Правильный выбор пластика для обработки с ЧПУ важен для достижения желаемого баланса производительности, точности, долговечности и стоимости. Двумя наиболее распространенными конструкционными пластиками, используемыми при обработке с ЧПУ, являются HDPE (полиэтилен высокой плотности) и Delrin (ацеталь, POM).
Хотя на первый взгляд они могут показаться похожими на спецификации, на практике они ведут себя совершенно по-разному под воздействием режущего инструмента. Понимание этих различий помогает инженерам выбирать оптимальный материал для любого производственного проекта.
В этом руководстве мы расскажем о различиях между HDPE и Delrin, уделяя особое внимание их обрабатываемости, механическим свойствам и идеальным вариантам использования, чтобы помочь вам выбрать наилучший материал для вашего следующего проекта.
Что такое HDPE?
ПЭВП — это полукристаллический термопластик, известный своим высоким соотношением прочности и плотности. Это один из самых универсальных пластиков в мире, который используется во всем, от молочных банок до коррозионностойких трубопроводов. Он известен своей превосходной ударной вязкостью и влагостойкостью, что делает его идеальным для использования на открытом воздухе, в море и в химической промышленности. Однако его мягкость означает, что он может деформироваться под воздействием тепла или резания, если процесс обработки не контролируется должным образом.
Что такое Делрин? (Ацеталь / POM)
Delrin (ацеталь, POM) — это высокоэффективный инженерный пластик, который ценится за его прочность, жесткость, низкое трение и исключительную стабильность размеров. При механической обработке он ведет себя аналогично металлу и выдерживает жесткие допуски, что делает его идеальным для изготовления механических деталей, требующих точности и несущей способности. Он устраняет разрыв между пластиком и металлом, обеспечивая высокую жесткость и низкое трение.
Непосредственное сравнение: Критические факторы
1. Обрабатываемость и допуски
Delrin обладает превосходной обрабатываемостью, в то время как с HDPE могут возникнуть сложности. Delrin обеспечивает чистую резку, получение предсказуемой стружки и позволяет нам легко выдерживать очень жесткие допуски. HDPE имеет свойство быть мягким и «клейким», образуя волокнистую стружку, которая может обволакивать инструмент.
Delrin: Благодаря своей жесткости и твердости он не прогибается при обработке. Его можно точить, фрезеровать и сверлить со скоростями и подачей, аналогичными скорости и подаче мягкой латуни. Вы можете добиться превосходной отделки поверхности прямо на станке при минимальном удалении заусенцев.
HDPE: Для разрезания материала требуются острые инструменты и большие углы наклона, а не пропахивание его насквозь. Его трудно плотно зажать, не деформируя деталь, и при этом образуется длинная волокнистая стружка, которая может наматываться на оснастку. Добиться гладкого, как стекло, покрытия из полиэтилена высокой плотности сложно, обычно он сохраняет матовую, восковую текстуру.
2. Прочность и жесткость
Delrin: Он обладает высокой прочностью на разрыв (около 10 000 фунтов на квадратный дюйм) и очень прочен. Он отлично подходит для таких конструктивных элементов, как шестерни, втулки и фитинги, которые должны сохранять свою форму под нагрузкой.
ПНД: Он обладает меньшей прочностью на растяжение (около 4000 фунтов на квадратный дюйм) и гораздо более эластичен. Однако ПНД обладает высокой ударопрочностью. Если вы ударите молотком по детали из Delrin, она может треснуть, а деталь из HDPE, скорее всего, поглотит удар и отскочит.
3. Термостойкость
Delrin имеет более высокую температуру непрерывной эксплуатации, чем HDPE. Delrin может комфортно работать при температуре около 90°C (194°F), в то время как полиэтилен высокой плотности начинает терять свою структурную целостность примерно при температуре 65°C (150°F), хотя он остается стабильным при очень низких температурах.
4. Химическая и влагостойкость
Полиэтилен высокой плотности — рекордсмен по химической стойкости. Он практически не подвержен воздействию растворителей, кислот и агрессивных чистящих средств. Кроме того, он практически не впитывает влагу, что делает его идеальным для использования в морской среде или при работе с жидкостями.
Delrin: Хотя Delrin обладает хорошей влагостойкостью, он не так стоек, как HDPE. Что еще более важно, Delrin нельзя использовать с сильными кислотами или химикатами на основе хлора, поскольку они быстро разрушают материал (явление, известное как «кислотный гидролиз»).
5. Трение и износ
Delrin: Обладает естественной смазкой. Это один из лучших материалов для деталей скольжения (подшипников, салазок, шестерен), поскольку он обладает очень низким коэффициентом трения о металл.
Полиэтилен высокой плотности: также скользкий (на ощупь напоминает воск), что делает его пригодным для использования в износостойких лентах и направляющих конвейера. Однако для высокоточных движущихся деталей Delrin обычно обеспечивает более длительный срок службы.
6. Стоимость
Сырье: HDPE значительно дешевле, чем Delrin (часто на 30-50% меньше по объему).
Стоимость механической обработки: здесь возникает сложная проблема. Хотя ПНД дешевле в приобретении, Delrin быстрее поддается механической обработке. Для сложных деталей, требующих жестких допусков, экономия рабочего времени при использовании Delrin часто компенсирует более высокую стоимость материалов.
Распространенные области применения
Применение ПНД
- Компоненты для работы с жидкостью
- Химические резервуары, трубы и фитинги
- Наружное или морское оборудование
- Защитные крышки и корпуса
- Пищевые компоненты (доступны сорта, одобренные FDA)
Полиэтилен высокой плотности идеально подходит там, где требуется гибкость, химическая стойкость или экономичность.
Области применения Delrin
- Прецизионные шестерни и звездочки
- Втулки, подшипники и ролики
- Механические компоненты с высокой нагрузкой
- Внутренние механизмы автомобиля
- Защелкивающиеся детали, требующие точности размеров
- Компоненты промышленного оборудования
Delrin выбирают для применений, требующих высокой прочности и жестких допусков.
Вердикт: Что Вам Следует Выбрать?
Выбирайте HDPE, если:
Вы проектируете компоненты для перекачки жидкостей (резервуары, заглушки, трубопроводы).
Деталь будет подвергаться воздействию агрессивных химических веществ или кислот.
Ударопрочность более важна, чем прочность на растяжение.
Основным фактором является стоимость, а допуски невелики (±0,005 дюйма или выше).
Выберите Delrin, если:
Вы производите механические детали, такие как шестерни, винты, втулки или корпус.
Вам нужны жесткие допуски (±0,002 дюйма или выше).
Эта деталь требует высокой жесткости и целостности конструкции.
Вам нужна превосходная отделка поверхности по эстетическим или функциональным соображениям.
Вывод
И HDPE, и Delrin обладают ценными возможностями для обработки с ЧПУ, но служат для совершенно разных инженерных целей. HDPE — лучший вариант для изготовления недорогих, химически стойких и гибких деталей, в то время как Delrin является предпочтительным материалом с точки зрения точности, прочности и износостойкости. Понимание особенностей обработки и свойств каждого из них позволяет производителям и инженерам разрабатывать детали, отвечающие как эксплуатационным, так и производственным требованиям.
В компании SANS Machining мы обладаем обширным опытом обработки как HDPE, так и Delrin. Независимо от того, нужен ли вам прототип редуктора из ацеталя или химически стойкая заглушка для резервуара из HDPE, наша команда поможет оценить вашу конструкцию на предмет технологичности (DFM).