Mathau o blastigion a ddefnyddir wrth gynhyrchu cydrannau peiriannau a'u dulliau cynhyrchu
Nid yw plastig bellach yn gyfystyr â phecynnu untro yn unig. Ym myd peirianneg a gweithgynhyrchu, defnyddir plastig—yn enwedig plastigau peirianneg—yn helaeth fel deunydd ar gyfer cydrannau peiriannau oherwydd ei fod yn ysgafn, yn gwrthsefyll cyrydiad, yn gallu lleihau dirgryniadau, ac mae ganddo gyfernod ffrithiant cymharol isel. Mewn rhai cymwysiadau, gall plastig hyd yn oed ddisodli metel i leihau costau, symleiddio cydosod, a chynyddu effeithlonrwydd ynni. Fodd bynnag, mae dewis y math cywir o blastig yn hanfodol, gan fod gan bob polymer briodweddau mecanyddol, thermol a chemegol gwahanol. Mae'r erthygl hon yn trafod y mathau o blastigau a ddefnyddir yn gyffredin ar gyfer cydrannau peiriannau a'u dulliau cynhyrchu.
Pam mae plastig yn cael ei ddefnyddio ar gyfer cydrannau peiriannau?
Yn gyffredinol, dewisir plastigau peirianneg am y manteision canlynol: (1) ysgafn, gan leihau'r baich ar rannau symudol, (2) cyrydiad a gwrthiant i lawer o gemegau, addas ar gyfer amgylcheddau llaith neu amlygiad i hylifau, (3) bod â phriodweddau "hunan-iro" mewn rhai mathau, gan leihau'r angen am iro, (4) mae dirgryniad a dampio sŵn yn well na metelau, a (5) mae eu proses ffurfio yn caniatáu geometregau cymhleth am gostau cynhyrchu màs isel. Fodd bynnag, mae gan blastigau gyfyngiadau hefyd megis gwrthiant gwres amrywiol, cropian posibl (anffurfiad parhaol oherwydd llwythi hirdymor), a newidiadau dimensiynol oherwydd amsugno lleithder mewn rhai mathau.
1) Neilon (PA6 a PA66)
Nodweddion: Neilon (polyamid) yw un o'r plastigau peirianneg mwyaf poblogaidd ar gyfer cydrannau peiriannau. Mae gan PA6 a PA66 gryfder tynnol da, ymwrthedd i wisgo, ac maent yn eithaf caled. Defnyddir neilon yn aml ar gyfer gerau, bwshiau, rholeri, pwlïau, a chydrannau ffrithiant eraill.
Manteision: Yn gwrthsefyll ffrithiant a chrafiad, yn gymharol hawdd i'w brosesu, pris cymedrol.
Anfanteision: Yn amsugno dŵr (hygrosgopig) felly gall ehangu ac effeithio ar gywirdeb dimensiwn.
Dull cynhyrchu: Yn gyffredinol, caiff neilon ei brosesu trwy fowldio chwistrellu ar gyfer cydrannau manwl iawn (gerau, tai bach). Ar gyfer ffurfiau gwialen neu blât sydd wedyn yn cael eu peiriannu, mae neilon hefyd ar gael trwy allwthio i mewn i wiail neu ddalennau.
2) POM / Asetal (Polyoxymethylene)
Nodweddion: Mae POM yn adnabyddus am ei sefydlogrwydd dimensiynol, ei ffrithiant isel, a'i wrthwynebiad blinder da. Mae'n gyffredin iawn mewn mecanweithiau manwl fel gerau bach, camiau, berynnau plastig, a chydrannau llithro.
Manteision: Sefydlogrwydd dimensiynol (gwell na neilon mewn amodau llaith), arwyneb llyfn, hawdd ei beiriannu, ymwrthedd da i wisgo.
Anfanteision: Llai gwrthsefyll UV a chemegau penodol; mae angen rheoli prosesau gan y gall ddirywio ar dymheredd uchel.
Dull cynhyrchu: Cynhyrchir POM amlaf trwy fowldio chwistrellu ar gyfer cynhyrchu màs. Ar gyfer prototeipiau neu gydrannau wedi'u teilwra, gellir peiriannu deunydd gwialen/dalen POM allwthiol gan ddefnyddio peiriant turn/melino.
3) PTFE (Teflon)
Nodweddion: Mae PTFE yn rhagori o ran ymwrthedd cemegol a thymheredd, ac mae ganddo gyfernod ffrithiant isel iawn. Fe'i defnyddir ar gyfer morloi, gasgedi, golchwyr, padiau llithro, a chydrannau sydd angen priodweddau nad ydynt yn glynu.
