Обробка монолітного полікарбонату

Для обробки монолітного полікарбонату застосовуються стандартні методи и обладнання для робіт по дереву и металу. Але для отримання якісного результату слід строго дотримуватися рекомендацій з налаштування обладнання

Обидві поверхні листа монолітного полікарбонату захищені поліетиленовою плівкою, яка повинна зберігатися протягом всієї обробки і віддалятися відразу після монтажу готового виробу. Але при проведенні «гарячих» робіт її необхідно попередньо видалити.
Якщо плівка термостійка, то роботи при високих температурах проводяться в плівковому захисті.

Щоб уникнути вібрації і зсуву матеріалу під час різання, фрезерування і свердління, його необхідно зафіксувати на слюсарному столі за допомогою струбцин. При цьому між затискачем і самим матеріалом необхідно використовувати спеціальні прокладки (повстяні, полімерні, замшеві), які захистять матеріал від пошкоджень.

Для того, щоб уникнути травм при роботі з листами полікарбонату рекомендується користуватися рукавицями і захисними окулярами.

Різання

Если товщина листів монолітного полікарбонату НЕ перевіщує 3 мм, то їх можна різати ножицями або гільйотиною. Для гільйотини кут різання до 40º і зазор 0,01-0,02 мм.

У всіх інших випадках використовується стандартне розкроювальне обладнання: стрічкові, циркулярні пилки, лобзик, ножівка, фрезер. Найбільш якісний результат виходить при роботі з карбідними гостро заточеними лезами.

Рекомендації з налаштування обладнання

При різанні листів монолітного полікарбонату слід дотримуватися наступного правила: чим тонше лист, тим менше відстань між зубами ріжучої поверхні.

При розкрої листів монолітного полікарбонату необхідно стежити за постійним видаленням стружки, яка може подряпати поверхню листа. Не рекомендується використовувати високошвидкісні інструменти для різання сталі, не дивлячись на те, що монолітний полікарбонат має досить високу температуру плавління, края можуть вийти оплавленими.

Фрезерування

Використовуючи фрезер, з монолітним полікарбонатом можна здійснювати різні операції:

  • вирізати криволінійні форми
  • створити заокруглення на попередньо вирізаному виробі
  • зняти крайку з формованих виробів
    провести гравіювання.

Для цього використовуються стандартні фрези для металу з гострим кутом різання і великим заднім кутом різця. Устаткування – ручний електричний фрезер і координатно-фрезерний верстат. Фреза – однопір’яні зі швидкорізальної сталі.
При фрезеруванні монолітного полікарбонату кінцевий результат залежить від гостроти інструменту і видалення тирси, що утворилася и може привести до утворення подряпин на виробі.

Ручний електричний фрезер (Makita, Bosh, Metabo та ін.) Дає можливість різання (вирізання) матеріалу, зафіксованого на робочому столі. Для простої порізки листа монолітного полікарбонату використовується напрямна шина. А щоб вирізати деталь по заданому контуру, досить зробити її заготівлю з фанери і, наклавши її на монолітний полікарбонат, «обвести» фрезером. На фрезу надягається ролик, який забезпечує постійний контакт із заготовкою без її деформації. Для вибору настройки фрезера звертайтеся до інструкції, що додається до обладнання.

Координатно-фрезерні верстати дозволяють добитися максимально якісного результату обробки у порівнянні з іншим обладнанням. Маршрут проходження фрези задається програмним управлінням, таким чином, людський фактор і пов’язані з ним помилки повністю виключені. Як правило, КФС оснащені і системою видалення пилу і великих сміттєвих частинок, що утворюються в процесі роботи фрези і її автоматичним охолоджуванням.
Для вибору настройки фрезера звертайтеся до інструкції, що додається до обладнання.

Формування монолітного полікарбонату

Формувати монолітний полікарбонат можна двома способами: холодним і гарячим (термоформування). Холодне формування проводиться на металевих вальцах, вздовж напрямку екструзії (довжина листа). Максимальний кут холодного формування залежить від товщини матеріалу, і приблизно може розраховуватися виходячи зі співвідношення кут вигину = 150 товщини матеріалу.

Попередження:

  1. У разі холодного формування лист отримує значні внутрішні напруги, які можна знизити наступним відпалом виробу.
  2. Після холодного згинання відбувається релаксація пластика. Тому необхідно закладати плюс 20-25 º вигину, щоб в остаточному стані досягти потрібного результату.

