Vespel bewerkingshandleiding: materiaalsoort, voordelen en beste werkwijzen

Vespel-bewerking

Vespel is een Polyimide materiaal Ontwikkeld en geproduceerd door het Amerikaanse ingenieursbedrijf DuPont de Nemours, Inc. Deze hoogwaardige kunststof wordt veel gebruikt in de auto-, luchtvaart-, gezondheidszorg- en elektronica-industrie. Vespel is een belangrijk materiaal in kunststof CNC-bewerking: vanwege het vermogen om bij hoge temperaturen sterkte te behouden, de uitstekende slijtvastheid en de chemische stabiliteit.

Hoewel Vespel-materiaal Hoewel het materiaal zich goed laat bewerken, moeten bepaalde bewerkingsfactoren zorgvuldig in overweging worden genomen om maatafwijkingen, fabricagefouten en overheadkosten te voorkomen. Dit vereist inzicht in Vespel en het bewerkingsgedrag ervan.

Dit artikel gaat dieper in op de eigenschappen, soorten, bewerkingsprocessen en toepassingsvoorkeuren van Vespel-kunststof.

Wat is Vespel Plastic? 

Vespel plastic

Vespel verwijst naar een type polyimideplastic ontwikkeld door DuPont; het is in feite een handelsmerk (Vespel®). Wat het onderscheidt van regulier polyimidemateriaal is dat Vespel tijdens de polymerisatie sterkere moleculaire bindingen vormt. Soms worden er ook vulstoffen (grafiet, molybdeendisulfide, enz.) gebruikt tijdens de formulering.

Dankzij de stabiele moleculaire ketens biedt Vespel een hoge sterkte, een langere vermoeiingslevensduur, thermische stabiliteit (tot 300 °C), slijtvastheid en chemische neutraliteit. Deze combinatie van eigenschappen maakt het een goede materiaalkeuze voor kunststof CNC-bewerking: wanneer onderdelen worden blootgesteld aan extreme hitte (doorgaans ≥250 °C), hoge spanningen en een lange levensduur vereisen.

Bovendien is DuPont Vespel-materiaal beschikbaar in de volgende vorm.

• Bars
• Tubes
• Staven
• Ringen
• Plaquettes, enz. 

Eigenschappen van Vespel-kunststof

Hoewel Vespel veel kenmerken van thermoplasten vertoont, kan het na het smelten niet meer worden vervormd. (U kunt lezen) thermohardend versus thermoplastisch hier.) Andere eigenschappen zijn onder meer sterkte, smering en 

• Thermische stabiliteit: In vergelijking met typische thermoplasten is Vespel bestand tegen hogere temperaturen zonder verlies van fysieke en mechanische eigenschappen. 
• Chemische weerstand: Dit materiaal is bestand tegen veel oplosmiddelen, zuren, basen, oliën en organische chemische oplossingen. 
• Dimensionale stabiliteit: Vespel laat zich goed bewerken en kan met grote precisie in complexe vormen worden gefreesd. 
• Uitgassing: Vespel vertoont een zeer lage ontgassing bij hoge temperaturen. 
• Waterabsorptie: Vespel absorbeert zeer weinig vocht en presteert goed onder vacuümomstandigheden. 
• Gladheid: Vespel heeft goede smerende eigenschappen en produceert weinig wrijving bij contact met een ander onderdeel/materiaal of bij glijdende bewegingen.

Soorten vespelmaterialen

Vespel biedt verschillende typen/kwaliteiten aan, geclassificeerd op basis van materiaalsamenstelling, vulstofgehalte en thermische capaciteit. Elk type heeft een iets unieke eigenschap; zo heeft Vespel SP-3 bijvoorbeeld de laagste ontgassing en is SP-21 ideaal voor onderdelen die onderhevig zijn aan hoge slijtage. 

Laten we de meest voorkomende soorten Vespel-materiaal, waaronder SP-1, SP-3, SP-21 en SP-22, nader toelichten. 

