El polietileno de peso molecular ultraalto (UHMWPE, UHMW) es un subconjunto del polietileno termoplástico.También conocido como polietileno de alto módulo (HMPE),…
El polietileno de peso molecular ultraalto (UHMW-PE) es un termoplástico de ingeniería con un peso molecular superior a 3,1 AMU (unidades de masa atómica).El alto peso molecular mejora una serie de propiedades físicas importantes, entre las que se encuentran una excelente resistencia a la abrasión, una alta resistencia al impacto y un bajo coeficiente de fricción.Además, el polímero tiene buena resistencia química, excelentes características de amortiguación del sonido, propiedades dieléctricas y de aislamiento eléctrico superiores y no absorbe la humedad.
Estas propiedades, en combinación con la facilidad de mecanizado, hacen que el UHMW-PE, un material rentable que cumple con los requisitos de la FDA y el USDA para el contacto directo con alimentos, se utilice ampliamente en las industrias de alimentos, bebidas, médica y farmacéutica.La calidad no porosa del UHMW-PE inhibe el crecimiento de hongos o bacterias.El UHMW-PE también se utiliza ampliamente en las industrias textil, de procesamiento químico, de pulpa y papel, de minería, marítima, siderúrgica, de tratamiento de agua y aguas residuales, de manipulación de materiales a granel y de agricultura.
Las propiedades del UHMW-PE se pueden mejorar mediante el uso de aditivos como colorantes, estabilizadores de calor y UV, agentes antiestáticos, rellenos resistentes al desgaste y lubricantes que reducen la fricción.Se pueden usar metales u minerales para aumentar el peso y hacer que el polímero sea magnéticamente detectable, mientras que otros rellenos aumentan la temperatura ambiental de funcionamiento.
Debido a que el UHME-PE es un polímero semicristalino, debe sinterizarse mediante moldeo por compresión o extrusión por ariete.El recocido, antes del mecanizado, ayuda a eliminar las tensiones de procesamiento provocadas por la sinterización.Las piezas mecanizadas terminadas también se pueden recocer, pero dichas piezas deben fijarse durante el proceso de enfriamiento para permitir la contracción durante el recocido.El mecanizado de desbaste debe realizarse antes de aliviar la tensión para que los cambios dimensionales puedan adaptarse durante el mecanizado final.
Disponible en láminas, varillas y tubos estándar para producir piezas dimensionalmente estables, el UHMW-PE se puede serrar, fresar, tornear, cepillar, taladrar o perforar.Las herramientas de corte deben tener ángulos de ataque elevados y suficiente espacio libre para evitar obstrucciones.Las velocidades de avance deben ser altas para que se permita un tiempo mínimo para que la herramienta de corte caliente el material por fricción.Se debe tener cuidado de mantener las herramientas afiladas porque el UHMW-PE puede desafilar rápidamente los bordes cortantes de la herramienta, causando distorsión de la pieza.Se pueden obtener acabados superficiales de alta calidad utilizando herramientas de corte adecuadas, aunque los intentos de mejorar los acabados deficientes mediante limado o lijado generalmente empeorarán la apariencia.
La mayoría de los procesos de mecanizado tienen tolerancias de entre +/-.005 y +/-.010.Sin embargo, el corte de tiras a medida sería más típico de +/-.030, ya que la tasa bastante alta de expansión y contracción térmica lineal del UHMW-PE hace que la longitud de una pieza sea vulnerable a los cambios ambientales.
Procesos de mecanizado
Aserrado: Para el aserrado circular, las hojas con punta de carburo dan los mejores resultados.Una hoja de 12 a 14” de diámetro debe tener aproximadamente 24 dientes.Las velocidades de alimentación pueden variar de 10 a 40 pies por minuto.Para sierras de cinta se recomienda una hoja con tres dientes por pulgada, un juego de rastrillos y un ángel de rastrillo positivo.Las velocidades de alimentación varían de 10 a 40 pies por minuto.
Torneado: Utilice brocas de acero de alta velocidad con un espacio frontal y lateral de 10” y un ángulo de inclinación de 15-30”.Se requieren velocidades de corte más bajas, de entre 600 y 1000 pies por minuto.Sin embargo, a menudo es necesario operar a mayores revoluciones para mantener las virutas alejadas de la máquina.Los fluidos de corte no deberían ser necesarios, pero una ráfaga de aire comprimido a veces ayudará a eliminar las virutas.Cuando intente lograr tolerancias estrechas o una pieza de paredes muy delgadas en UHMW-PE, mecanice en pasadas.Retire la mayor parte del material en la primera pasada, luego deje que la pieza repose y descanse durante la noche.