Можливості застосування холодного вигину обмежені багатьма факторами: досвідом фахівця, вихідною якістю пластика, внутрішньою напругою, які можуть залишитися після виробництва матеріалу. Тому застосовувати його необхідно з великою обережністю.

Термоформування

Формування в гарячому стані можна робити різними методами:

  • помістивши нагрітий пластик на опуклу (позитивне формування) або увігнуту (негативну форму), де він під власною вагою прийме вигляд виробу
  • вільним втягуванням в вакуумщільної камері
  • вільним видуванням стисненим повітрям (з формами або без).

При роботі з монолітним полікарбонатом способом негативного формування, особливо товстими листами, вільне обволікання матриці може бути недостатнім. Це пояснюється високою в’язкістю матеріалу в пластичному стані. Тому для заповнення кутів і глибоких ділянок матриці може знадобитися додатковий тиск.
Монолітний полікарбонат – абсорбуючий матеріал. Тому, перед початком термоформування, якщо обраний спосіб формування матеріалу вимагає температуру понад 160 ° С, листи необхідно просушити. В іншому випадку, зовнішній вигляд готового виробу буде зіпсований бульбашками.

Сушка

Рекомендації по проведенню сушки листів монолітного полікарбонату:

  1. Процес сушки монолітного полікарбонату відбувається в циркулярної печі при температурі 120-125 ° С.
  2. Перед приміщенням матеріалу в піч з нього потрібно зняти захисну плівку. Інакше вона спечеться і зіпсує зовнішній вигляд листів.
  3. При одночасному сушінні кількох листів, відстань між ними повинна становити не менше 30 мм для циркуляції повітря.
  4. Просушування листів необхідно проводити не раніше 10 годин до початку термоформування. Після більш тривалого часу матеріал знову може увібрати вологу і операцію доведеться повторювати.
  5. Листи монолітного полікарбонату можна залишити у вимкнутої печі до початку термоформування. Це скоротить час досягнення листом температури пластичності.

Чим товщі лист, тим довше сушка.

Нагрівання до температури пластичності
Результат термоформування залежить від якісного нагріву матеріалу в печі. Необхідно ретельно контролювати, щоб температура листа була однаковою по всій площині, а це безпосередньо залежить від рівномірної циркуляції теплого повітря в камері. Повільно підвищуючи температуру в камері, необхідно перейти кордон «точки склування» (150 ºС) і довести лист до пластичного стану. Виробництво виробів методом термоформування починається при температурах, вище 150 ºС, глибока витяжка матеріалу для негативного і позитивного формування відбувається при температурах 180-190 ° С.
Формування при температурах нижче 150 ºС може привести до небажаного внутрішнього напруження, що знижує ударну міцність і хімічну стійкість вироби. Ці напруги видно тільки з використанням поляризованого світла. Частково їх можна знизити відпалом.

При підготовці заготовок для виробів, що формуються, необхідно враховувати, що при першому нагріванні до точки склування матеріал дає усадку максимум 6% для листа товщиною до 3 мм і 3% для листів товщі 3 мм. Крім того, з заготовок (або всього листа) слід видалити захисну плівку, тому що при впливі високих температур вона спечеться з листом.

Форму, на якій буде відбуватися необхідне викривлення площини листа, необхідно попередньо розігріти до температури 80-110 ° С. При холодному формуванні – до 130 ºС.

Вільне формування
Найпростіший спосіб формування. Полягає у вільному обволіканню форми розігрітим листом. Лист укладають поверх форми і поміщають в розігріту до 150 °С піч. Після повного обволікання, виймають з печі (разом з формою) і залишають до охолодження. Якість результату залежить від відсутності зон локальних перепадів температур. Також, якщо лист не піддавався сушінню, необхідно враховувати розмір усадки пластика, тому що лист не фіксується рамою.
Вільне формування застосовується для виробництва нескладних виробів.

При вільному формуванні не обов’язково проводити попередню сушку матеріалу, так як цей процес проходить при більш низьких температурах (150-155 ° С). Більш низька температура дозволяє зберегти твердість і оптичні характеристики поверхні.

