Нейлон / PA
ЧПУ-обработка

Нейлон (поликамид, PA) является одним из наиболее широко используемых инженерных термопластов для станков с ЧПУ. Он предлагает высокую прочность на растяжение, отличную прочность и ударную вязкость, хорошую усталостную прочность, самосмазывающие свойства и широкий диапазон рабочих температур. По сравнению с ПОМ/ацетал, нейлон прочнее и лучше держит высокие температуры. Основной фактор — впитывание влаги — нейлон поглощает 1–3% воды при комнатной влажности, вызывая изменение размеров. Для применений с точной размерной подгонкой это нужно учитывать в расчетах посадки, или следует рассмотреть ПОМ.

PA66 имеет более высокую температуру плавления (260°C против 220°C у PA6), слегка большую жесткость и твердость, и лучшую работу при повышенных температурах. PA6 имеет лучшую ударную вязкость, проще обрабатывается и поглощает немного больше влаги. В практике обработки на ЧПУ оба сорта обрабатываются похоже — PA6 чаще встречается в Европе и Азии, PA66 — в Северной Америке. Для высокотемпературных применений (выше 100°C) предпочтителен PA66. Для рабочих деталей, подвергающихся ударной нагрузке, часто указывают PA6. Разница в характеристиках для большинства обработанных деталей скромна.

MC нейлон (мономерный литьевой нейлон, также называемый PA6-G или литьевой PA6) выпускается литьем жидкого мономера капролактама непосредственно в форму. Это производит материал с более высоким молекулярным весом, меньшими остаточными напряжениями и лучшими механическими свойствами, чем экструзионный нейлон — прочность на растяжение 85–100 МПа против 70–80 МПа у экструзионного PA6. Основные преимущества: значительно более высокая прочность на растяжение и усталость, очень крупные доступные сечения (до диаметра 1000 мм), отсутствие дефектов по центровине и в 2–3 раза больший срок службы износа по сравнению с экструзионным PA6. MC нейлон — первый выбор для тяжелообрабатываемых зубчатых передач, колес кранов, шкив, шейвов и крупных износоустойчивых элементов.

Стекловолоконный нейлон (PA6-GF или PA66-GF) — нейлон с добавлением коротких стеклянных волокон, обычно 15–30% по массе. Арматура стекловолокна значительно увеличивает жесткость (модуль изгиба ~2,500 МПа до 6,000–12,000 МПа), прочность на растяжение, сопротивляемость ползучести и размерную устойчивость при повышенных температурах. Однако стекловолокна снижают ударную вязкость, и материал заметно более абразивен к режущим инструментам — требуется инструмент с твердосплавной твердостью. Указывайте PA-GF, если критична размерная стабильность при температуре, когда требуется более высокая жесткость, чем у немодифицированного нейлона, или когда ползучесть под длительной нагрузкой вызывает беспокойство.

Нейлон впитывает влагу из окружающей среды (PA6: примерно 2.5% при 50% относительной влажности). Это влагопоглощение вызывает увеличение размера материала — размер 100 мм в сухом нейлоне может увеличиться на 0.3–0.8 мм при полной кондиции. Лучшие практики: обрабатывать нейлон при равновесном содержании влаги для предполагаемой рабочей среды или учитывать расширение от влаги в расчётах зазоров в отверстиях и валов, или указывать POM/Acetal, если критична размерная стабильность при изменении влажности. Для крупных структурных деталей, где точная размерная подгонка менее критична, впитывание влаги управляется по конструкции зазоров.

Стандартная له tolerance CNC для незаполненного нейлона (PA6, PA66, MC Nylon) составляет ±0.05–0.10 мм, с достижимыми ±0.03–0.05 мм на посадках цилиндрических отверстий и диаметрах валов при обработке при сбалансированных условиях влажности. Стеклополимеризированный нейлон (PA-GF) удерживает чуть лучшую допуску за счет сниженного теплового расширения и чувствительности к влаге — стандартно ±0.05 мм. Обратите внимание, что детали из нейлона, обработанные в сухом состоянии, могут расширяться на 0.2–0.5 мм по размеру 50 мм при воздействии окружающей влажной атмосферы. Всегда указывайте рабочую среду при заказе прецизионных деталей из нейлона.

Основные проблемы обработки нейлона: (1) изменение размерности под воздействием влаги — детали должны обрабатываться при влажности обслуживания или близкой к ней. (2) Выделение тепла — у нейлона низкая теплопроводность; охлаждение воздухом или туманом предотвращает термическое искажение. (3) Присасывающие стружки — нейлон без заправки образует длинные нити стружки; требуются геометрии для разрушения стружки и циклы « Peck » при глубоких проточках. (4) Износ инструмента из-за стекловолокна в PA-GF — стекловолокно очень абразивно; обязательно использовать carbide-инструменты с контролируемой долговечностью. (5) Напряжённое растрескивание при попадании некоторых смазочно-охлаждающих жидкостей — предпочтительно водные охлаждающие растворы или воздушное охлаждение.

PA6 и PA66 в естественных (нес окрашенных) grade обычно подходят для контакта с пищей в рамках FDA 21 CFR 177.1500 и Регламента ЕС 10/2011, при условии соблюдения конкретных условий. Всегда подтверждайте наличие сертификата соответствия от поставщика сырья для регламентированных применений в контактке с пищей. Для медицинских приборов доступна медицинская нейлоновая продукция с документацией биосовместимости ISO 10993. Черный или цветной нейлон может содержать пигменты, не одобренные для контакта с пищей — всегда проверяйте конкретную марку и её пакет добавок перед использованием в регламентированных приложениях.