Какими способами обрабатывают поликарбонат

  • Дата: 10-07-2015
  • Просмотров: 937
  • Комментариев:
  • Рейтинг: 21
Оглавление: [скрыть]
  • Свойства полимера
  • Инструменты для разрезания поликарбонатных листов
  • Применения сверления для обработки
  • Как придают полимеру форму
  • Как выполняется соединение деталей

Свойства полимера

Сегодня в строительстве повсеместно используют современные материалы, заменившие многие привычные. Одним из таких стройматериалов - поликарбонатом - можно воспользоваться, создавая конструкции как снаружи помещения, так и внутри. Материал этот выпускается в виде двух вариантов: монолитного и сотового. Изготавливаются они из особых гранул способом экструзии, когда продавливают расплав полимера сквозь отверстие, придающее ему форму (например, через решетку). Два вида этого полимера различны как внешне, так и по характеристикам.

Поликарбонат и его толщина

Поликарбонат и его толщина.

Сотовый полимер имеет вид двух тонких пластин с перегородками (напоминает соты), образующими ячейки, заполненные воздухом. Это придает ему легкость при транспортировке, гибкость при монтаже, высокую степень тепло- и звукоизоляции. Монолитный вариант материала представляет прозрачный для света (но не для ультрафиолета), гибкий, малогорючий, химически устойчивый цельный полимерный лист, что делает его максимально ударопрочным (20-21 кг/м²), неуязвимым для огнестрельного оружия и увеличивает срок его службы на долгие годы (до 20 лет). При высокой прочности особое значение приобретает правильная обработка монолитного поликарбоната.

Вернуться к оглавлению

Инструменты для разрезания поликарбонатных листов

Обработка полимерных листов механическим способом включает такие методы, как резка и сверление, фрезерование, шлифовка. Пласты монолитного поликарбоната разрезают циркулярной пилой, ручной пилой ножовкой по металлу. Оборудование должно быть настроено, защитная пленка на листах сохранена, материал струбцинами фиксируют на слесарном столе, предохраняя его прокладками, лезвия подойдут остро заточенные, карбидные.

Схема точечного крепления листов поликарбоната

Схема точечного крепления листов поликарбоната.

Проводя резку листов поликарбоната, избегают повреждений, края листов должны получиться чистыми и ровными, а стружка выдувается при помощи сжатого воздуха. Нужно защитить себя очками и рукавицами. Расстояние между зубцами инструментов тем меньше, чем тоньше листы поликарбоната. Инструменты при обработке имеют строго определенные характеристики настройки:

При работе циркулярной пилой используют подачу на низкой скорости, чтобы срез получился чистым, резка идет при рабочей скорости пилы, режут листы толще 3 мм. Характеристики для работы следующие:

  • α - 25°-30° (угол задней кромки);
  • β -10°-15° ( угол резания передний);
  • h - 9-12 мм (промежуток между зубьями);
  • V1 - 1400-1800 м/мин (необходимая скорость резания);
  • V2 - 20-25 м/мин (начальная скорость подачи).

Ленточными пилами (вертикальными и горизонтальными) пользуются при черновой обрезке предварительно отформованных изделий (пила 10-20 мм шириной ): нарезание листов до 3 мм, направляющие инструмента находятся близко к листу, лист фиксирован. Характеристики:

Схема крепления поликарбонатных плит к металлическому каркасу

Схема крепления поликарбонатных плит к металлическому каркасу.

  • h равно 2-3 мм ;
  • β составляет 0°-5°;
  • V1 от 700 до 1000 м/мин;
  • V2 - 20-25 м/мин;
  • α - 25°-30°

Автоматическая пила (ножовка): инструмент настраивают на резку панельными ножами с мелкими, хорошо заточенными зубцами, имеющими 2 мм расстояния на режущем полотне.

Из монолитного поликарбоната ручным электрическим фрезером можно вырезать криволинейные изделия (обводить шаблон из фанеры, на фрезу надеть ролик), делать закругления на готовых деталях, разрезать листы (используя направляющую шину), а с формованных деталей снять кромку. Фреза нужна одноперьевая, из быстрорежущей стали. Перед работой фрезер настраивают так:

  • угол α - 20°-25°;
  • угол β - 0°-5°;
  • V1 составит 200-500 м/мин;
  • V2 составит 1,5 м/мин.

Применение таких инструментов при резке требует опыта работы и имеет достоинства:

  • процесс производится быстро;
  • легко воспроизводятся сложные формы.

Существуют и сложности метода резки, которые следует учесть при обработке:

  • при резке тонких листов материал может растрескаться, требуется толстая подкладка (гофрокартон или лист пластика от 4 мм);
  • листы при обработке нагреваются, это требует использования для пил зубьев с твердыми вставками;
  • подбор скорости: высокая ведет к перегреву и оплавлению, низкая - к образованию сколов;
  • необходимо постоянно удалять стружку, избегая царапин.
Вернуться к оглавлению

Применения сверления для обработки

Для сверления поликарбоната дрелью (ручной или автоматической) применяют сверла для металла (высокоскоростные) и сверла с режущей пластиной из твердых сплавов. Применить можно сверло спиральное, имеющее при вершине двойной угол 60°-90°. Характеристики работы инструментом при сверлении: угол задний- 5°-8°, угол передний - 3°-5°, 30° составляет угол заточки, а 20-60 м/мин - нужная скорость, 0,1-0,5 мм/об - нужная подача. Для получения ровных отверстий без внутренних напряжений следует:

Схема типового узла соединения листа из поликарбоната

Схема типового узла соединения листа из поликарбоната.

  • отверстия очищать от стружки;
  • охлаждать периодически сверло;
  • не сверлить у края листа отверстия ближе по расстоянию, чем его 2 диаметра;
  • делать отверстие диаметром немного больше винта (так как при работе происходит тепловое расширение отверстия);
  • качественно закреплять лист.