Формування під тиском
Розігрітий лист вкладається на матрицю і вільно обволікає її. Після цього, якщо заповнення матриці недостатньо щільне, застосовується тиск (додатковий притиск пластичного матеріалу) до форми. Цей вид формування застосовується для виробництва виробів нескладної форми – як правило, це різні куполоподібні конструкції, з незначною витяжкою заготовок.
Необхідно дуже швидко виконувати всі операції, так як монолітний полікарбонат дуже швидко остигає.
Форми (матриці) виготовляються зі сталі або алюмінію. Вироби, які вимагають хороших оптичних властивостей (захисні скла на транспорті, поліцейські щити, захисні маски) виготовляються на матрицях з відполірованої сталі / алюмінію, а також скла / кераміки, покритих глазур’ю.
Крім тиску повітрям або зусилля рукою (захищеної рукавичкою або якимось м’яким матеріалом), до цієї технології термоформування відносяться формування з пуансоном, формування за допомогою матриці і пуансона.

Вакуум-формування
Цей вид формування простіше, ніж механічний вплив на розігрітий лист і дає більш якісний результат. Необхідно пам’ятати, що вакуум-формування завжди потребує попереднього сушіння матеріалу, так як використовує температури, що перевищують 160-165ºС.
Також, необхідно контролювати рівномірність товщини відформованоїго виробу, тому що різні відрізки листа розтягуються нерівномірно.

Вакуум-обладнання оснащене рамою, в яку фіксується лист. Це мінімізує усадку листа під час термічної обробки, що особливо важливо для тонких листів монолітного полікарбонату (до 3 мм), у яких вона може становити до 6%. Також, в залежності від виду використовуваних матриць (позитивних / негативних), необхідно пам’ятати, куди направлена сторона з UV-захистом.

Для виробництва високоякісних виробів необхідно стежити, щоб поверхня форм / матриць була ідеально рівною і підтримувала максимально можливу температуру. Чим вище температура матриці, тим краще поверхня виробу. Тому для вакуум-формування рекомендуються тільки відполіровані алюмінієві і сталеві матриці.

При вакуум-формуванні лист встановлюється в раму і розігрівається до температури пластичності. Далі, він кладеться на негативну форму (тобто поглиблення) або на позитивну (опуклість). Повітря, який залишається між формою і матеріалом, віддаляється за допомогою вакууму і заготівля повністю обволікає матрицю.
Відсмоктування повітря відбувається через множинні отвори в матриці, діаметр яких на прилеглій до полікарбонату поверхні не перевищує 0,6 – 0,7 мм. Із зовнішнього боку вони можуть бути більше, це прискорить відкачування повітря з форми.
При вакуум-формуванні використовуються як позитивні, так і негативні матриці. Однак, технологічно працювати зручніше і простіше з другими, і, крім того, вони менш схильні до пошкоджень і зносу, хоча і дорожче у виробництві.
Використання позитивних матриць називається драпірувальним формуванням. Позитивна матриця застосовується для більш глибокого витягування (співвідношення глибини до діаметру 4: 1) і відрізняється більш товстою основою і тонкими стінками у кінцевого виробу. Цикл виробництва деталей з використанням позитивних форм більш тривалий і технологічно складніший. Лист підтримується над найвищою точкою матриці. У міру розм’якшення, лист обволікає матрицю, і на самому останньому етапі, коли досягне температури 160 градусів і вище – тісно притискається до її країв. Далі, вакуумом через отвори в матриці видаляються залишки повітря.

Застосування негативної матриці відрізняється більш тонкож основою і товстими стінками кінцевого виробу. Цей метод ще називається прямим вакуумним формуванням.
Потоншення підстави (верхніх країв заготовки) відбувається при використанні глибоких форм. При поступовому опусканні гарячого листа до центру матриці, відбувається його розтягнення. Найбільше лист виявляється розтягнутий по краях і, отже, це найтонша частина виробу.
Негативне формування дозволяє досягти дрібних деталей на зовнішній поверхні деталі.

Вакуум-формування
Цей вид формування простіше, ніж механічний вплив на розігрітий лист і дає більш якісний результат. Необхідно пам’ятати, що вакуум-формування завжди потребує попереднього сушіння матеріалу, так як використовує температури, що перевищують 160-165ºС.
Також, необхідно контролювати рівномірність товщини відформованоїго виробу, тому що різні відрізки листа розтягуються нерівномірно.

Вакуум-обладнання оснащене рамою, в яку фіксується лист. Це мінімізує усадку листа під час термічної обробки, що особливо важливо для тонких листів монолітного полікарбонату (до 3 мм), у яких вона може становити до 6%. Також, в залежності від виду використовуваних матриць (позитивних / негативних), необхідно пам’ятати, куди направлена сторона з UV-захистом.

Для виробництва високоякісних виробів необхідно стежити, щоб поверхня форм / матриць була ідеально рівною і підтримувала максимально можливу температуру. Чим вище температура матриці, тим краще поверхня виробу. Тому для вакуум-формування рекомендуються тільки відполіровані алюмінієві і сталеві матриці.