Manteision: Y ffrithiant isaf ymhlith llawer o bolymerau, yn gallu gwrthsefyll bron pob cemegyn, ymwrthedd gwres cymharol uchel.
Anfanteision: Cryfder a stiffrwydd mecanyddol cymharol isel, a thueddiad i gripian.
Dull cynhyrchu: Nid yw PTFE yn cael ei brosesu'n gyffredin trwy fowldio chwistrellu confensiynol oherwydd ei gludedd toddi uchel. Y broses fwyaf cyffredin yw mowldio cywasgu ac yna sinteru. Ar gyfer rhai siapiau cydrannau, defnyddir allwthio hwrdd ac yna peiriannu gorffen hefyd.
4) UHMWPE (Polyethylen Pwysau Moleciwlaidd Uchel Iawn)
Nodweddion: Mae UHMWPE yn adnabyddus am ei wrthwynebiad uchel i wisgo a'i ffrithiant isel. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn rheiliau llithro, canllawiau, leininau, sgytiau, rhai sbrocedi, ac arwynebau amddiffynnol sy'n destun ffrithiant parhaus.
Manteision: Gwrthiant crafiad uchel iawn, gwrthiant effaith, ffrithiant isel, addas ar gyfer cymwysiadau llithro.
Anfanteision: Anodd gludo, nid yw'r anystwythder mor uchel â POM/PA, ac mae angen rhoi sylw i oddefiannau manwl gywirdeb.
Dull cynhyrchu: Yn gyffredinol, caiff ei wneud trwy fowldio cywasgu neu allwthio hwrdd i mewn i ddalennau/gwialen, yna ei brosesu ymhellach trwy beiriannu (CNC, turn, melino) i gyflawni'r siâp terfynol.
5) Polycarbonad (PC)
Nodweddion: Mae gan PC gryfder effaith rhagorol ac mae'n eithaf gwrthsefyll gwres. Mewn cydrannau peiriant, defnyddir PC mewn gorchuddion diogelwch, gwarchodwyr tryloyw, rhai tai, a chydrannau sydd angen ymwrthedd i effaith.
Manteision: Tryloyw, ymwrthedd effaith uchel iawn, sefydlog ar dymheredd canolig.
Anfanteision: Yn agored i grafiadau a rhai toddyddion; mae angen dyluniad da i atal cracio straen.
Dull cynhyrchu: Yn fwyaf cyffredin trwy fowldio chwistrellu ar gyfer siapiau cymhleth ac allwthio ar gyfer dalennau tryloyw sydd wedyn yn cael eu torri a'u ffurfio (thermoffurfio) yn warchodwyr peiriannau.
6) ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
Nodweddion: Defnyddir ABS yn helaeth ar gyfer tai, gorchuddion, knobiau, a chydrannau anstrwythurol i led-strwythurol mewn peiriannau. Mae'r deunydd hwn yn boblogaidd oherwydd ei fod yn hawdd ei brosesu ac mae ganddo galedwch da.
Manteision: Mowldio chwistrellu hawdd, gorffeniad arwyneb da, cost gymharol isel.
Anfanteision: Mae ymwrthedd gwres a chemegol yn is na rhai plastigau peirianneg eraill; yn llai addas ar gyfer tymereddau uchel neu ffrithiant trwm.
Dull cynhyrchu: Bron bob amser trwy fowldio chwistrellu. Gellir prosesu ABS hefyd trwy argraffu 3D (FDM) ar gyfer prototeipiau neu jigiau syml.
7) PBT a PET (polyester peirianneg)
Nodweddion: Defnyddir fersiynau peirianneg PBT (Polybutylene Terephthalate) a PET (Polyethylene Terephthalate) mewn cydrannau trydanol-fecanyddol, cysylltwyr, rhai gerau, a thai sydd angen sefydlogrwydd dimensiynol a gwrthsefyll gwres gwell nag ABS.
Manteision: Sefydlog o ran dimensiwn, ymwrthedd gwres cymharol dda, ymwrthedd cemegol rhesymol.
Anfanteision: Gall fod yn frau o dan rai amodau; yn aml mae angen atgyfnerthu gwydr ffibr ar gyfer cryfder uchel.
Dull cynhyrchu: Yn gyffredinol, mowldio chwistrellu, yn aml ar ffurf wedi'i lenwi â gwydr (ffibr gwydr) i gynyddu anystwythder a chryfder.
