“PVC（聚氯乙烯）的 CNC 加工代表了制造业的重大进步。 CNC 机器使用计算机控制的工具将 PVC 成型为各种部件设立的区域办事处外，我们在美国也开设了办事处，以便我们为当地客户提供更多的支持。“
聚氯乙烯，俗称 PVC是应用最广泛的合成塑料之一。它是一种用途广泛的材料，具有独特的性能，在从汽车到医疗保健等各个行业中都很有价值。PVC 以其耐用性、价格实惠和耐环境因素而闻名。此外，它可以制成刚性或柔性形式，适用于各种应用。
现在，我们来讨论一下 PVC 的 CNC 加工 及其复杂性。
什么是PVC塑料？
聚氯乙烯，俗称PVC，是世界上应用最广泛的合成聚合物之一。 它是一种由氯乙烯单体 (VCM) 制成的塑料。 PVC 于 1872 年首次合成，但直到 1926 年 Waldo Semon 和 BF Goodrich 公司才开发出一种方法，使其具有灵活性并适合商业应用。
PVC片材
聚氯乙烯的结构
PVC是一种热塑性塑料，加热可软化，冷却可硬化。 这一特性使其适合模制成不同的形状。 PVC的分子结构由XNUMX个碳原子、XNUMX个氢原子和XNUMX个氯原子排列成乙烯基结构。 氯乙烯单体聚合形成聚氯乙烯(PVC)树脂。
VC和PVC的结构
聚合过程涉及使用催化剂和热量引发连接单体形成聚合物链的反应。
- 分子式： (C2H3Cl)n
- 单体： 氯乙烯单体 (VCM)
- 聚合： 将单体连接在一起形成聚合物链的过程。
聚氯乙烯生产
PVC的生产包括以下步骤：
- 氯乙烯单体（VCM）展示： 乙烯和氯气化合生成二氯乙烷（EDC），然后裂解生成氯乙烯单体（VCM）。
- 聚合： VCM聚合形成PVC树脂。 这可以使用不同的方法来完成，例如悬浮聚合、乳液聚合或本体聚合。
- 复利： PVC 树脂与稳定剂、润滑剂、增塑剂和颜料等其他添加剂混合，生产出最终的 PVC 化合物。
- 加工：然后使用各种方法（例如挤出、 注塑成型，或吹塑成型。
此外，PVC 中还使用了各种添加剂来增强其性能并使其适合特定应用：
表：PVC 中常用的添加剂
| 添加剂 | 功能 | 例子 |
|---|---|---|
| 稳定剂 | 防止PVC降解 | 铅、锡、钙锌化合物 |
| 增塑剂 | 使PVC变得柔韧 | 邻苯二甲酸盐、己二酸盐、偏苯三酸盐 |
| 润滑剂 | 减少摩擦 | 石蜡、金属皂 |
| 颜料 | 给 PVC 上色 | 二氧化钛、炭黑 |
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PVC 有哪些不同类型？
PVC 是一种用途广泛的材料，可用于 数控加工 对于许多应用程序。 PVC 主要有两种基本形式：硬质 PVC（未增塑 PVC 或 uPVC）和软质 PVC（增塑 PVC）。 然而，这些可以根据它们的属性和应用进一步分类。
硬质聚氯乙烯 (uPVC)
硬质 PVC 或 uPVC 具有高拉伸强度和出色的耐化学性。 其低吸水率和优异的电绝缘性使其成为建筑的理想选择。 uPVC 用于管道、窗框和门，在电气绝缘材料和医疗设备中也很常见。 其自熄特性确保安全，适用于容器、管道和其他医疗设备。
软质PVC
软质 PVC 以其适应性和防火防水性而著称。 它保持良好的耐化学性和电绝缘性能。 这种类型的 PVC 广泛用于电缆绝缘和护套。
氯化聚氯乙烯（CPVC）
首先， 什么是 CPVC？ 与相比，它具有更高的耐热性 聚氯乙烯 并保持良好的耐化学性。 其阻燃性和机械强度显着。 CPVC 主要用于热水管和冷水管。 它在工业管道系统和消防喷淋系统中也是必不可少的，展示了其多功能性。
高抗冲聚氯乙烯
高冲击力 PVC 是最具影响力的材料之一 CNC加工常用材料。 它以其对冲击和天气条件的抵抗力而闻名。 除了耐化学性之外，它还是一种耐用的选择。 高强度 PVC 的常见应用包括窗型材、标志和显示器。 这种类型的 PVC 在汽车领域也至关重要，凸显了其广泛的用途。
PVC塑料有什么特性？
