Tillverkning och bearbetning av UHMW-PE (stav och plåt …)

Ultrahögmolekylär polyeten (UHMWPE, UHMW) är en delmängd av termoplastpolyeten.Även känd som högmodulpolyeten, (HMPE), …

Ultra High Molecular Weight polyethylene (UHMW-PE) är en teknisk termoplast med en molekylvikt på mer än 3,1 AMU (atommassaenheter).Den höga molekylvikten förstärker ett antal viktiga fysikaliska egenskaper, inte minst av dessa är enastående nötningsbeständighet, hög slaghållfasthet och låg friktionskoefficient.Dessutom har polymeren god kemisk beständighet, utmärkta ljuddämpande egenskaper, överlägsna dielektriska och elektriska isolerande egenskaper och den absorberar inte fukt.

Dessa egenskaper, i kombination med enkel bearbetning, gör UHMW-PE, ett kostnadseffektivt material som uppfyller FDA och USDA krav för direkt kontakt med livsmedel, det används flitigt inom livsmedels-, dryckes-, medicin- och läkemedelsindustrin.Den icke-porösa kvaliteten hos UHMW-PE hämmar tillväxten av svamp eller bakterier.UHMW-PE används också i stor utsträckning inom textil-, kemisk bearbetning, massa och papper, gruvdrift, sjöfart, stål-, vatten- och avloppsrening, bulkmaterialhantering och jordbruk.

UHMW-PE-egenskaper kan förbättras genom användning av tillsatser som färgämnen, UV- och värmestabilisatorer, antistatiska medel, slitstarka fyllmedel och friktionsreducerande smörjmedel.Metaller eller malmer kan användas för att öka vikten och göra polymeren magnetiskt detekterbar, medan andra fyllmedel ökar miljöns driftstemperatur.

Eftersom UHME-PE är en halvkristallin polymer måste den sintras antingen genom formpressning eller kolvsträngsprutning.Glödgning, före bearbetning, hjälper till att ta bort den bearbetningspåfrestning som orsakas av sintring.Färdiga bearbetade delar kan också glödgas, men sådana delar måste fixeras under kylningsprocessen för att tillåta krympning under glödgningen.Grovbearbetning bör göras före avspänningsavlastning så att dimensionsförändringar kan anpassas under den slutliga bearbetningen.

UHMW-PE finns i standardplåtar, stänger och rör för framställning av dimensionsstabila detaljer. UHMW-PE kan sågas, fräsas, svarvas, hyvlas, borras eller stansas.Skärverktyg bör ha höga spånvinklar och tillräckligt fartygsspel för att förhindra igensättning.Matningshastigheterna bör vara höga så att det tillåts minsta möjliga tid för skärverktyget att värma upp materialet genom friktion.Försiktighet bör iakttas för att hålla verktygen skarpa eftersom UHMW-PE snabbt kan matta verktygsskäreggar, vilket orsakar delar distorsion.Ytfinish av hög kvalitet kan erhållas genom att använda lämpliga skärverktyg, även om försök att förbättra dålig finish genom filning eller slipning i allmänhet kommer att leda till att utseendet försämras.

De flesta bearbetningsprocesser har toleranser på mellan +/-.005 och +/-.010.Sågavskärningsremsor till längd skulle dock mer typiskt vara +/-.030 eftersom den ganska höga graden av linjär termisk expansion och kontraktion UHMW-PE gör längden på ett stycke känsligt för miljöförändringar.

Bearbetningsprocesser

Sågning: För cirkelsågning ger hårdmetallblad det bästa resultatet.Ett blad med 12-14” diameter bör ha cirka 24 tänder.Matningshastigheter kan variera från 10 till 40 fot per minut.För bandsågning rekommenderas ett blad med tre tänder per tum, rakersats och positiv rakvinkel.Matningshastigheterna varierar från 10 till 40 fot per minut.

Svarvning: Använd verktygsbitar i höghastighetstål med 10" fram- och sidospel och 15-30" räfsa.Lägre skärhastigheter på mellan 600 och 1 000 fot per minut krävs.Det är dock ofta nödvändigt att köra på ett högre varvtal för att hålla spånen borta från maskinen.Skärvätskor borde inte vara nödvändiga, men en tryckluftstöt kan ibland hjälpa till att ta bort spån.När du försöker uppnå snäva toleranser eller en mycket tunnväggig del i UHMW-PE, bearbeta i omgångar.Ta bort det mesta av materialet vid första passet, låt sedan biten sitta och vila över natten.

