Инженерные пластики всё чаще заменяют металл там, где важны лёгкость, химстойкость, диэлектрические свойства, бесшумность и работа без смазки. Из них фрезеруют и точат шестерни, втулки, ролики, корпуса, изоляторы, направляющие, уплотнения. Но пластик пластику рознь: бытовой полиэтилен и высокотемпературный PEEK — это разные миры по цене и свойствам. Разберём четыре самых востребованных в механообработке конструкционных пластика — POM, PA6, капролон и PEEK — и их сильные стороны.
POM (полиацеталь, полиформальдегид)
POM (он же полиацеталь, торговые названия Delrin, полиформальдегид) — едва ли не лучший пластик для механообработки. Он жёсткий, прочный, размерно стабильный, имеет низкий коэффициент трения и почти не впитывает влагу. Отлично режется на ЧПУ: даёт чистую поверхность, держит точные размеры, ломкую стружку. Из POM делают точные шестерни, втулки, ролики, защёлки, детали механизмов, где нужны жёсткость и стабильность размеров. Минусы — горючесть и ограниченная химстойкость к сильным кислотам. Это материал «по умолчанию» для точных пластиковых деталей.
PA6 и капролон (полиамиды)
Полиамиды (нейлоны) — семейство вязких, износостойких пластиков. PA6 — распространённый литьевой полиамид. Капролон (полиамид-6 блочный, литой) — его «тяжёлая» версия: монолитные заготовки большого сечения, из которых вытачивают крупные втулки, вкладыши, ролики, звёздочки, шкивы, направляющие. Полиамиды отлично работают на трение и износ, гасят удары и шум, заменяют бронзовые втулки в узлах скольжения без смазки. Главный недостаток — гигроскопичность: полиамиды впитывают влагу и при этом меняют размеры и свойства, что нужно учитывать в точных деталях. Существуют маслонаполненные и графитонаполненные марки с ещё лучшими антифрикционными свойствами.
PEEK: высокотемпературный инженерный пластик
PEEK (полиэфирэфиркетон) — вершина конструкционных термопластов. Он сохраняет прочность при температурах до 250-260 °C, исключительно стоек химически, биосовместим, самозатухающ, обладает высокой прочностью и износостойкостью. PEEK применяют там, где обычные пластики плавятся или разрушаются: в авиации, нефтегазе, медицине (импланты, инструмент), полупроводниковом производстве, насосах для агрессивных сред. Расплата — очень высокая цена, в десятки раз дороже POM, и более требовательная обработка. PEEK берут только тогда, когда нужны его экстремальные свойства.
Сравнение пластиков
| Параметр | POM | PA6 / капролон | PEEK |
|---|---|---|---|
| Плотность, г/см³ | 1.41 | 1.13-1.15 | 1.30 |
| σв, МПа | 60-70 | 70-85 | 90-100 |
| Рабочая темп., °C | до ~100 | до ~100 | до ~250 |
| Трение/износ | низкое трение | отличный износ | отличный износ |
| Влагопоглощение | очень низкое | высокое | низкое |
| Обрабатываемость | отличная | хорошая | хорошая |
| Относит. цена | низкая | низкая | очень высокая |
Особенности механообработки пластиков
Пластики обрабатываются легко, но имеют свою специфику. Они плохо отводят тепло, поэтому при высоких скоростях резания зона реза перегревается, материал «плывёт» и теряет точность — важны острый инструмент и адекватное охлаждение. Низкий модуль упругости означает «отжим» тонких деталей под инструментом, поэтому тонкостенные детали из пластика менее точны, чем металлические. Гигроскопичные полиамиды могут менять размер после обработки по мере набора влаги — для точных деталей это закладывают в допуск. Внутренние напряжения в литых заготовках при снятии большого объёма материала вызывают коробление, поэтому крупные детали иногда обрабатывают в несколько этапов с релаксацией.
Пластик — не «дешёвая замена металлу», а самостоятельный класс материалов со своими козырями: вес, химстойкость, диэлектрика, работа без смазки и бесшумность. Там, где эти свойства нужны, пластик обыгрывает металл.
Как выбрать пластик под деталь
Идите от требований: нужны точность и жёсткость — POM; износ и трение в крупном узле — капролон или PA6; высокая температура, агрессивная химия или медицина — PEEK. Учитывайте влагопоглощение для точных деталей и горючесть для пожароопасных зон. В расчёте МЕТГЕН выберите инженерный пластик в конфигураторе материалов и получите цену и срок фрезеровки или точения детали.