8) PPS, PEEK, a PEI (plastigau perfformiad uchel)
Nodweddion: Defnyddir y grŵp hwn mewn cymwysiadau heriol: tymereddau uchel, llwythi mecanyddol uchel, ac amgylcheddau cemegol ymosodol. Defnyddir PEEK yn helaeth mewn cydrannau peiriannau manwl gywir, berynnau perfformiad uchel, inswleidyddion tymheredd uchel, a hyd yn oed mewn cymwysiadau diwydiant olew a nwy. Mae PPS yn rhagori mewn amgylcheddau cemegol a thymheredd uchel, tra bod PEI (e.e., Ultem) yn adnabyddus am ei gryfder a'i wrthwynebiad gwres gyda sefydlogrwydd dimensiwn da.
Manteision: Gwrthiant gwres uchel iawn, cryf, gwrthsefyll cemegau, addas ar gyfer cymwysiadau critigol.
Anfanteision: Pris uchel, mae'r broses yn gofyn am reolaeth lem a pheiriannau tymheredd uchel.
Dull cynhyrchu: Mowldio chwistrellu arbenigol (mowldio tymheredd uchel) ar gyfer cynhyrchu cyfaint canolig i fawr. Ar gyfer cydrannau arbenigol, mae ffurfiau gwialen/dalen allwthiol ar gael ac yna'n cael eu peiriannu. Mewn rhai achosion, defnyddir argraffu 3D gradd ddiwydiannol (e.e., FFF ar gyfer PEEK/PEI) ar gyfer prototeipiau a rhediadau cynhyrchu cyfyngedig.
Dulliau cynhyrchu plastig ar gyfer cydrannau peiriant
1. Mowldio chwistrellu
Mae'r pelenni plastig yn cael eu toddi ac yna'u chwistrellu i fowld. Manteision: addas ar gyfer cynhyrchu màs, cywirdeb uchel, amseroedd cylch cyflym, a siapiau cymhleth. Defnyddir yn gyffredin ar gyfer POM, PA, ABS, PC, PBT, PPS, a PEEK.
2. Allwthio
Mae plastig yn cael ei doddi ac yna'n cael ei orfodi trwy fowld i greu proffiliau parhaus: gwiail, dalennau a thiwbiau. Yn addas ar gyfer deunyddiau sydd wedyn yn cael eu peiriannu'n gydrannau gorffenedig.
3. Mowldio cywasgu a sinteru
Caiff y powdr neu'r rhagffurf ei wasgu i fowld ac yna ei gynhesu. Mae hyn yn gyffredin ar gyfer PTFE ac UHMWPE, yn enwedig pan fo'r deunydd yn anodd ei brosesu gyda mowldio chwistrellu confensiynol.
4. Peiriannu (peiriannu CNC/turn/melino)
Mae llawer o gydrannau peiriant plastig yn cael eu gwneud o wialen/dalen ac yna'n cael eu torri a'u peiriannu, yn enwedig ar gyfer cyfrolau bach, prototeipiau, neu gydrannau mawr-ddimensiwn fel canllawiau, stribedi gwisgo, a bwshiau arbennig.
5. Argraffu 3D (gweithgynhyrchu ychwanegol)
Fe'i defnyddir ar gyfer prototeipiau, jigiau/gosodiadau, neu rediadau cynhyrchu cyfyngedig. Mae deunyddiau'n amrywio (ABS, PA, cymysgedd PC, a hyd yn oed PEEK/PEI ar beiriannau arbenigol). Mae'n cynnig hyblygrwydd, ond mae cryfder a chywirdeb yn dibynnu ar y dechnoleg argraffu a'r cyfeiriadedd.
Cau
Mae plastigau peirianneg yn chwarae rhan hanfodol wrth gynhyrchu cydrannau peiriannau, o gerau a llwyni i seliau, tai, a chanllawiau llithro. Mae dewis deunyddiau fel PA, POM, PTFE, UHMWPE, PC, ABS, PBT/PET, a PPS/PEEK/PEI yn gofyn am ystyried llwyth, ffrithiant, tymheredd gweithredu, amlygiad cemegol, a gofynion cywirdeb dimensiynol. Ar ochr y broses, mae mowldio chwistrellu yn rhagori ar gyfer cynhyrchu màs, tra bod allwthio, mowldio cywasgu, peiriannu, ac argraffu 3D yn opsiynau yn dibynnu ar y siâp, cyfaint cynhyrchu, a thargedau perfformiad. Gyda'r cyfuniad cywir o ddeunyddiau a phrosesau, gall plastigau ddarparu perfformiad uchel a chost-effeithlonrwydd mewn dyluniadau peiriannau modern.