Vespel® SP-1

SP-1 is een zuivere polyimidevorm zonder vulstoffen. Dit type Vespel biedt uitstekende elektrische en thermische isolatie-eigenschappen. Daardoor is het zeer duurzaam en draagt ​​het bij aan de sterkte en taaiheid.  

Wanneer te gebruiken: Wanneer de levensduur en structurele sterkte van onderdelen belangrijker zijn dan lage wrijving.

Vespel® SP-3

De samenstelling van Vespel SP-3 bevat ongeveer 15 gewichtsprocent molybdeendisulfide (MoS₂) als vulstof. In vergelijking met andere soorten bewerkingsvespels vertoont deze minimale ontgassing, wat gunstig is voor de lucht- en ruimtevaart en industriële automatisering. 

Wanneer te gebruiken: Slijtagearme artikelen voor droge en vacuümomstandigheden.

Vespel® SP-21

De grafietvulling in Vespel SP-21 maakt het materiaal zeer slijtvast en wrijvingsbestendig, wat gunstig is voor toepassingen met schuifmechanismen. Hierdoor behoudt het materiaal zijn thermische stabiliteit en een lange levensduur. 

Wanneer te gebruiken: Wanneer lage wrijving cruciaal is voor de toepassing en prestaties van onderdelen, of wanneer slijtage de voornaamste zorg is. 

Vespel® SP-22

Vespel SP 22 is het meest voorkomende type in de metaalbewerking en bevat een hoog gehalte aan grafietvulling (~40%), wat de wrijving verder vermindert. Het biedt namelijk een goede balans tussen slijtvastheid en thermische stabiliteit. 

Wanneer te gebruiken: Wanneer dimensionale stabiliteit van belang is, oftewel wanneer toleranties van belang zijn voor functionaliteit en prestaties.

Andere types 

Naast deze zijn er nog verschillende andere soorten Vespel-plastic, waaronder SP-22, SP202, SP-211, ST2010, SCP50094 en SCP5000.

Vespel bewerkingsprocessen 

Vespel-bewerkingsprocessen

Afhankelijk van de geometrie, de gewenste precisie en de productievereisten worden een of meer processen gebruikt, waaronder frezen, draaien, boren, draadsnijden en slijpen. 

• Frezen: CNC-frezen produceert complexe 3D-vormen uit ruw Vespel-staal. Voor dit materiaal is meefrezen de voorkeursmethode, waarbij zowel dwars- als neerwaartse aanvoer mogelijk is. Kies een snijsnelheid van ongeveer 40 tot 50 slagen per minuut bij een matig toerental. 
• Draaien: Draaien wordt gebruikt voor het bewerken van symmetrische vormen, zoals cilindrische lagers en afdichtingen. Daarom omvat draaien ook boren, vlakken en afsteken.  
• Boren: Bij het boren in een Vespel-boor is het belangrijkste aandachtspunt het risico op vastlopen, wat optreedt wanneer de boorgatwand en het gereedschap in elkaar grijpen. Om dit te voorkomen, worden aangepaste boren aanbevolen. U kunt een standaard spiraalboor gebruiken, maar de boordiepte mag niet meer dan de helft van de diameter bedragen.   
• Draadsnijden: Uitwendige schroefdraad kan worden gemaakt met draadsnijgereedschap (hardmetalen frees met één snijpunt), terwijl inwendige schroefdraad kan worden gemaakt door te tappen.  
• slijpen: Slijpen verwijdert kleine hoeveelheden materiaal van het oppervlak van de machineonderdelen met een slijpschijf. Voor het slijpen van Vespel-onderdelen kunt u centerloze slijpmachines of dubbele slijpschijven met aluminiumoxideslijpmiddel (H8, korrelgrootte 46) gebruiken.

