Fabricage en bewerking van UHMW-PE (staven en platen …)

Polyethyleen met ultrahoog molecuulgewicht (UHMWPE, UHMW) is een subset van het thermoplastische polyethyleen.Ook bekend als polyethyleen met hoge modulus, (HMPE), …

Polyethyleen met ultrahoog moleculair gewicht (UHMW-PE) is een technisch thermoplastisch materiaal met een molecuulgewicht van meer dan 3,1 AMU (atomaire massa-eenheden).Het hoge molecuulgewicht verbetert een aantal belangrijke fysische eigenschappen, niet in de laatste plaats uitstekende slijtvastheid, hoge slagsterkte en een lage wrijvingscoëfficiënt.Daarnaast heeft het polymeer een goede chemische bestendigheid, uitstekende geluiddempende eigenschappen, superieure diëlektrische en elektrisch isolerende eigenschappen en neemt het geen vocht op.

Deze eigenschappen, in combinatie met het gemak van machinale bewerking, maken UHMW-PE tot een kosteneffectief materiaal dat voldoet aan de FDA- en USDA-vereisten voor direct contact met voedsel. Het wordt veelvuldig gebruikt in de voedingsmiddelen-, dranken-, medische en farmaceutische industrie.De niet-poreuze kwaliteit van UHMW-PE remt de groei van schimmels of bacteriën.UHMW-PE wordt ook veel gebruikt in de textiel-, chemische verwerkings-, pulp- en papier-, mijnbouw-, maritieme-, staal-, water- en rioolwaterzuiveringsindustrie, bulkmateriaalbehandeling en landbouwindustrie.

UHMW-PE-eigenschappen kunnen worden verbeterd door het gebruik van additieven zoals kleurstoffen, UV- en hittestabilisatoren, antistatische middelen, slijtvaste vulstoffen en wrijvingsverminderende smeermiddelen.Metalen of ertsen kunnen worden gebruikt om het gewicht te verhogen en het polymeer magnetisch detecteerbaar te maken, terwijl andere vulstoffen de omgevingstemperatuur verhogen.

Omdat UHME-PE een semi-kristallijn polymeer is, moet het worden gesinterd door middel van compressiegieten of ram-extrusie.Gloeien, voorafgaand aan de bewerking, helpt bij het wegnemen van de verwerkingsstress veroorzaakt door het sinteren.Afgewerkte machinaal bewerkte onderdelen kunnen ook worden uitgegloeid, maar dergelijke onderdelen moeten tijdens het koelproces worden vastgezet om krimp tijdens het uitgloeien mogelijk te maken.De ruwe bewerking moet worden uitgevoerd vóór het spanningsvrij maken, zodat tijdens de eindbewerking rekening kan worden gehouden met maatveranderingen.

Verkrijgbaar in standaard platen, staven en buizen voor het produceren van maatvaste onderdelen. UHMW-PE kan worden gezaagd, gefreesd, gedraaid, geschaafd, geboord of geponst.Snijgereedschappen moeten een grote hellingshoek hebben en voldoende ruimte voor het schip om verstopping te voorkomen.De voedingssnelheden moeten hoog zijn, zodat het snijgereedschap zo min mogelijk tijd heeft om het materiaal door wrijving te verwarmen.Er moet voor worden gezorgd dat gereedschappen scherp blijven, omdat UHMW-PE de snijkanten van het gereedschap snel bot kan maken, waardoor vervorming van het onderdeel ontstaat.Oppervlakteafwerkingen van hoge kwaliteit kunnen worden verkregen door het gebruik van de juiste snijgereedschappen, hoewel pogingen om slechte afwerkingen te verbeteren door vijlen of schuren doorgaans zullen resulteren in een verslechtering van het uiterlijk.

De meeste bewerkingsprocessen hebben toleranties tussen +/- 0,005 en +/- 0,010.Het op lengte zagen van stroken zou echter doorgaans +/- 0,030 zijn, aangezien de vrij hoge snelheid van lineaire thermische uitzetting en samentrekking UHMW-PE de lengte van een stuk kwetsbaar maakt voor veranderingen in de omgeving.

Bewerkingsprocessen

Zagen: Bij cirkelzagen geven hardmetalen zaagbladen de beste resultaten.Een mes met een diameter van 12-14 inch moet ongeveer 24 tanden hebben.Voersnelheden kunnen variëren van 10 tot 40 voet per minuut.Voor bandzagen wordt een zaagblad met drie tanden per inch, een freesset en een positieve harkhoek aanbevolen.Voersnelheden variëren van 10 tot 40 voet per minuut.

Draaien: Gebruik gereedschapsbits van hogesnelheidsstaal met een speling aan de voor- en zijkant van 10 inch en een hark van 15-30 inch.Lagere snijsnelheden tussen 600 en 300 meter per minuut zijn vereist.Vaak is het echter nodig om met een hoger toerental te draaien om spanen uit de machine te houden.Snijvloeistoffen zouden niet nodig moeten zijn, maar een stoot perslucht kan soms helpen bij het verwijderen van de spanen.Wanneer u nauwe toleranties of een zeer dunwandig onderdeel in UHMW-PE probeert te bereiken, bewerkt u het in gangen.Verwijder het grootste deel van het materiaal tijdens de eerste keer en laat het stuk vervolgens een nacht rusten.