Достоинства метода - в возможности быстрого получения отверстий различных диаметров, а минусы имеются такие:

  • нелегко получить гладкие края отверстия (соотнести подачу и скорость резания) - это возможно только при равномерной стружке;
  • следует защищать материал от перегрева, часто вынимая сверло (при толщине листов от 5 мм), используя охлаждающую смазочную эмульсию, сжатый воздух;
  • сверлом легко выломать частицы материала, поэтому желательно иметь навыки и работать осторожно.

После механической обработки следует шлифованием устранить дефекты, применяя влажный метод. Шлифуют шкуркой сначала поверхность грубо (зернистость 80), затем тонко (280), и, наконец, проводится финишная отделка (зерно 400-600). Затем полируют тканью, парафином или воском.

Вернуться к оглавлению

Как придают полимеру форму

Для придания листу монолитного поликарбоната формы используют термические способы.

Схема устройства листа поликарбоната

Схема устройства листа поликарбоната.

Температура должна достигать значений от 180°C до 210°C. Предварительно листы полимера просушивают в камерах, имеющих внутри циркуляцию воздуха. Сушат их по отдельности, удалив защитную пленку. Время сушки зависит от влажности листов монолитного поликарбоната, так как материал гигроскопичен. Определить сроки просушки можно на опыте:

  1. Сначала просушивают из нужной партии небольшой образец в печи, затем через 2 часа его вынимают, нагревают до температуры формовки в течение 10 минут.
  2. Если пузыри на поверхности не появляются, то материал высушен, в противном случае сушка требует большего времени.
  3. Лист, имеющий толщину 2 мм,можно высушить за 1,5 часа, а 8 мм - за 45 часов. Зная время, сушат всю партию, укладывая листы с промежутком в 30 мм для обдува воздухом.

Высушив, лист нагревают в печи до температуры формования при мощности излучения 30 кВт/м2, вынимая и помещая затем в матрицу (выпуклую или вогнутую) из алюминия или стали, которая нагревается до 80-120˚С. Пластик принимает форму матрицы под собственным весом, хотя иногда может потребоваться дополнительное давление. Достоинство этого термического способа в том, что можно делать изделия достаточно сложной формы, а недостаток - требуется сложный процесс предварительной просушки, так как иначе при высокой температуре в изделии появятся пузырьки.

Схема монтажа сотового поликарбоната

Схема монтажа сотового поликарбоната.

Можно для изготовления изделий применить простое формование, когда лист помещают поверх формы и ставят в печь при 150°С (точка стеклования). Когда форма обволакивается полимером полностью, ее вынимают и оставляют для остывания. Достоинства по сравнению с первым способом в том, что полимер не требует сушки, так как температура нагрева ниже и характеристики поверхности (прозрачность, твердость) не меняются. Но есть и недостатки:

  • при нагревании без сушки происходит усадка материала (6% для листа до 3 мм, 3% - свыше 3 мм), которую нужно учитывать, следовательно, изготавливать можно только простые изделия;
  • необходимо удалять с листов защитную пленку, избегая ее спекания.

Монолитный пластик для создания формы можно сгибать холодным или горячим способом. При холодном сгибе под прямым углом радиус изгиба будет при листе до 2,5 мм (в толщину) - 2 мм, до 4 мм составит 3 мм, при толщине до 6 мм - 5 мм. Достоинство способа здесь в большом выборе дизайна для сооружения различных арочных перекрытий, а недостаток в том, что материал частично релаксирует, и нужно это учитывать, сгибая на 20-25 градусов больше.

Если место сгибания нагревается с обеих сторон электрическим проволочным нагревателем, то можно быстро согнуть лист при температуре 160°С. Достоинством является легкость процесса, а недостатком - необходимость предварительной сушки, чтобы в зоне сгиба не было пузырения. Если температура будет недостаточной, возникнут внутренние напряжения, и материал растрескается.

http://youtu.be/VvKa4GgNyFw?t=8s

Вернуться к оглавлению

Как выполняется соединение деталей

Соединить детали из монолитного поликарбоната при окончательной сборке можно склеиванием, сваркой, креплением. Склеивают детали, используя эпоксидную смолу или силиконовые смолы, которые создают прочное сцепление с металлами, пластиками, стеклом. Чтобы повысить прочность швов, поверхности предварительно обезжиривают, используя изопропиловый спирт. Куски монолитного поликарбоната соединяют сварочным прутком, выполнив перед этим сушку при 120°С. Возможна точечная сварка ультразвуком частоты 20 кГц и амплитуды от 30 до 40 мкм (0-пик). Сварка с горячей накладкой (260-300°С) исключительно прочна.

При механическом способе соединения болты выбирают меньшего диаметра, чем отверстия в полимере, что дает его листам необходимую подвижность при тепловом расширении и сжатии. Специальные болты, предназначенные для пластика, затягивают с помощью электроинструмента, ослабляя затем на половину оборота, избегая трещин, располагая крепления по листу равномерно. Детали после сборки очищают мыльным раствором или изопропиловым спиртом и вставляют в конструкцию, используют специальные профили, а пленку, оберегающую снаружи УФ-слой, удаляют только после окончательного монтажа.

http://youtu.be/YF3Cii8-Ssk

Использование разных способов обработки поликарбоната позволяет выполнять различные дизайнерские детали сооружений не только промышленным способом, но и применять этот материал на своем участке, чтобы самостоятельно построить теплицу, сделать навес, бассейн, забор или душ. Все виды обработки поликарбоната требуют аккуратного выполнения технологий, правильных настроек используемых приборов. Тогда результат позволит воспользоваться полезными свойствами этого материала.