聚氯乙烯是一种多功能材料，具有多种特性，适合各种应用。 让我们通过详细的表格来详细讨论 PVC 的性能，包括其机械、热、电和化学性能。
- 拉伸强度（兆帕）： 与软质 PVC (40-80) 相比，硬质 PVC (uPVC) 具有更高的拉伸强度 (15-30)，受类型和配方的影响。
- 冲击强度（千焦/平方米）： PVC 具有良好的抗冲击性，并在高抗冲 PVC 中得到增强。 标准 PVC 的范围为 2-20，而柔性类型的范围为 2-10。
- 弯曲强度（兆帕）： uPVC 的弯曲强度 (60-90) 高于柔性 PVC (20-40)，具体取决于类型和配方。
- 硬度（肖氏 D）： 由于不含增塑剂，uPVC 更硬（70-85），而软质 PVC 更软（55-70）。
- 断裂伸长率 (%): 与柔性 PVC (20-50) 相比，uPVC 的断裂伸长率 (100-300) 较低，具体情况因类型而异。
- 熔化温度（°C）： PVC的熔化温度较低，uPVC为160-210℃，软质PVC为150-200℃。
- 玻璃化转变温度（°C）： uPVC 的玻璃化转变温度约为 80°C，由于存在增塑剂，柔性 PVC (60-80) 的玻璃化转变温度略低。
- 热膨胀（10^-5/°C）： PVC热膨胀系数低（uPVC：5-8，柔性PVC：6-9），确保尺寸稳定性。
- 热导率（W/mK）： PVC（uPVC 和柔性 PVC）均具有低导热率，使其成为有效的绝缘体（uPVC：0.16-0.24，柔性 PVC：0.14-0.22）。
- 电气特性 - 介电常数： PVC 具有低介电常数 (3-4)，适用于 uPVC 和柔性 PVC 的电气绝缘。
- 介电强度（kV/mm）： PVC 的高介电强度（uPVC：40-60，柔性 PVC：20-40）使其能够承受高电压而不会击穿。
- 体积电阻率（Ω.cm）： PVC的高体积电阻率（uPVC：10^15-10^16，柔性PVC：10^13-10^15）使其成为优异的电绝缘体。
- 耐化学性： PVC，无论是 uPVC 还是柔性 PVC，都对大多数酸、碱和盐表现出优异的耐受性，但对芳香烃、酮和氯化溶剂不耐受。
- 吸水率（%）： PVC吸水率低，适合防水应用（uPVC：0.1-0.5，柔性PVC：0.2-0.6）。
聚氯乙烯 CNC 加工注意事项
CNC 加工是一种减材制造工艺，其中使用计算机控制的机床从工件上去除材料以制造成品零件。 PVC 是可以使用 CNC 加工进行加工的众多材料之一。 然而，由于其特殊性质，必须考虑几个因素。
材料特性
首先，了解 PVC 的材料特性对于成功进行 CNC 加工至关重要。 与金属相比，PVC 相对较软，但比许多其他塑料更硬且柔韧性较差。 这会影响加工参数，例如进给率和切削速度。
- 硬质聚氯乙烯 (uPVC) 具有高拉伸强度、耐化学性、低吸水性、良好的电绝缘性能，并具有自熄性。
- 软质PVC 具有良好的柔韧性、耐化学性和电绝缘性能，并且防火、防水。
- 氯化聚氯乙烯（CPVC） 具有比uPVC更高的耐热性、良好的耐化学性、阻燃性、机械强度。
- 高抗冲聚氯乙烯 具有高抗冲击性、良好的耐化学性、良好的耐候性。
工具选择
刀具选择是 PVC CNC 加工的另一个重要方面。 由于 PVC 是较软的材料，因此建议使用具有高前角的锋利工具。 这有助于产生光滑的表面光洁度，并减少加工过程中材料熔化或变形的机会。 此外，使用较大直径的刀具有助于最大限度地减少刀具变形。
冷却和润滑
PVC 的熔化温度相对较低，因此在加工过程中容易产生热量积聚。 因此，适当的冷却和润滑对于防止材料熔化或变形至关重要。 然而，不建议在 PVC 加工中使用传统的冷却剂和润滑剂，因为它们会导致材料膨胀或降解。 相反，可以使用压缩空气或特殊的塑料切削液来散发加工过程中产生的热量。
进给率和切削速度
必须仔细选择进给率和切削速度，以避免过多的热量积聚和材料变形。 PVC 加工通常建议采用慢进给速度和高切削速度。 然而，始终建议进行试切以确定所加工的特定类型 PVC 的最佳参数。
