工程塑料的工艺性能与切削加工探究

工程塑料的工艺性能与切削加工探究

王向超

大庆油田昆仑集团管业分公司

合成树脂是制作塑料最为核心的成分，在温度以及压力的影响下，合成树脂可模塑成型。塑料的主要原料涉及到多种内容，一般为石油、煤或者天然气。塑料材料始终处于不断进步与发展的过程中，成型加工技术日渐完善，不断扩大的应用范围可说明塑料制品取得的成就。各种机器中的机械零件以及生产生活中的器具等都是塑料应用的主要范围。因此，针对工程塑料的工艺性能以及切削加工展开的探究，具有十分重要的现实意义。

一、工程塑料的工艺性能与优势

1.吸湿性较强

塑料的吸湿性是指其吸湿或黏附水分的性能。将塑料按照其对水分的亲疏程度来分类，可分为两类；具有明显的吸湿或黏附水分倾向的塑料，如有机玻璃、ABS等；基本不吸湿也不黏附水分的塑料，如聚乙烯、聚氯乙烯等。水分的存在对吸湿性塑料的成形有很大影响；当塑化温度高于100℃时，水分将汽化，从而导致制品内产生气泡，外观出现水迹，制品强度也因此而降低；有些塑料在高温下会发生水解反应，从而影响制品的外观质量，降低机械强度；或者因树脂起泡、强度下降而使成形过程变得困难。因而，在对吸湿性塑料进行成形加工前，必须进行干燥处理，将其含水量控制在允许的范围内。

2.明显的流动性

在温度以及压力的双重作用之下，塑料能够充满模腔，各个部分的性能就是指流动性。流动性较差的塑料会引发其充型质量不断下降。因此需要施加越来越大的成型压力。例如，在注射成型时，流动性差的塑料无法满足充满模腔这一需求，需要施加较大的注射压力。但是也不能出现流动性过大的问题，这是引发成型时出现一边问题的重要因素，最终因挤压制品而出现变形问题。所以在成型过程中，必须结合实际将塑料的流动性控制在适宜范围，树脂分子结构以及树脂分子大小等都会对塑料流动性造成直接影响。填料、增速剂以及润滑剂也与塑料流动性之间存在直接联系，因此，必须在充分考虑多方面因素的基础上，开展塑料流动性控制工作。流动性最为良好的树脂是具有线性分子结构或者很少有交联结构的树脂。塑料的流动性在净料不断加大的情况下日渐下滑。为在真正意义上实现对塑料流动性的提升，可结合实际将增塑剂以及润滑剂适当的加入其中。

3.结晶性显著

结晶型塑料所具备的独特的结晶现象，可通过塑料结晶性得以直观体现。相对于无定型塑料来说，才能形成结晶型塑料这一概念。结晶型塑料包括聚乙烯以及聚甲醛等。无定形塑料是指有机玻璃以及ABS等。在表征塑料结晶性时，一般会利用结晶度的大小，这也是在确定塑料成型工艺条件时必须高度重视的一项内容。如果有湿度较高以及熔融体冷却速度较慢的问题，存在于结晶型塑料成型过程中，就会导致制品的结晶度不断提升。密度大、硬度高以及刚性较好，是该种种材料的明显特征，在抗拉性能以及抗弯性能方面占据一定优势，可实现对耐磨性能以及耐腐性能的逐步提升。冷却速度较快的熔融体是不断缩小制品结晶度的方式之一，进而获得柔软性、透明性较好的材料。其伸长率以及冲击强度等性能相对优良。

4.热敏性质明显

有些塑料，如聚氯乙烯、聚甲醛等，对热较为敏感。当将其较长时间置于较高温度下时，就会发生分解、变色等现象。塑料的这种性质称为热酸性。为了避免出现这类缺陷，在对热敏性塑料进行成形加工时，必须正确控制温度和受热时间，恰当选用加工设备，或在塑料配方中加入稳定剂。

二、塑料的切削加工细节与要点

在形状以及用途方面，塑料零件存在较大差异，所以在切削时也需要使用不同的方法。在加工塑料时可利用多种方法，一般分为切断、铣削、冲切以及螺纹加工等。在切削过程中，无论使用任何一种刀具，其基本形式都会以车刀的形式体现。车刀组成或者车刀演变是刀具切削部分形成的源头。塑料制品在一次成型后需要切除毛边以及浇口。部分塑料制品还需要进行再次的切削加工，以及其他形式的加工。

1.工程塑料切削加工特征

一般情况下，都可利用金属切削机床加工塑料。塑料切削与金属材料切削之间存在一定的不同。塑料切削加工一般会利用较小的功率，其强度与硬度远远低于金属切削。在选择塑料切削刀具时，一般会使用大前脚、大后角的刀具，并始终保持刀刃的锋利。在加工塑料材料时注意不能利用过大的夹紧力，尤其是要提高对锤孔工作的重视程度，在切削时需要结合实际控制速度，以免因温度太高而导致质量问题。部分塑料材料为实现对表面质量的提升，会在切削过程中利用较快的速度。这是增加切削温度的因素之一，因此需要在加工的同时，利用风冷或者水冷的方式冷却切削温度。在机械加工时可能会遇到性质较脆或者容易产生内应力的塑料，这部分塑料必须缓慢的进行切入与切出操作。最适宜利用手动走刀的方式，防止崩裂问题。碳素工具钢、合金工具钢以及硬质合金等刀具是一般情况下加工塑料时使用的刀具。玻璃钢制品的加工工艺工作则与其不同，一般会利用单晶以及多晶金刚石道具。在切削金属材料时使用的工艺方法都可用于加工塑料材料。

2.塑料切削加工的特征与要点

塑料的切削过程是通过切削运动，使刀具从工件上切除多余的塑料层，形成切屑和已加工表面的过程。塑料切屑的形成过程，是受切削刀具挤压而成，工件材料的变形服从虎克定律。因此，塑料的切削过程是挤压过程。切削性能越好，产生连续切屑的范围越大，表面粗糙度值越小，精度越高；越小的单位切削力产生的切削热越小，刀具寿命越长。塑料的已加工表面质量是塑料制品使用性能的重要方面。所谓加工表面质量，是指塑料零件在加工后的表面层状态，它不可能是理想的光滑表面，总是存在一定的微观几何形状偏差。

结语：表层材料在加工时受切削力、切削热的影响，也会使原有的物理机械性能发生变化。要想加工出较高表面质量的塑料工件，对切屑的形态、刀具的形状、切削条件、塑料的机械性能、温度的变化和塑料的热性能等因素必须加以考虑，它们在加工中都起着很重要的作用。

参考文献：

[1]任召伟.工程材料切削加工性与核磁兼容性研究[D].天津大学.

[2]陈宇勤.工程塑料金属涂层复杂图案边缘精密加工技术[D].大连理工大学,2014.