Nylon / PA
Prelucrare CNC

Nylonul (Poliamidă, PA) este unul dintre cele mai utilizate termoplastice pentru prelucrare CNC în inginerie. Oferă rezistență mare la tracțiune, durabilitate excelentă și rezistență la impact, bună rezistență la oboseală, proprietăți de auto-lubrifiere și o gamă largă de temperaturi de serviciu. Comparativ cu POM/Acetal, nylonul este mai dur și mai rezistent la temperaturi ridicate. Principalul aspect de luat în considerare este absorbția de umiditate — nylonul absoarbe 1–3% apă la umiditate ambientală, cauzând schimbări dimensionale. Pentru aplicații de precizie dimensională, acest lucru trebuie luat în calcul în calculele de potrivire, sau se poate opta pentru POM.

PA66 are un punct de topire mai ridicat (260°C față de 220°C pentru PA6), o rigiditate și duritate ușor mai mari și performanțe mai bune la temperaturi ridicate. PA6 are o rezistență mai bună la impact, este mai ușor de prelucrat și absoarbe ușor mai multă umiditate. În practica prelucrării CNC, ambele grade se prelucrează similar — PA6 fiind mai comun în Europa și Asia, PA66 mai frecvent în America de Nord. Pentru aplicații la temperaturi ridicate (peste 100°C), se preferă PA66. Pentru piese structurale supuse impactului, se specifică adesea PA6. Diferența de performanță în majoritatea pieselor prelucrate este modestă.

Nylonul MC (Nylon turnat din monomer, numit și PA6-G sau PA6 turnat) este produs prin turnarea monomerului lichid de caprolactam direct într-mold. Aceasta produce un material cu greutate moleculară mai mare, stres rezidual mai scăzut și proprietăți mecanice superioare față de nylonul extrudat — rezistență la tracțiune 85–100 MPa față de 70–80 MPa pentru PA6 extrudat. Avantaje cheie: rezistență la tracțiune și oboseală mult mai mare, dimensiuni mari ale secțiunii disponibile (până la 1000 mm diametru), lipsa defectelor de linie centrală și de 2–3 ori durata de uzură față de PA6 extrudat. Nylonul MC este prima alegere pentru angrenaje prelucrate pentru sarcini grele, roți de macarale, tamburi, role și plăci mari de uzură.

Nylonul umplut cu sticlă (PA6-GF sau PA66-GF) este nylon întărit cu fibre scurte de sticlă, de obicei 15–30% în greutate. Reinforcerea cu sticlă crește dramatic rigiditatea (modul de flexură de la ~2.500 MPa la 6.000–12.000 MPa), rezistența la tracțiune, rezistența la creep și stabilitatea dimensională la temperaturi ridicate. Totuși, fibrele de sticlă reduc duritatea impactului și materialul devine semnificativ mai abraziv pentru scule — este necesară utilizarea sculelor din carbură. Specificați PA-GF atunci când stabilitatea dimensională la temperatură este critică, când este nevoie de o rigiditate mai mare decât nylonul neumplut sau când se preocupă de creep-ul sub sarcină susținută.

Nylonul absoarbe umiditatea din mediu (PA6: aproximativ 2,5% la 50% umiditate relativă). Această umiditate determină extinderea materialului — o dimensiune de 100 mm în nylon uscat poate crește cu 0,3–0,8 mm atunci când este complet condiționat. Cele mai bune practici: prelucrați nylonul la conținutul de umiditate de echilibru pentru mediul de serviciu dorit sau luați în calcul expansiunea cauzată de umiditate în calculele de spațiere pentru găuri și axe, sau specificați POM/Acetal dacă stabilitatea dimensională în fața schimbărilor de umiditate este critică. Pentru piese structurale mari, unde potrivirea dimensională exactă este mai puțin critică, absorbția de umiditate este gestionată prin spațierea în proiect.

Toleranța standard CNC pentru nylonul neumplut (PA6, PA66, nylon MC) este de ±0,05–0,10 mm, cu ±0,03–0,05 mm realizabilă pentru potrivirea găurilor și diametrele axelor atunci când se prelucrează la condiții de umiditate de echilibru. Nylonul umplut cu sticlă (PA-GF) menține toleranțe ușor mai bune datorită reducerii expansiunii termice și sensibilității la umiditate — toleranță standard de ±0,05 mm. Rețineți că piesele din nylon prelucrate în stare uscată pot să se extindă cu 0,2–0,5 mm pe o dimensiune de 50 mm atunci când sunt expuse la umiditate ambientală. Specificați întotdeauna mediul de operare atunci când comandați piese de nylon de precizie.

Provocări principale în prelucrarea nylonului: (1) Instabilitatea dimensională cauzată de umiditate — piesele trebuie prelucrate la sau aproape de conținutul de umiditate de serviciu. (2) Generarea de căldură — nylonul are conductivitate termică scăzută; răcirea cu aer sau cea cu ceață previne deformările termice. (3) Chipsuri lungi și filamentare — nylonul neumplut produce chipsuri lungi și filamentare; este necesară geometria de rupere a chipsurilor și cicluri de percuție pentru găuri adânci. (4) Uzura sculelor din fibră de sticlă în PA-GF — fibrele de sticlă sunt foarte abrazive; sculele din carbură cu monitorizarea duratei de viață a sculei sunt obligatorii. (5) Crăpături de stres în prezența unor lichide de tăiere — răcirea cu apă sau cu aer este preferată.

PA6 și PA66 în grade naturale (necolorate) sunt în general potrivite pentru contactul cu alimentele conform FDA 21 CFR 177.1500 și Regulamentului UE 10/2011, cu condiția respectării anumitor condiții. Confirmarea cu un certificat de conformitate de la furnizorul de materii prime este obligatorie pentru aplicațiile reglementate pentru contactul cu alimentele. Pentru aplicații medicale, există nylon de calitate medicală cu documentație de biocompatibilitate ISO 10993. Nylonul negru sau colorat poate conține pigmenți neautorizați pentru contactul cu alimentele — verificați întotdeauna specificația gradei și pachetul de aditivi înainte de utilizare în aplicații reglementate.