夹紧和工件固定
PVC 是一种相对柔性的材料，尤其是其柔性形式。 因此，适当的夹紧和工件固定对于防止材料在加工过程中移动或变形至关重要。 建议使用软钳口或带有软衬里的夹具，以避免损坏材料。 另外，夹紧力应均匀分布，不能太大，以免材料变形。
加工策略
CNC 加工 PVC 时可以采用不同的加工策略。 例如，顺铣可用于产生更好的表面光洁度并减少刀具磨损。 然而， 传统铣削 在某些情况下可能是首选，以避免对工件施加过大的力。此外，使用较小的步距和较大的步距有助于产生更光滑的表面光洁度。
表面处理和后处理
如果加工得当，PVC 通常会产生良好的表面光洁度。 然而，如果需要更光滑的表面，可以使用打磨或抛光等后处理技术。 此外，如果需要，PVC 可以进行胶合、焊接或机械紧固。
点击这里下载： CPVC塑料及其性能
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PVC加工常用工具有哪些？
PVC 是一种相对柔软且易于加工的材料。 然而，选择合适的 PVC 加工刀具非常重要，以确保良好的表面光洁度并延长刀具寿命。 以下是 PVC 加工中常用的一些工具：
PVC CNC 加工工具
- 立铣刀：立铣刀是 PVC 加工中最常用的切削工具。 建议使用整体硬质合金立铣刀进行 PVC 加工，因为它们具有更好的耐磨性和更长的刀具寿命。
- 钻头：建议在 PVC 上钻孔时使用整体硬质合金钻头，因为它们具有更好的耐磨性和更长的刀具寿命。
- 路由器位：铣刀用于边缘精加工和表面平滑。 建议将整体硬质合金铣刀用于 PVC 加工，因为它们具有更好的耐磨性和更长的刀具寿命。
- 丝锥和模具：丝锥和板牙用于对 PVC 零件进行螺纹加工。 高速钢 (HSS) 丝锥和模具通常用于 PVC 加工，因为它们在耐磨性和成本之间提供了良好的平衡。
- 锯片：锯片用于切割 PVC 片材和棒材。 建议将硬质合金锯片用于 PVC 加工，因为它们具有更好的耐磨性和更长的刀具寿命。
表：PVC 加工常用工具
| 工具 | 材料 | 实践应用 |
|---|---|---|
| 立铣刀 | 固态硬质合金 | 通用机械加工 |
| 钻头 | 固态硬质合金 | 钻孔 |
| 路由器位 | 固态硬质合金 | 边缘精加工和表面平滑 |
| 丝锥和模具 | 高速钢 (HSS) | 穿线 |
| 锯片 | 硬质合金刀片 | 切割板材和棒材 |
CNC加工PVC零件的应用
CNC 加工 PVC 零件
PVC 是一种多功能且经济高效的材料，广泛应用于各个行业和应用。 PVC 零件的 CNC 加工可以快速准确地生产精密复杂的部件。 以下是 CNC 加工 PVC 零件的一些常见应用：
- 电器类：由于其优异的电绝缘性能，PVC 通常用于电气导管、盒子和绝缘材料。 CNC 加工可以生产高精度的复杂电气元件。
- 医疗行业：PVC 用于各种医疗器械，如容器、管材和其他医疗设备。 CNC 加工确保医疗部件的生产具有严格的公差和高精度。
- 汽车：PVC 在汽车工业中用于各种部件，如仪表板、内饰和电缆绝缘层。 CNC 加工的 PVC 零件可确保高水平的精度和一致性。
- 标牌和显示屏：PVC 由于其重量轻、耐用且易于加工，通常用于标志和展示。 CNC 加工可以生产具有复杂细节的复杂标志和显示器。
- 工业管道系统：PVC 由于其耐化学性和耐用性而广泛用于工业管道系统。 CNC 加工的 PVC 零件用于管道、阀门和配件。
PVC CNC 加工成本是多少？
CNC 加工 PVC 部件的成本因多种因素而差异很大。 首先也是最重要的，零件的尺寸和复杂性起着重要作用。 更大或更复杂的零件需要更多材料和更长的加工时间，这会增加成本。 另外，加工方法（CNC铣削、数控车削或其他技术）也会影响价格。 不同的方法具有不同的效率和精度水平，影响成本和特定设计的适用性。