При вакуум-формуванні лист встановлюється в раму і розігрівається до температури пластичності. Далі, він кладеться на негативну форму (тобто поглиблення) або на позитивну (опуклість). Повітря, який залишається між формою і матеріалом, віддаляється за допомогою вакууму і заготівля повністю обволікає матрицю.
Відсмоктування повітря відбувається через множинні отвори в матриці, діаметр яких на прилеглій до полікарбонату поверхні не перевищує 0,6 – 0,7 мм. Із зовнішнього боку вони можуть бути більше, це прискорить відкачування повітря з форми.
При вакуум-формуванні використовуються як позитивні, так і негативні матриці. Однак, технологічно працювати зручніше і простіше з другими, і, крім того, вони менш схильні до пошкоджень і зносу, хоча і дорожче у виробництві.
Використання позитивних матриць називається драпірувальним формуванням. Позитивна матриця застосовується для більш глибокого витягування (співвідношення глибини до діаметру 4: 1) і відрізняється більш товстою основою і тонкими стінками у кінцевого виробу. Цикл виробництва деталей з використанням позитивних форм більш тривалий і технологічно складніший. Лист підтримується над найвищою точкою матриці. У міру розм’якшення, лист обволікає матрицю, і на самому останньому етапі, коли досягне температури 160 градусів і вище – тісно притискається до її країв. Далі, вакуумом через отвори в матриці видаляються залишки повітря.

Застосування негативної матриці відрізняється більш тонкож основою і товстими стінками кінцевого виробу. Цей метод ще називається прямим вакуумним формуванням.
Потоншення підстави (верхніх країв заготовки) відбувається при використанні глибоких форм. При поступовому опусканні гарячого листа до центру матриці, відбувається його розтягнення. Найбільше лист виявляється розтягнутий по краях і, отже, це найтонша частина виробу.
Негативне формування дозволяє досягти дрібних деталей на зовнішній поверхні деталі.

ВИГИН ПО ЛІНІЇ НАГРІВУ

Вигин по осьовій лінії – механічне формування, яке не передбачає використання форм. Він не вимагає попереднього сушіння, так як не потребує температур, що перевищують 160 ºC. Але у випадках, якщо матеріал довгий час знаходився в умовах підвищеної вологості – рекомендується попередньо підсушити листи.
Переваги гарячого вигину перед холодним в тому, що дозволяє уникнути внутрішніх напружень в зоні деформації.
Перед локальним нагріванням бажано зняти плівку в зоні впливу високих температур, особливо при роботі з товстими листами (понад 3 мм), які вимагають більш тривалого нагрівання.
Зона нагріву дорівнює 5-6 толщинам листа. Пластик, товщиною до 3 мм, можна нагрівати з одного боку, понад – по обидва боки. Для цього використовуються ІЧ-випромінювачі або електричні лінійні (дротові) нагрівачі. Як тільки зона вигину досягне потрібної температури, швидко виробляється вигин і фіксація листа зажимами до повного охолодження.

З’ЄДНАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ІЗ МОНОЛІТНОГО ПОЛІКАРБОНАТУ СКЛЕЮВАННЯ

Вироби з монолітного полікарбонату експлуатуються в різних умовах – це можуть бути предмети інтер’єру (сувеніри, підставки, різні перегородки), вуличні конструкції (вітрини, захисне засклення, вуличні меблі, деталі транспорту, покрівельні системи, ліхтарі), елементи індивідуального захисту (щити, маски , шоломи). Для кожного окремого випадку потрібно розглядати свої кошти склеювання.

Вироби з полікарбонату які будуть відчувати атмосферні дії і підвищене навантаження, склеюються за допомогою силіконових клеїв і епоксидних смол. Вони забезпечують міцне зчеплення з іншими пластиками, металами, склом.

Для сувенірних виробів, які виконують декоративну функцію, можна користуватися пістолетами з клеями гарячого затвердіння на поліамідній основі, етіленвінілацетатними складами.

У будь-якому випадку, перед склеюванням заготовки повинні бути очищені від сміття, пилу, електростатики. Також, попередньо знежирте контактні поверхні. Це підвищить міцність з’єднання і зовнішній вигляд швів. Уникайте використання клеїв і чистячих властивостей на основі розчинників, вони погіршують оптичні властивості матеріалу.
Для очищення поверхонь і знежирення використовується ізопропіловий спирт. Їм же видаляють сліди від плівки.

