مبانی انتخاب پلاستیک‌ها برای ماشین‌کاری
به طور معمول یک مهندس برای تعیین عملکرد اجزا به سه ویژگی یا کمتر نیاز دارد. در تحقیقی این ویژگی ها اولویت‌بندی شده و به دنبال مادهای است که بتواند هر سه ویژگی را ارایه کند. در ادامه تنها رایج ترین پلاستیکهای ماشین‌کاری شده معرفی میشوند. به منظور تقویت ویژگیهای خاص، تعداد زیادی از پلاستیکهای حاوی پرکننده در دسترس میباشند. به عنوان مثال، پرکردن با الیاف شیشه باعث بهبود استحکام کششی و کاهش قابلیت ماشین‌کاری می‌شود. دی‌سولفید مولیبدنیوم رفتگی (wear) را بهبود میدهد، اما باعث کاهش پایداری ابعادی می‌شود.
به منظور انجام تحقیقی جامع در مورد پلاستیک‌ها، بخش مهندسی Connecticut Plastics دست بهکار شده است و اطلاعات زیر را فراهم نموده است. این دادهها بر اساس یک سری ویژگی‌ها و خصوصیات دسته‌بندی شدهاند.
پلاستیکهای شفاف (clear)
شکل و ظاهر اولیه آنها عموما شفاف بوده ولی هنگامی که ماشین‌کاری میشوند، مات یا نیمه شفاف میشوند. پرداخت (Polishing) برای شفاف شدن قطعه نیاز است. روشهای پرداخت شامل پرداخت با دستگاه، پرداخت با بخار، پرداخت با شعله و سابزنی (buffing) میباشد.
انتخابهای خوب در این مورد شامل آکریلیک (شفاف‌ترین بسپار)، پلی‌کربنات، پلیوینیل کلرید (PVC) شفاف، پلی‌سولفون وUltem (نوعی پلی اتر ایمید) میباشند.
استحکام بارگذاری (psi)
استحکام کششی و استحکام فشاری ویژگیهای مهمی برای کاربردهای ساختاری هستند.
انتخابهای خوب در این مورد،Ultem ، پلی اتراترکتون (PEEK)، نایلون، Delrin (نوعی پلی اکسی متیلن) و پلی فنیلین سولفید (PPS) میباشند و انتخابهای بد شامل تفلون، پلی اتیلن فراسنگین (UHMW)، پلیاتیلن کم چگالی (LDPE)، پلی اتیلن پرچگالی (HDPE) و پلیپروپیلن هستند.
پایداری دمایی
در مورد این خصوصیت بایستی دمای پیوسته در شرایط کاربردی در هوا و یا دمای وارفتگی گرمایی (heat deflection) را در صورتی که قطعه تحت بار باشد، در نظر گرفت.
انتخابهای مناسب برای این خصوصیت شامل Torlon (نوعی پلیآمید ایمید)، پلی فنیلین‌سولفید، Ultem، پلی اتراترکتون و پلی‌تترا فلوئورواتیلن (PTFE) هستند. انتخابهای بد شامل آکریلیک، PVC، پلی اتیلن فراسنگین و آکریلونیتریل بوتادیان استایرن (ABS) میباشند.
فشار و سرعت محدودکننده
منظور ترکیبی از فشار و سرعت است که تعیین میکنند یک ماده پلاستیکی، توانایی ساختاری و گرمایی کافی را برای ایستادگی در کاربرد یاتاقان (bearing) در هنگام رفتگی دورانی دارد.
انتخابهای مناسب در این زمینه مشتمل بر Nylatron (نام تجاری نایلون پرشده با دی‌سولفید مولیبدنیوم)، Delrin AF (آمیخته همگنبسپار استال و PTFE پرشده)، Torlon 4301 و پلی اتراترکتون هستند و انتخابهای نادرست نظیر پلیاتیلنترفتالات (PET)، نایلون، پلیاتیلن فراسنگین و پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) میباشند.
پایداری ابعادی
پلاستیکهای ماشین‌کاری شده، پایداری ساختاری فلزات را ندارند. این موضوع در اساس به دلیل تمایل آنها به جذب آب و داشتن ضریب انبساط گرمایی زیاد میباشد. مواد پایدار جذب آب کمی دارند.
مثال‌های خوب در این دسته Ultem، پلیاتراترکتون، پلی اتیلن ترفتالات و پلی فنیلین سولفید هستند و مثال‌های نامناسب نایلون، پلیاتیلن فراسنگین، پلیاتیلن پرچگالی و پلیاتیلن کم چگالی هستند.
مقاومت شیمیایی
مقاومت شیمیایی پلاستیک‌ها متفاوت است. بعضی مواد نسبت به مواد شیمیایی مقاوم هستند، در حالیکه مابقی بسیار حساس هستند و زمانی که در معرض شرایط نامناسب قرار میگیرند دچار ترک ناشی از تنش میشوند. بهترین روش استفاده از راهنمای مرجع برای برهمکنش خاص ترکیب شیمیایی/پلاستیک است.
انتخابهای خوب، تفلون، پلی اتیلن فراسنگین، پلی اتراترکتون و کلروتریفلوئورواتیلن (CTFE) هستند. انتخابهای بد، آکریلیک، آکریلونیتریل بوتادیان استایرن، پلی‌سولفون و Noryl (نوعی پلیفنیلن اتر) میباشند.
چقرمگی/ مقاومت در برابر ضربه
چقرمگی، اندازهای از قابلیت پلاستیک‌ها برای ایستادگی در برابر ضربه یا شوک ناگهانی میباشد. این مورد نباید با مقاومت در برابر تنش ناشی از حالت ایستا؛ جاییکه وادادگی ممکن است در اثر حمله شیمیایی یا عوامل برانگیزنده تنش‌های ساختاری اتفاق بیافتد، اشتباه گرفته شود. پلی‌کربنات میتواند ضربه‌های بزرگ را تحمل کند اما تحت بارگذاری ثابت و ایستا دچار ترک ناشی از تنش می‌گردد.
انتخابهای مناسب، شامل نایلون، پلی‌کربنات، پلیاتیلن فراسنگین و پلی اتراترکتون هستند و اما انتخابهای نادرست آکریلیک، پلی اتیلن ترفتالات، پلی سولفون و Noryl هستند.
هزینه
اندازهای از قیمت مواد اولیه میباشد که پلاستیکهای مهندسی با کارایی زیاد بسیار گران‌تر هستند.
پلاستیکهای ارزان قیمت شامل پلی پروپیلن، پلی اتیلن پرچگالی، پلی اتیلن فراسنگین و Derlin میباشند و پلاستیکهای گران‌تر شامل Vespel (نام تجاری نوعی پلی ایمید با کارایی زیاد)، پلیاتراترکتون، پلیاتیلن پرچگالی Radel و پلی فنیلین سولفید هستند.
زیست سازگاری
در این مورد، ملاک پلاستیکهای مناسب برای استفاده در ابزارهای پزشکی هستند. منظور پلاستیک‌هایی هستند که با خصوصیات رده 4 گروه‌بندی USP سازگارند.
انتخابهای خوب شامل پلی‌کربنات، پلیاتراترکتون، پلیاتیلن فراسنگین و Radel (نوعی پلی فنیل سولفون) است.
برگردان: پدرام ملائکه
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 188ام ماهنامه بسپار که در نیمه اردیبهشت ماه منتشر شده است بخوانید.