Fresado: Las fresas diseñadas para mecanizar aluminio dan los mejores resultados.Se sugiere una velocidad de corte de 600 a 1800 pies por minuto, con una velocidad de avance de aproximadamente 0,01 pulgadas por revolución.Las fresas funcionan bien para ranurar y fresar ligeramente.
Cepillado: Los cepillos para madera reducen fácilmente el espesor y nivelan la superficie del UHMW-PE.Una máquina rígida con cuchillas afiladas proporcionará una eliminación de material muy eficaz y un buen acabado superficial.Para minimizar la posibilidad de deformarse al mecanizar UHMW-PE, cepille la mitad del espesor deseado de cada lado de la hoja.
Perforación: Los taladros convencionales de alta velocidad son adecuados para la mayoría de las aplicaciones de perforación.Para un rendimiento óptimo, utilice brocas especiales de hélice baja con ranuras pulidas.No se recomienda perforar orificios piloto antes de perforar un orificio grande para UHMW-PE, porque sus propiedades hacen que la broca se agarre y se introduzca en el material.
Esmerilado/lijado: Debido a las propiedades resistentes a la abrasión del UHMW-PE, el esmerilado y el lijado suelen ser ineficaces.De hecho, el esmerilado puede hacer que el material se derrita y se manche, lo que provocará que la muela se obstruya.
El UHMW-PE modificado con aditivos como vidrio u óxidos metálicos dará como resultado una vida útil más corta de la herramienta.Aunque las herramientas de carburo agregarán vida útil a la herramienta, requieren velocidades y avances más altos.Algunos materiales con un porcentaje muy alto de aditivos abrasivos no son prácticos para mecanizar mediante ningún método.
Conformado y Soldadura
El UHMW-PE se puede moldear en caliente en el trabajo para realizar curvas y ángulos simples que faciliten la instalación.Independientemente del método elegido (soplete, calentador eléctrico, horno o baño), se debe tener precaución y hacer todo lo posible para no sobrecalentar el material.El UHMW-PE, como cualquier plástico, se quemará en condiciones inadecuadas.Además, el ciclo de enfriamiento completo será algo más largo que el ciclo de calentamiento debido a las características de alta retención de calor del UHMW-PE.El enfriamiento no debe ocurrir en superficies de concreto o metal porque el proceso será demasiado rápido y puede introducir tensión adicional en el material.Una recomendación adicional es cubrir el material con una manta aislante hecha de algún material como fibra de vidrio.
El UHMW-PE conformado en frío se utiliza a menudo cuando es necesario ajustar curvas y ángulos.Ya sea usando una prensa de freno, enrollando, moldeando a mano o usando pernos para dibujar y formar la pieza en su lugar, el ángulo y las curvas deben doblarse en exceso entre un 75 y un 100 por ciento para compensar el efecto de recuperación elástica del UHMW-PE.La posibilidad de grietas por tensión se puede reducir utilizando láminas de 3/8” o menos delgadas durante el conformado en frío.
La soldadura por rotación o por fricción se puede lograr utilizando una máquina torno estándar con capacidad de 550 a 560 rpm con la capacidad de dejar de girar en el instante en que se aplica el freno, y una placa de soporte metálica de acero de ¼”, con un diámetro ligeramente menor que la brida. SOBREDOSIS.Este tipo de soldadura necesita 48 horas de cristalización completa antes de que la tubería pueda ponerse en servicio.
El ensamblado a tope, o placa caliente, para unir láminas planas en piezas largas o bobinas, requiere el uso de una herramienta de calentamiento metálica, recubierta con un agente antiadherente, capaz de alcanzar la temperatura necesaria para llevar el polímero a un estado fundido.Este proceso requiere el uso de equipos especiales para lograr soldaduras uniformes con una resistencia de entre el 85 y el 100 por ciento de la resistencia del material original.
Adhesivos
El bajo coeficiente de fricción y la superficie no porosa del UHMW-PE dificultan que cualquier adhesivo penetre en el polímero y forme una unión.Consulte a su proveedor de adhesivos para conocer los procedimientos recomendados para unir UHMW-PE a diversos sustratos, aunque se recomiendan sujetadores mecánicos para la mayoría de las aplicaciones.
Hora de publicación: 24 de enero de 2018