Een handleiding voor het bewerken van polyurethaan en essentiële aandachtspunten.

Bewerking van polyurethaanplastic

Polyurethaan kan thermoplastisch of thermohardend zijn, maar bij de bewerking wordt thermohardend polyurethaan gebruikt. Dit materiaal staat bekend om zijn uitstekende mechanische eigenschappen, chemische inertheid, thermische stabiliteit en elektrische isolatie.

Fabrikanten gebruiken gegoten polyurethaan werkstukken en verwerken deze tot functionele onderdelen en producten met behulp van frezen, draaien, boren en andere bewerkingsprocessen. Afhankelijk van de polyurethaankwaliteit en bewerkbaarheid moeten de juiste bewerkingsparameters en geschikte snijgereedschappen worden toegepast.

In de volgende paragrafen worden de eigenschappen van polyurethaan nader toegelicht. Soorten CNC-bewerking van kunststof Voor polyurethaan: uitdagingen en aandachtspunten bij de bewerking, en industriële toepassingen van polyurethaanonderdelen.

Polyurethaanmateriaal en zijn eigenschappen 

Polyurethaan materiaal

Polyurethaan is een synthetisch polymeer gemaakt van een combinatie van diisocyanaten en polyolen, samen met secundaire additieven. Intern bevat PU dus –NH–CO–O– bindingen. Hoewel het in verschillende vormen verkrijgbaar is, heeft stijf polyurethaan de voorkeur voor bewerkingsdoeleinden. 

Gegoten thermohardende polyurethanen met een hardheid van meer dan 60-70 Shore A zijn een uitstekende keuze voor frezen, draaien, boren en andere bewerkingsprocessen. Hoe wordt thermohardend polyurethaan gemaakt? Openvormgieten en reactie-injectiegieten zijn twee belangrijke methoden voor het maken van polyurethaan. 

Bij gieten wordt een reactief mengsel van polyol, isocyanaat, katalysatoren en additieven in een open mal gegoten om het in vorm te brengen, waarna het uithardingsproces volgt. Bij reactie-injectiegieten daarentegen worden twee afzonderlijke componenten in een kop gemengd en in een mal geïnjecteerd. 

Eigenschappen van polyurethaan

• Thermische stabiliteit: Hoewel PU niet bestand is tegen hoge temperaturen, behoudt het zijn eigenschappen intact bij blootstelling aan matige hitte. 
• Slijtvastheid: Polyurethaan biedt een hogere slijtvastheid dan gewone kunststoffen, waardoor het effectief presteert in schurende omstandigheden. 
• Chemische neutraliteit: Dit materiaal reageert niet met de meeste zuren, basen, oliën en oplosmiddelen. 
• Mechanische kracht: Polyurethaan is een zeer sterk materiaal dat zware belastingen kan weerstaan ​​zonder te scheuren of te bezwijken.
• Eigenschappen aanpassen: Door de mengsamenstelling en het type additieven aan te passen, kan polyurethaan worden afgestemd om een ​​specifiek hardheidsniveau en andere gewenste mechanische eigenschappen te bereiken.

Verschillende bewerkingsprocessen voor polyurethaan

Frezen van stijf PU

Hoewel slijpen, zagen en andere bewerkingsprocessen met flexibel polyurethaan (PU) kunnen worden uitgevoerd, is voor frezen, draaien en boren PU met een hardheid van meer dan 70 Shore A nodig. Anders wordt vloeibare stikstof gebruikt om de hardheid vóór de bewerking te verhogen. Bovendien vereist elk van deze bewerkingsprocessen overeenkomstige gereedschappen en machine-instellingen.

Laten we de frees-, draai-, boor- en slijpprocessen van polyurethaan kort toelichten. 

Polyurethaanfrezen

CNC-frezen van kunststof onderdelen Ideaal voor het profileren, contouren en toevoegen van complexe structuren met polyurethaan. Voor freesbewerkingen wordt polyurethaan met een hardheid van meer dan 80 Shore A aanbevolen. 

• tooling: HSS/hardmetalen gereedschap, scherpe tweesnijdige vingerfrezen en enkelpunts freesgereedschap worden aanbevolen.
• Voeding en snelheid: 1000–1300 toeren per minuut / 0.38–0.51 mm/tand

Polyurethaan draaien 

Het wordt gebruikt om symmetrische onderdelen en vormen op een cilindrisch oppervlak te creëren door middel van een stationaire snijder en een roterend polyurethaanmateriaal.