Іноді розчинники (сольвенти) цілеспрямовано використовують для склеювання деталей з монолітного полікарбонату. Склеюються, повинні бути рівними. На дрібні деталі голчастим аплікатором наноситься сольвент, після чого забезпечується щільний тривалий притиск. У разі, коли з’єднуються великі площини, ці елементи опускаються в Сольвентні ванну з постійним рівнем занурення, витримуються до розм’якшення поверхні і після точного суміщення фіксуються в потрібному положенні.

ЗВАРЮВАННЯ

Листи монолітного полікарбонату можна з’єднувати між собою за допомогою зварювання з використанням зварювального дроту. В цьому випадку, також потрібна попередня сушка матеріалу за технологією, що наведена вище.
Крім того, зварювання можна проводити ультразвуковим методом у вигляді точкового або заклепувального з’єднання. Вибір способу залежить від форми і призначення деталі.

Рекомендації:

  1. ультразвукове зварювання – 20 кГц, амплітуда у діапазоні 25-40мкм
  2. зварювання з гарячою накладкою – температури 260-300 ° С.

МЕХАНІЧНА КРІПЛЕННЯ

При виборі цього способу кріплення деталей з монолітного полікарбонату, необхідно враховувати наступні рекомендації:

  • монолітний полікарбонат, як і будь-який інший пластик, схильний до лінійного теплового розширення. Тому отвори для кріплення повинні бути трохи більше діаметру болтів, щоб дозволяти листам вільно переміщатися при розширенні і стисненні;
  • відстань до краю листа повинно бути в півтора рази більше діаметра отвору;
  • слід використовувати болти і шурупи, бажано – для пластиків. Застосування заклепок призводить до утворення тріщин;
  • не можна затягувати болти і шурупи занадто сильно (за допомогою електроінструменту). Після затягування звільніть їх на 0,5 обороту;
  • не рекомендується використовувати в якості ущільнювача прокладки і шайби з м’якого ПВХ;
  • точки кріплень повинні бути розподілені рівномірно по всьому периметру листів.

ШЛІФУВАННЯІ ПОЛІРУВАННЯ

Шліфування допомагає усунути грубі дефекти крайок і поверхні листа: закруглення і вирівнювання кутів і торців заготовок, видалення подряпин і відколів по площі листа.
Монолітний полікарбонат шліфується вологим методом з охолодженою водою і кремнієвим наждачним папером:

  • груба шліфовка – зернистість 80
  • тонка – 280
  • фінішна – від 400 до 600.

Після закінчення шліфування і видалення абразивів можуть знадобитися додаткові фінішні операції – полірування виробів.

Полірування деталей з монолітного полікарбонату проводиться:

  • на тканинному колі, сукні або фетровій стрічці з парафіном / полірувальним воском. Оскільки це дуже м’які матеріали, поліровані поверхні повинні бути заздалегідь відшліфовані. В іншому випадку після полірування поверхні хоч і стане блискучою, але подряпини і зовнішні пошкодження залишаться. При використанні цього методу необхідно строго стежити, щоб не було значних підвищень температури оброблюваної поверхні.
    Окружна швидкість – 15-20 м / с
    Питомий тиск на оброблювану поверхню – 0,2-0,1 кг / см2
  • полум’ям. Використовуючи цей метод фінішної обробки, ретельно контролюйте по-перше – відстань між джерелом полум’я і деталлю, по-друге – час дії полум’я на точку поверхні. Не дотримуючись цієї умови, результат буде зіпсований: біліє поверхня пластику або виникає плинність матеріалу. Полірування полум’ям дозволяє видаляти навіть значні подряпини на поверхні (в цих зонах подовжується вплив полум’ям), але його застосування вимагає певного досвіду.
  • алмазним інструментом. В цьому випадку не потрібна попередня шліфовка, так як токарськими інструментами з алмазним покриттям зрізається найтонший верхній шар пластику. Обладнання повинно працювати без вібрацій, щоб виключити появу дефектів виробу
  • сольвентом. Це хімічне полірування, яке полягає в розпиленні на поверхні агресивних розчинників, метілендіхлоріда. Хімічне полірування додасть поверхні блиску, але не впорається з грубими ушкодженнями поверхні, тому застосовується після обов’язкового шліфування. Цей метод робіт дуже шкідливий для здоров’я і супроводжується підвищеною пожежонебезпекою.

Можливо вас такоже зацікавіть

Профілі для полікарбонату

Фасадне скління

Монолітній полікарбонат