Voordelen van Vespel kunststofbewerking 

Van bewerkbaarheid tot metaalachtige prestaties, Vespel biedt diverse voordelen, waardoor het een voorkeurskeuze is voor technische kunststofbewerking Het wordt in diverse industrieën gebruikt. Het is een van de kunststoffen met een lage ontgassing en een hoge kruipsterkte. Daardoor heeft Vespel ook een uitstekende slijtvastheid en duurzaamheid.

Laten we hieronder de belangrijkste voordelen van Vespel-bewerking bekijken.

Lage uitgassing

Het verwijst naar de minimale uitstoot van vluchtige stoffen tijdens de bewerking en in diverse toepassingsomgevingen, wat essentieel is voor de gezondheid en de bedrijfsveiligheid. 

Dimensiestabiliteit 

De thermische eigenschappen van Vespel zijn niet alleen gunstig voor de uiteindelijke toepassing, maar ook voor het bewerkingsproces zelf. Vespel zet niet uit door de warmte die ontstaat door de wrijving tussen gereedschap en werkstuk, waardoor het zijn maatvastheid behoudt. Tegelijkertijd behouden bewerkte Vespel-onderdelen hun maatnauwkeurigheid ook in de loop der tijd. 

Slijtvastheid en chemische bestendigheid 

De stijve en thermisch stabiele moleculaire ketens in Vespel zorgen voor een hoge weerstand tegen slijtage, scheuren, schuren en corrosie, zelfs onder hoge spanning en rotatiebelastingen. Bovendien reageert Vespel niet met diverse chemicaliën, waaronder oliën, brandstoffen, sommige zuren en basen, alcoholen en organische oplosmiddelen.

Hoge kruipsterkte

Vespel biedt een uitstekende kruipsterkte, wat betekent dat het bestand is tegen vervorming door hoge druk. Dit is gunstig in hoogwaardige toepassingen waar componenten continu aan belasting worden blootgesteld, zoals motorafdichtingen en compressoronderdelen. Ook bij veranderende bedrijfsomstandigheden blijven de oorspronkelijke fysische en mechanische eigenschappen behouden. 

Smering

De stabiele polymeermatrix en vulstoffen in Vespel zorgen voor een hoge smering, zelfs bij continu glijdend contact. Onder bepaalde omstandigheden is externe smering niet nodig. 

Duurzaamheid en weerstand tegen hoge temperaturen

Hoewel de levensduur van Vespel-materiaal sterk varieert, kunnen standaard Vespel-kwaliteiten (hard/stijf) meer dan 20 jaar meegaan. Bovendien heeft het een hogere temperatuurbestendigheid en behoudt het eigenschappen zoals buigsterkte en treksterkte tot 260 °C.

Toepassingen van Vespel-bewerking 

Bewerkte Vespel-onderdelen

Vespel is een duurzaam en wrijvingsarm materiaal. CNC-gefreesde Vespel-onderdelen functioneren bovendien soepel, zelfs onder hoge mechanische spanning, thermische spanning, droogloop of vacuümomstandigheden. Daarom wordt Vespel in diverse industrieën gebruikt. 

De onderstaande tabel geeft een overzicht van de industrieën die Vespel-bewerkingen gebruiken en voorbeelden van toepassingen, waaronder de lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie, energie, industriële automatisering, elektronica, halfgeleiders en defensie.

Wat zijn de uitdagingen bij het bewerken van Vespel-onderdelen? 

Hoewel Vespel zich goed laat bewerken, brengt de bewerking ervan wel enkele uitdagingen met zich mee. Deze omvatten bewerkingsverontreiniging, overmatig materiaalverlies, warmteontwikkeling aan de snijkant en dimensionale stabiliteit.

Laten we eens kijken naar de belangrijkste uitdagingen bij het bewerken van Vespel-machines.

Vervuiling door bewerking

Door de actieve elektrostatische eigenschappen kan Vespel tijdens de bewerking microscopische deeltjes opvangen, zoals koelvloeistofresten en stof.