• tooling: Gereedschap van hardmetaal/HSS, grote speling en spaanhoek 
• Voeding en snelheid: 0.10–0.20 mm/omwenteling en 600–1000 tpm

Polyurethaanboren

Met scherpe spiraalboren kunnen gaten van verschillende afmetingen en diepten in polyurethaanmateriaal worden gemaakt. Om verstopping door spanen tijdens het boren in polyurethaan te voorkomen, moet de boorpuntshoek worden aangepast aan de werkdikte (90–135°).

• tooling: Spiraalboren met scherpe randen
• Voeding en snelheid: 0.10–0.15 mm/omwenteling en 600–1,000 tpm

Polyurethaan slijpen 

Slijpen kan worden gedaan met een speciale slijpmachine of CNC-draaibank met een slijpgereedschaphouder. Het proces omvat het roteren van de slijpschijf, die een kleine hoeveelheid materiaal van het werkstuk verwijdert, het oppervlak verfijnt en toleranties corrigeert.

• tooling: Schuurschijf met korrelgrootte 20-80, afhankelijk van de hardheid van het polyurethaan. 
• Voeding en snelheid: 0.125-0.127 mm/omwenteling, en <150 tpm

Welke polyurethaankwaliteiten zijn er voor gereedschap?

Polyurethaan is een zeer populair materiaal voor gereedschappen in de machinebouw, spuitgieten, vormindustrie en andere industriële toepassingen. Het is verkrijgbaar in diverse vormen, zoals grijpdelen, persgereedschappen, stempelkussens en vacuümvormmatrijzen.

Voor gereedschap worden verschillende soorten polyurethaan met uiteenlopende hardheidsgraden gebruikt, waaronder zacht, middelhard, hard en zeer hard polyurethaan.

Zachte, elastische PU

PU-materialen met een hardheid lager dan 50 A Shore worden geclassificeerd als zachte elastomeren. Ze bieden een evenwicht tussen taaiheid, treksterkte en flexibiliteit, waardoor ze geschikt zijn voor het vasthouden van mallen, matrijzen en kussens die een lichte rek vereisen. 

PU met gemiddelde hardheid

Als polyurethanen een hardheid hebben tussen ~60–80 Shore AZe worden beschouwd als middelhard PU. Ze bieden verbeterde sterkte zonder significant verlies aan flexibiliteit, een hoger draagvermogen en goede bewerkbaarheid. Daardoor kunnen ze worden bewerkt om mallen, hulpstukken en andere onderdelen te maken.

Hard elastomeer PU

Polyurethanen met hardheid ~ 80–95 Shore A (soms slechts tot 90 Shore) worden beschouwd als harde, elastomere polyurethanen. Ze staan ​​bekend om hun hoge scheursterkte, slijtvastheid en duurzaamheid onder herhaalde belastingen. Typische toepassingen zijn onder andere vormmatten voor plaatmetaal, matrijzen, mallen en flexibele mallen. Ze worden ook veel gebruikt in urethaanmatrijzen voor de productie van huishoudelijke apparaten.

Stijve, harde, elastomeer PU

De hardheid van stijf polyurethaan varieert van 70 tot 80 Shore D. Het staat bekend om zijn structurele stijfheid, taaiheid en hoge druksterkte, lage flexibiliteit en de mogelijkheid tot nauwkeurige bewerking. Voorbeelden van toepassingen in de gereedschapsindustrie zijn vacuümvormen, mastermodellen, thermovormmatrijzen en prototypen voor stempelmatrijzen.

Overwegingen bij het bewerken van polyurethaan 

Polyurethaanbewerking

Om bewerkingsfouten en werkstukbreuk te voorkomen, moet u rekening houden met factoren zoals elastisch herstel, werkstukklemming, koeling en smering. 

1. Houd rekening met de elasticiteit van polyurethaan. 

Polyurethaan heeft een relatief hogere elasticiteit, waardoor er meer bewerkingsruimte nodig is om het elastische herstel te compenseren. Op die manier kunnen maatafwijkingen worden vermeden. 

