύτερος από τον κύκλο θέρμανσης λόγω των υψηλών χαρακτηριστικών διατήρησης θερμότητας του UHMW-PE.Η ψύξη δεν πρέπει να συμβαίνει σε επιφάνειες από σκυρόδεμα ή μεταλλικές επιφάνειες γιατί η διαδικασία θα είναι πολύ γρήγορη και μπορεί να προκαλέσει πρόσθετη πίεση στο υλικό.Μια επιπλέον σύσταση είναι να καλύψετε το υλικό με μια μονωτική κουβέρτα κατασκευασμένη από υλικό όπως το fiberglass.

Το UHMW-PE ψυχρής διαμόρφωσης χρησιμοποιείται συχνά όταν υπάρχει ανάγκη προσαρμογής καμπυλών και γωνιών.Είτε χρησιμοποιείτε πρέσα φρένων, κύλιση, διαμόρφωση με το χέρι ή χρησιμοποιώντας μπουλόνια για να τραβήξετε και να διαμορφώσετε το κομμάτι στη θέση του, η γωνία και οι καμπύλες πρέπει να κάμπτονται υπερβολικά έως και 75 έως 100 τοις εκατό για να αντισταθμιστεί το εφέ ελατηρίου του UHMW-PE.Η πιθανότητα ρωγμών λόγω τάσης μπορεί να μειωθεί με τη χρήση φύλλων 3/8” ή λεπτότερων όταν σχηματίζονται ψυχρά.

Η συγκόλληση με περιστροφή ή τριβή μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας έναν τυπικό τόρνο μηχανής ικανό από 550 έως 560 σ.α.λ. με δυνατότητα διακοπής της περιστροφής τη στιγμή που εφαρμόζεται το φρένο και μια μεταλλική πλάκα εφεδρικής από χάλυβα ¼", με διάμετρο ελαφρώς μικρότερη από τη φλάντζα. OD.Αυτό το είδος συγκόλλησης χρειάζεται 48 ώρες πλήρους κρυστάλλωσης πριν ο σωλήνας τεθεί σε λειτουργία.

Το πισινό ή η θερμή πλάκα για να ενωθούν επίπεδα φύλλα σε μακριά κομμάτια ή πηνία, απαιτεί τη χρήση ενός μεταλλικού θερμαντικού εργαλείου, επικαλυμμένου με αντικολλητικό παράγοντα, ικανό να φτάσει την απαραίτητη θερμοκρασία για να φέρει το πολυμερές σε τετηγμένη κατάσταση.Αυτή η διαδικασία απαιτεί τη χρήση ειδικού εξοπλισμού για την επίτευξη ομοιόμορφων συγκολλήσεων με αντοχή μεταξύ 85 και 100 τοις εκατό της αρχικής αντοχής του υλικού.

Κόλλες

Ο χαμηλός συντελεστής τριβής, μη πορώδης επιφάνεια του UHMW-PE καθιστά δύσκολο για οποιαδήποτε κόλλα να διεισδύσει στο πολυμερές και να σχηματίσει δεσμό.Συμβουλευτείτε τον προμηθευτή της κόλλας σας για προτεινόμενες διαδικασίες συγκόλλησης UHMW-PE σε διάφορα υποστρώματα, αν και συνιστώνται μηχανικοί συνδετήρες για τις περισσότερες εφαρμογές.