Fabricating and Machining UHMW-PE (Rod & Sheet … )

초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE, UHMW)은 열가소성 폴리에틸렌의 하위 집합입니다.고탄성 폴리에틸렌(HMPE)이라고도 알려져 있습니다.

초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE)은 분자량이 3.1 AMU(원자 질량 단위)보다 큰 엔지니어링 열가소성 물질입니다.고분자량은 뛰어난 내마모성, 높은 충격 강도 및 낮은 마찰 계수 등 여러 가지 중요한 물리적 특성을 향상시킵니다.또한 폴리머는 우수한 내화학성, 우수한 소음 감쇠 특성, 우수한 유전 및 전기 절연 특성을 가지며 습기를 흡수하지 않습니다.

이러한 특성과 가공 용이성이 결합되어 UHMW-PE는 직접적인 식품 접촉에 대한 FDA 및 USDA 요구 사항을 충족하는 비용 효율적인 소재로 만들어지며 식품, 음료, 의료 및 제약 산업에서 광범위하게 사용됩니다.UHMW-PE의 비다공성 품질은 곰팡이나 박테리아의 성장을 억제합니다.UHMW-PE는 또한 섬유, 화학 가공, 펄프 및 제지, 광업, 해양, 철강, 상하수 처리, 대량 자재 취급 및 농업 산업에서 널리 활용됩니다.

UHMW-PE 특성은 착색제, UV 및 열 안정제, 정전기 방지제, 내마모성 충진제, 마찰 감소 윤활제 등의 첨가제를 사용하여 향상될 수 있습니다.금속이나 광석을 사용하면 무게를 늘리고 폴리머를 자기적으로 감지할 수 있게 만들 수 있으며, 다른 필러는 환경 작동 온도를 높입니다.

UHME-PE는 반결정성 폴리머이기 때문에 압축 성형이나 램 압출을 통해 소결해야 합니다.가공 전 어닐링은 소결로 인해 발생하는 가공 응력을 제거하는 데 도움이 됩니다.완성된 가공 부품도 어닐링할 수 있지만 이러한 부품은 어닐링 중 수축을 허용하기 위해 냉각 공정 중에 고정해야 합니다.최종 가공 중에 치수 변화를 수용할 수 있도록 응력 제거 전에 황삭 가공을 수행해야 합니다.

치수가 안정된 부품을 생산하기 위한 표준 시트, 막대 및 튜브로 제공되는 UHMW-PE는 톱질, 밀링, 선삭, 평면 가공, 드릴링 또는 펀칭이 가능합니다.절삭 공구는 막힘을 방지하기 위해 높은 경사각과 충분한 선박 여유 공간을 가져야 합니다.절삭 공구가 마찰로 인해 재료를 가열하는 데 최소 시간이 허용되도록 이송 속도가 높아야 합니다.UHMW-PE는 공구 절단 모서리를 급속히 둔화시켜 부품 변형을 일으킬 수 있으므로 공구를 날카롭게 유지하도록 주의해야 합니다.적절한 절단 도구를 사용하면 고품질의 표면 마감을 얻을 수 있지만, 줄질이나 샌딩을 통해 불량한 마감을 개선하려고 시도하면 일반적으로 외관이 악화됩니다.

대부분의 가공 공정은 +/-.005에서 +/-.010 사이의 공차를 유지합니다.그러나 UHMW-PE의 상당히 높은 선형 열팽창 및 수축률로 인해 조각의 길이가 환경 변화에 취약해지기 때문에 스트립 길이에 대한 톱 절단은 일반적으로 +/-.030입니다.

가공 공정

톱질: 원형 톱질의 경우 카바이드 팁 블레이드가 최상의 결과를 제공합니다.12-14인치 직경의 블레이드에는 약 24개의 톱니가 있어야 합니다.공급 속도는 분당 10~40피트 범위일 수 있습니다.인치당 3개의 톱니가 있는 밴드 톱날의 경우 레이커 세트와 포지티브 레이커 엔젤을 권장합니다.공급 속도는 분당 10~40피트입니다.

선삭: 10인치 전면 및 측면 여유 공간과 15~30인치 경사각을 갖춘 고속 강철 공구 비트를 사용합니다.분당 600~1,000피트의 낮은 절단 속도가 필요합니다.그러나 기계에서 칩을 제거하려면 더 높은 rpm으로 작동해야 하는 경우가 많습니다.절삭유는 필요하지 않지만 압축 공기를 분사하면 칩 제거에 도움이 되는 경우가 있습니다.UHMW-PE에서 정밀한 공차 또는 벽이 매우 얇은 부품을 얻으려는 경우 가공을 통과시킵니다.첫 번째 패스에서 대부분의 재료를 제거한 다음 조각을 밤새도록 놓아두십시오.