另一个关键因素是所需的准确性水平。 更高的精度需要更先进的设备和熟练的劳动力，这会增加成本。 PVC 部件的表面处理（例如光滑度或纹理）也会影响价格。 更复杂的精加工过程需要额外的时间和资源。 最后，订购零件的数量也很重要。 由于规模经济，批量订单通常可以降低单位成本，而定制或 小批量生产 可能相对比较贵。
实际成本估算示例
考虑一家需要为医疗设备定制 PVC 部件的公司。 该零件为圆柱形，尺寸为直径 50 毫米，长度 100 毫米。 所选择的加工方法是精密数控铣削，需要高精度（±0.01毫米）和光滑的光洁度，以确保与其他设备部件的兼容性。
成本明细
- 材料成本： 对于优质 PVC，成本约为每公斤 5 美元。 考虑到零件的尺寸和 PVC 的密度（约 1.38 g/cm0.3），每个零件的重量约为 1.5 kg。 因此，每个零件的材料成本约为 XNUMX 美元
- 加工时间： 每件此类零件的精密铣削可能需要大约 30 分钟。 假设 CNC 机床操作的每小时费率为 40 美元，则每个零件的加工成本为 20 美元。
- 设置成本： 对于定制作业，设置成本包括 CNC 机床编程和准备工具。 一次性成本约为 200 美元，按一批 1000 个零件摊销后，每个零件会增加 0.2 美元。
- 整理成本： 光滑的表面需要额外的处理，例如打磨和抛光。 每个零件可能会增加 2 美元。
- 质量保证： 高精度零件，尤其是医疗应用零件，需要进行彻底的质量检查。 每个零件可能会额外增加 4 美元。
- 包装和运输： 根据目的地的不同，每个零件的包装和运输成本约为 2 美元。
将这些成本相加，每个零件的总预计成本为 29.7 美元。 然而，值得注意的是，成本可能因供应商、地理位置和当前市场状况而有很大差异。 例如，中国的PVC CNC加工服务比美国/欧洲或其他地区更具成本效益。
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总结
聚氯乙烯 (PVC) 是全球使用最广泛的塑料之一，因为它用途广泛、经久耐用且经济实惠。它具有高抗拉强度、耐化学性、低吸水性和良好的电绝缘性能等特性，适用于从建筑材料和电气绝缘到医疗设备和汽车零部件等各种应用。
通过添加增塑剂、抗冲击改性剂或氯化来改性 PVC，可以创造出具有针对特定应用的定制特性的材料。然而，必须考虑与 PVC 相关的环境影响和安全问题，因为它在燃烧时会释放有毒烟雾。
总体而言，PVC 是一种对各个行业做出重大贡献的重要材料。 其加工注意事项和应用强调了其在当今世界的重要性和实用性。
常见问题
什么是PVC？
PVC，即聚氯乙烯，是一种由氯乙烯单体聚合而成的热塑性塑料。
PVC 有哪些不同类型？
PVC 有两种基本形式：硬质 (uPVC) 和软质。 uPVC不含任何增塑剂，使其坚硬而坚固，而软质PVC则含有增塑剂，使其更加柔韧和柔软。
PVC的特性是什么？
PVC具有良好的机械强度、耐化学性、隔热性、电绝缘性。 它还具有生物相容性并且不支持燃烧。
PVC的应用有哪些？
PVC 用于各种应用，包括建筑（管道、窗框、壁板）、医疗器械（血袋、管道）、电气绝缘材料（电缆、导管）和包装（瓶子、食品包装）。
PVC数控加工有哪些注意事项？
由于 PVC 熔点低、质地柔软且加热时可能释放氯气，因此 CNC 加工 PVC 时需要特别注意。使用低切削速度和刀具温度、前角大、前角小的锋利刀具以及适当的通风和安全预防措施至关重要。
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资源中心
1. 蒂托，西弗吉尼亚州 (1990)。 PVC 塑料：特性、加工和应用。 施普林格多德雷赫特。 https://doi.org/10.1007/978-94-011-3834-5
2. 偶氮材料。 （2001）。 未增塑聚氯乙烯 - 未增塑 PVC - UPVC。 从...获得 https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=770
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