Fräsning: Fräsar designade för bearbetning av aluminium ger det bästa resultatet.Skärhastighet på 600 till 1 800 fot per minut föreslås, med en matningshastighet på cirka 0,01 tum per varv.Fräsbits fungerar bra för slitsning och lätt fräsning.

Hyvling: Trähyvlar minskar lätt tjockleken och räcker upp ytan på UHMW-PE.En stel maskin med vassa blad ger mycket effektiv spånavverkning och bra ytfinish.För att minimera risken för skevhet vid bearbetning av UHMW-PE, hyvla hälften av önskad tjocklek från varje sida av plåten.

Borrning: Konventionella höghastighetsborrar är lämpliga för de flesta borrtillämpningar.För optimal prestanda, använd speciella lågspiralborrar med polerade räfflor.Borrning av pilothål före borrning av ett stort hål rekommenderas inte för UHMW-PE, eftersom dess egenskaper gör att borren griper och drar sig själv i material.

Slipning/Slipning: På grund av UHMW-PEs nötningsbeständiga egenskaper är slipning och slipning vanligtvis ineffektiva.Faktum är att slipning kan göra att materialet smälter och smetar ut, vilket resulterar i en igensatt slipskiva.

UHMW-PE modifierad med tillsatser som glas eller metalloxider kommer att resultera i kortare livslängd.Även om hårdmetallverktyg ger liv åt verktyget, kräver det högre hastigheter och matningar.Vissa material med en mycket hög andel abrasiva tillsatser är opraktiska att bearbeta med någon metod.

Formning och svetsning

UHMW-PE kan varmformas på jobbet för att göra enkla böjar och vinklar som underlättar installationen.Oavsett vilken metod som väljs – ficklampa, elvärmare, ugn eller badkar – bör man vara försiktig och göra allt för att inte överhetta materialet.UHMW-PE, som all plast, kommer att brinna under olämpliga förhållanden.Dessutom kommer hela kylcykeln att vara något längre än uppvärmningscykeln på grund av UHMW-PEs höga värmehållningsegenskaper.Nedkylning bör inte ske på betong- eller metallytor eftersom processen blir för snabb och kan införa ytterligare spänningar i materialet.En ytterligare rekommendation är att täcka materialet med en isoleringsfilt gjord av ett material som glasfiber.

Kallformande UHMW-PE används ofta när det finns behov av att passa kurvor och vinklar.Oavsett om du använder en bromspress, rullar, handformar eller använder bultar för att rita och forma stycket på plats, måste vinkeln och kurvorna vara överböjda med så mycket som 75 till 100 procent för att kompensera för återfjädringseffekten av UHMW-PE.Risken för spänningssprickor kan minskas genom att använda ark 3/8” eller tunnare vid kallformning.

Spinn- eller friktionssvetsning kan uppnås med en standardmaskinsvarv som kan 550 till 560 rpm med förmågan att sluta vrida så fort bromsen ansätts, och en metallstödplatta av ¼” stål, med en diameter som är något mindre än flänsen OD.Denna typ av svets behöver 48 timmars fullständig kristallisering innan röret kan tas i bruk.

Butt, eller värmeplattor för att förena platta ark till långa bitar eller rullar, kräver användning av ett metalluppvärmningsverktyg, belagt med ett non-stick-medel, som kan nå den nödvändiga temperaturen för att bringa polymeren till ett smält tillstånd.Denna process kräver användning av speciell vildningsutrustning för att uppnå enhetliga svetsar med en styrka på mellan 85 och 100 procent av den ursprungliga materialhållfastheten.

Lim

Den låga friktionskoefficienten, icke-porösa ytan av UHMW-PE gör det svårt för något lim att tränga in i polymeren och bilda en bindning.Rådfråga din limleverantör för rekommenderade procedurer för att limma UHMW-PE till olika underlag, även om mekaniska fästelement rekommenderas för de flesta applikationer.