Onvoldoende speling veroorzaakt overmatige wrijving op het bewerkingsvlak, wat leidt tot warmteontwikkeling en onnauwkeurigheden. 

2. Klem het polyurethaan werkstuk stevig vast.

Hoge klemkrachten veroorzaken bewerkingsfouten en kunnen het materiaal vervormen. Bevestig het polyurethaanwerkstuk daarom stevig; net genoeg om trillingen te voorkomen of beweging tijdens de bewerking te beperken.

3. Het juiste materiaal voor het snijgereedschap

Controleer de hardheid van het polyurethaan dat u voor de bewerking gebruikt en kies het gereedschapsmateriaal dienovereenkomstig. Doorgaans worden gereedschappen van snelstaal (HSS) en hardmetaal gebruikt, omdat deze helpen om aankoeken te voorkomen.

4. Gebruik koelvloeistof en smeermiddel 

Overmatige hitte tijdens de bewerking van polyurethaan kan leiden tot dimensionale vervorming en materiaalschade. Gebruik daarom een ​​koelvloeistof met fijne nevel en geschikte smering. Dit bevordert een efficiënte warmteafvoer van het bewerkingsvlak.

5. Optimaliseer de bewerkingssnelheid en de voeding. 

Omdat polyurethaan boven 175 °C begint te ontbinden, moeten de toevoersnelheid en het toerental zorgvuldig worden gekozen. Een hoge toevoersnelheid of een te hoog toerental veroorzaakt veel wrijving en warmteontwikkeling. Het is ook raadzaam om proefdraaien uit te voeren voordat u met de daadwerkelijke productie begint.

Industriële toepassingen van CNC-bewerking van polyurethaan 

Toepassingen van polyurethaan

Bewerkte polyurethaanonderdelen worden in diverse industrieën gebruikt, waaronder de automobielindustrie, de medische sector, industriële machines, gereedschappen, de maakindustrie en de consumentengoederenindustrie. 

In de automobielindustrie bieden de hoge sterkte, het lichte gewicht, de slagvastheid en de chemische neutraliteit van polyurethaan voordelen op het gebied van prestaties en duurzaamheid. De industriële machinebouw maakt gebruik van onderdelen van polyurethaan vanwege hun draagvermogen en schokabsorberende eigenschappen. Ook andere industrieën profiteren van op maat gemaakte polyurethaanbewerkingen. 

Laten we vervolgens de onderstaande tabel bekijken voor toepassingsvoorbeelden:

Lees verder: CNC-bewerking van thermoplasten

Opsommen

Polyurethaan is een waardevol kunststof voor bewerkingsdoeleinden vanwege zijn brede scala aan mechanische eigenschappen, duurzaamheid, chemische bestendigheid en draagvermogen, en kan worden bewerkt tot complexe onderdelen en producten. Er zijn verschillende soorten/kwaliteiten polyurethaan beschikbaar voor bewerking, met verschillende hardheidsniveaus (70 Shore A).

Je moet rekening houden met de elasticiteit, het materiaal van het snijgereedschap, de aanvoersnelheid, de snijsnelheid en andere parameters om warmteontwikkeling, verstopping en andere soorten defecten te voorkomen. Als u op zoek bent naar foutloze polyurethaan onderdelen die op uw specificaties zijn afgestemd, dan bent u bij ons aan het juiste adres. CNC-bewerkingsdiensten Bij ProleanTech bent u aan het juiste adres voor een totaaloplossing. Wij bieden uitgebreide diensten op het gebied van polyurethaanbewerking, van DFM-feedback en advies over materiaalkeuze tot volledige productie en oppervlakteafwerking.

Veelgestelde vragen

Wat zijn de nadelen van polyurethaan?

Enkele belangrijke nadelen van polyurethaan zijn de uitstoot van vluchtige organische stoffen en de gevoeligheid voor UV-straling.

Wat is de levensduur van polyurethaan? 

Polyurethaan gaat, afhankelijk van de samenstelling en kwaliteit, 20 tot 50 jaar mee. 

Welke gereedschappen heb je nodig om polyurethaan te bewerken?

Voor het bewerken van polyurethaan zijn scherpe tweesnijdige vingerfrezen, sneldraaiende boren en draai-inzetstukken nodig. De specifieke gereedschapskeuze hangt af van het bewerkingsproces dat u uitvoert.