밀링: 알루미늄 가공용으로 설계된 커터가 최상의 결과를 제공합니다.분당 600~1,800피트의 절삭 속도가 권장되며, 이송 속도는 회전당 약 0.01인치입니다.라우터 비트는 슬로팅 및 가벼운 밀링에 적합합니다.

대패질: 목재 대패는 UHMW-PE의 두께를 쉽게 줄이고 표면을 다듬습니다.날카로운 날이 있는 견고한 기계는 매우 효율적인 연삭력과 우수한 표면 조도를 제공합니다.UHMW-PE를 가공할 때 뒤틀림 가능성을 최소화하려면 시트의 각 측면에서 원하는 두께의 절반을 대패로 만듭니다.

드릴링: 대부분의 드릴링 작업에는 기존의 고속 드릴이 적합합니다.최적의 성능을 위해서는 광택이 나는 플루트가 있는 특수 저나선형 드릴을 사용하십시오.큰 구멍을 뚫기 전에 파일럿 구멍을 뚫는 것은 UHMW-PE의 경우 권장되지 않습니다. 그 이유는 이 특성으로 인해 드릴이 스스로 재료를 잡아당기게 되기 때문입니다.

연삭/샌딩: UHMW-PE의 내마모성으로 인해 연삭 및 샌딩은 일반적으로 효과적이지 않습니다.실제로 연삭하면 재료가 녹아 얼룩이 생겨 연삭 휠이 막힐 수 있습니다.

유리나 금속 산화물과 같은 첨가제로 변형된 UHMW-PE는 공구 수명을 단축시킵니다.초경 공구는 공구에 생명을 불어넣지만 더 높은 속도와 이송이 필요합니다.연마 첨가제 비율이 매우 높은 일부 재료는 어떤 방법으로도 가공할 수 없습니다.

성형 및 용접

UHMW-PE는 작업 중에 열간 성형이 가능하여 설치를 용이하게 하는 간단한 구부림과 각도를 만들 수 있습니다.토치, 전기 히터, 오븐 또는 욕조 등 어떤 방법을 선택하더라도 주의를 기울여야 하며 재료가 과열되지 않도록 모든 노력을 기울여야 합니다.UHMW-PE는 다른 플라스틱과 마찬가지로 부적절한 조건에서는 연소됩니다.또한 UHMW-PE의 높은 보온성 특성으로 인해 전체 냉각주기는 가열주기보다 다소 길어집니다.냉각 과정이 너무 빨라서 재료에 추가적인 응력이 가해질 수 있으므로 콘크리트나 금속 표면에서는 냉각이 발생해서는 안 됩니다.추가적인 권장 사항은 유리 섬유와 같은 재료로 만든 단열 담요로 재료를 덮는 것입니다.

냉간 성형 UHMW-PE는 곡선과 각도를 맞춰야 할 때 자주 사용됩니다.브레이크 프레스, 롤링, 손 성형 또는 볼트를 사용하여 조각을 제 위치에 끌어 형성하는 등 UHMW-PE의 스프링백 효과를 보상하기 위해 각도와 곡선을 최대 75~100% 과도하게 구부려야 합니다.냉간 성형 시 3/8인치 이하의 시트를 사용하면 응력 균열 가능성을 줄일 수 있습니다.

스핀 또는 마찰 용접은 브레이크가 적용되는 순간 회전을 멈출 수 있는 550~560rpm의 표준 기계 선반과 직경이 플랜지보다 약간 작은 ¼인치 강철 금속 백업 플레이트를 사용하여 수행할 수 있습니다. OD.이러한 종류의 용접은 파이프를 사용하기 전에 완전히 결정화되는 데 48시간이 필요합니다.

평평한 시트를 긴 조각이나 코일로 결합하기 위한 버트(Butt) 또는 핫 플레이트 와일딩(hot plate wilding)은 폴리머를 용융 상태로 만드는 데 필요한 온도에 도달할 수 있는 접착 방지제로 코팅된 금속 가열 도구를 사용해야 합니다.이 공정에서는 원래 재료 강도의 85~100% 강도로 균일한 용접을 달성하기 위해 특수 와일드 장비를 사용해야 합니다.