Frezen: Frezen ontworpen voor het bewerken van aluminium geven de beste resultaten.Er wordt een snijsnelheid van 180 tot 1800 voet per minuut aanbevolen, met een voedingssnelheid van ongeveer 0,01 inch per omwenteling.Freesbits werken goed voor gleuffrezen en licht frezen.

Schaven: Houtschaafmachines verminderen gemakkelijk de dikte en egaliseren het oppervlak van UHMW-PE.Een stijve machine met scherpe messen zorgt voor een zeer efficiënte verspaning en een goede oppervlakteafwerking.Om de kans op kromtrekken bij het bewerken van UHMW-PE te minimaliseren, schaaft u vanaf elke zijde van de plaat de helft van de gewenste dikte.

Boren: Conventionele hogesnelheidsboren zijn geschikt voor de meeste boortoepassingen.Gebruik voor optimale prestaties speciale boren met lage spiraal en gepolijste spaankamers.Het boren van proefgaten voorafgaand aan het boren van een groot gat wordt niet aanbevolen voor UHMW-PE, omdat de eigenschappen ervan ervoor zorgen dat de boor zichzelf in het materiaal grijpt en trekt.

Slijpen/schuren: Vanwege de slijtvaste eigenschappen van UHMW-PE zijn slijpen en schuren meestal niet effectief.Het slijpen kan er zelfs voor zorgen dat het materiaal smelt en uitsmeert, wat resulteert in een verstopte slijpschijf.

UHMW-PE gemodificeerd met additieven zoals glas- of metaaloxiden zal resulteren in een kortere standtijd.Hoewel hardmetalen gereedschappen de levensduur van het gereedschap verlengen, zijn hogere snelheden en voedingen vereist.Sommige materialen met een zeer hoog percentage schuuradditieven zijn op geen enkele manier machinaal te bewerken.

Vormen en lassen

UHMW-PE kan tijdens het werk warm worden gevormd om eenvoudige bochten en hoeken te maken die de installatie vergemakkelijken.Welke methode er ook wordt gekozen – fakkel, elektrische verwarmer, oven of bad – voorzichtigheid is geboden en er moet alles aan worden gedaan om het materiaal niet te oververhitten.UHMW-PE zal, net als alle andere kunststoffen, branden onder ongepaste omstandigheden.Bovendien zal de volledige koelcyclus iets langer duren dan de verwarmingscyclus vanwege de hoge warmtevasthoudende eigenschappen van UHMW-PE.Afkoeling mag niet plaatsvinden op betonnen of metalen oppervlakken, omdat het proces te snel zal zijn en extra spanning in het materiaal kan veroorzaken.Een extra aanbeveling is om het materiaal af te dekken met een isolatiedeken van bijvoorbeeld glasvezel.

Koudvervormen UHMW-PE wordt vaak gebruikt wanneer het nodig is om bochten en hoeken te passen.Of het nu gaat om het gebruik van een rempers, walsen, handvormen of het gebruik van bouten om het stuk op zijn plaats te trekken en te vormen, de hoek en bochten moeten wel 75 tot 100 procent te ver gebogen zijn om het terugverende effect van UHMW-PE te compenseren.De kans op spanningsscheuren kan worden verminderd door bij koudvervormen platen van 3/8” of dunner te gebruiken.

Spin- of wrijvingslassen kan worden uitgevoerd met behulp van een standaard machinedraaibank die 550 tot 560 tpm kan draaien en kan stoppen met draaien zodra de rem wordt ingedrukt, en een metalen steunplaat van ¼” staal, met een diameter van iets minder dan de flens O.D.Dit soort las heeft 48 uur volledige kristallisatie nodig voordat de buis in gebruik kan worden genomen.

Butt, of hete plaat die platte platen tot lange stukken of spoelen wil verbinden, vereist het gebruik van een metalen verwarmingsgereedschap, bedekt met een antikleefmiddel, dat in staat is de noodzakelijke temperatuur te bereiken om het polymeer in gesmolten toestand te brengen.Dit proces vereist het gebruik van speciale wildapparatuur om uniforme lassen te verkrijgen met een sterkte tussen 85 en 100 procent van de oorspronkelijke materiaalsterkte.

Kleefstoffen

De lage wrijvingscoëfficiënt en het niet-poreuze oppervlak van UHMW-PE maken het voor lijm moeilijk om in het polymeer te dringen en een verbinding te vormen.Raadpleeg uw lijmleverancier voor aanbevolen procedures voor het verlijmen van UHMW-PE op verschillende ondergronden, hoewel voor de meeste toepassingen mechanische bevestigingsmiddelen worden aanbevolen.