Materiële verspilling

Omdat Vespel een duur polymeer is, heeft overmatige materiaalverspilling een aanzienlijke impact op de uiteindelijke productiekosten. Optimaliseer daarom het gereedschapspad in het CAM-programma om materiaalverspilling te verminderen.

Thermisch beheer 

De lage warmtegeleiding van Vespel zorgt ervoor dat de warmte in het bewerkingsgebied niet efficiënt kan worden afgevoerd. Dit leidt tot warmteophoping aan de snijkant.

Dimensiestabiliteit

Vooral bij het bewerken van dunwandige, complexe onderdelen kunnen spanningsgerelateerde vervormingen optreden. Daarom moeten vespespel op de juiste manier worden bewerkt en gestabiliseerd.

Beste werkwijzen voor het bewerken van Vespel-materiaal 

Vespel CNC-bewerking

Om de uitdagingen van het bewerken met Vespel aan te pakken en potentiële defecten te voorkomen, moet u een aantal specifieke strategieën volgen, zoals de juiste opspanning, het gebruik van het juiste gereedschap, het aanbrengen van koelvloeistof, het aanpassen van de spaanhoek en de speling bij het boren.

Hieronder volgen enkele bewerkingsmethoden van Vespel, gebaseerd op ervaringen in de industrie en aanbevelingen van DuPont™ (de materiaalproducent zelf). 

• Arbeidskracht: Je kunt spantangen met buitendiameter en binnendiameter gebruiken om Vespel vast te zetten, maar zorg ervoor dat ze niet te strak zitten; anders vervormt het geheel. 
• Gereedschapsmateriaal: Gebruik wolfraamcarbide voor kleine series en diamantgereedschap voor Vespel-bewerkingen in grote volumes. 
• Warmteopwekking: Kies de juiste aanvoer- en snijsnelheden om oververhitting van het werkstuk te voorkomen. 
• Dunwandig draaien: Stel bij het draaien van dunwandige Vespel-profielen de spaanhoek in op +0-5°.
• Beitelneusradius: Tijdens het draaien moet de neusradius van het gereedschap tussen de 0.08 en 0.20 mm liggen.
• Freesdiepte: Voor de afwerkingsbewerking in de Vespel-freesmachine stelt u de snijdiepte in op maximaal 0.5 mm.
• Ontbramen: Gebruik roterende of vibrerende ontbraammachines om kleine spanen en oneffenheden te verwijderen. 
• Diepboringen: Als de vereiste boordiepte groter is dan de helft van de boordiameter, kies dan voor aangepaste boren met een lipspeling van 30°.

Lees verder: CNC-bewerking van thermoplasten

Opsommen

Hoewel Vespel diverse voordelen en industriële toepassingen heeft, is het zeker geen gemakkelijk te bewerken materiaal. Indien nodig is het belangrijk om tijdens het bewerkingsproces rekening te houden met gereedschap, voeding, nabewerking en andere factoren om potentiële problemen en defecten te voorkomen. Bovendien bestaan ​​er veel verschillende bewerkingsmethoden voor Vespel, en het is essentieel om de juiste te kiezen die aan uw toepassingsvereisten voldoet. 

Als u nauwkeurige en hoogwaardige Vespel-onderdelen nodig heeft, is ProleanTech de ideale partner voor uw project. CNC-bewerkingsdiensten zijn ontworpen om totaaloplossingen te bieden, van DFM-feedback tot nabewerkingen.

FAQ's

Hoe moeilijk is Vespel?

Vespel wordt beschouwd als een hard polymeer; de SP-1-kwaliteit heeft een hardheid van ongeveer Rockwell E45–60.

Absorbeert Vespel water?

Ja, maar in zeer geringe mate. Vespel is een materiaal met een lage waterabsorptie, waardoor het geschikt is voor vochtige omstandigheden. 

Waarom is Vespel zo duur?

De kosten van Vespel hangen samen met het productieproces, dat complexe poederchemie en sinteren bij hoge temperaturen omvat.