Объяснение методов отделки акриловых кромок
Сумасшедшая проблема, появления которой никто не предвидел
В период с 2020 по 2022 год производители по всей отрасли начали получать бессмысленные звонки по гарантии. В витринах, доставленных в идеальном состоянии, по краям образовались трещины в виде паутины-паутины. Два месяца после установки. Три месяца. Картина была последовательной: мелкие трещины распространялись по краям,-полированным пламенем, всегда в медицинских учреждениях, школах, торговых точках.
Чтобы установить причину, потребовалось некоторое время. На сайте Signs101.com один производитель написал: «Мы годами полировали пламенем без проблем... Внезапно за последние два года помешательство стало по-настоящему сумасшедшим, у дворников есть бутылка 70/30, и они склонны использовать ее для всего».
Спиртовые дезинфицирующие средства. COVID повсеместно изменил протоколы очистки, а неотожженные акриловые края разрушались при контакте с изопропиловым спиртом.
Это не была второстепенная проблема. Это изменило отношение всей отрасли к обработке кромок. То, что рассматривалось как косметический шаг, оказалось решением структурной целостности с долгосрочными-последствиями.
Литой и экструдированный
Прежде чем переходить к конкретным методам отделки, необходимо четко уяснить это различие. Это влияет на все, что происходит дальше.
Литой акрил
Литой акрил изготавливается путем заливки жидкого мономера между стеклянными пластинами и его полимеризации. Молекулярные цепи длиннее. Материал более жесткий. Он обеспечивает чистоту обработки-. Стружка отделяется в виде отдельных частиц, а не оплавляется обратно на инструмент.
Экструдированный акрил
Экструдированный акрил проталкивается через нагретые матрицы. Более короткие молекулярные цепи. Различные модели внутреннего напряжения. Более склонны к проблемам во время и после обработки.
Механик из журнала Practice Machinist описал разницу так: «Экструдированный акрил очень сложно обрабатывать качественно, потому что он не такой жесткий, как литой акрил, кроме того, он очень склонен к растрескиванию под напряжением после механической обработки, а во время полировки очень легко нагреть поверхность и вызвать образование трещин».
Но это не так просто, как «актеры лучше». Экструдированный материал на самом деле легче полируется пламенем, чем литой. Отливка требует дополнительных подготовительных работ-шлифовки, соскабливания-чтобы добиться аналогичных результатов-полировки пламенем. Комментарий Signs101 отражает это: «Литой акрил режется более гладко и не плавится так плохо, как экструдированный акрил. Экструдированный акрил очень хорошо полируется пламенем. Литой не так хорошо».
Поэтому выбор материала и метод отделки необходимо решать вместе. Проведение экструдирования в рабочем процессе с ЧПУ, оптимизированном для литья, приведет к плавлению. Отливка, подвергнутая огневой полировке без надлежащей подготовки кромок, оставит видимые следы. Материал диктует процесс, или процесс диктует материал. Выберите один подход и оставайтесь последовательными.
Пламенная полировка
Водородное-кислородное пламя. Температура где-то от 1850 до 2200 градусов в зависимости от оборудования. Пламя плавит поверхность края, которая снова затвердевает и становится гладкой при охлаждении.
Скорость – главное преимущество. Знак 4х6 можно сделать за пять минут. Затраты на оборудование низкие.-Машины для полировки пламенем начального-уровня стоят несколько сотен долларов. Для вывесок, простых дисплеев и всего, что не будет рассматриваться вблизи, результаты адекватны.
Для самой техники требуется голубоватое, почти прозрачное пламя длиной около 75 мм, удерживаемое под углом 45 градусов к краю. Желтое пламя означает неполное сгорание; вы отложите углерод и получите мутный оттенок. Движение должно быть быстрым.-Несколько быстрых пасов работают лучше, чем один медленный. Медленное движение создает слишком много тепла в одной области.
Термический стресс является фундаментальным ограничением. Быстрый цикл нагрева-охлаждения оставляет остаточное напряжение в кромочном материале. Это напряжение делает кромку уязвимой для растрескивания под воздействием окружающей среды при воздействии определенных химикатов. Распространенным виновником является алкоголь, но аммиак и ацетон также вызывают проблемы.
Исправление отжига несложно, но требует времени. Готовую деталь подержите при температуре 82 градуса в течение одного-двух часов на каждые 3 мм толщины. Медленно охладите-минимум два часа для восстановления. Пропустите этот шаг, и вы отправите продукт, который может сходить с ума в полевых условиях.
Еще один момент, который цепляет людей: огневая полировка перед склейкой – ошибка. Термическое напряжение плохо взаимодействует с проникновением цемента на основе растворителя. В течение нескольких недель вокруг линий соединения развиваются переломы. Работающая последовательность действий: сначала склеить, затвердеть в течение ночи, а затем отполировать собранную деталь пламенем.
Алмазная полировка
Автоматизированное оборудование обрабатывает кромку заготовки прогрессивными алмазными абразивными ступенями. Последовательность зернистости варьируется в зависимости от машины, но лучшее оборудование достигает эквивалента 3000 зернистости. Шероховатость поверхности после правильной алмазной полировки составляет от 18 до 25 RMS-, приближаясь к чистоте исходной поверхности листа. В отраслевой терминологии это иногда называют «музейным качеством» или «оптическим уровнем».
Механизм представляет собой простую шлифовку и полировку, в принципе ничем не отличающуюся от ручной отделки, но более быструю и последовательную. Фрезы MCD (монокристаллические алмазы) дают самые острые края. PCD (поликристаллический) служит дольше, но не достигает такой же прозрачности.
1000 об/мин
1 мм - 120 мм
Нет стресса
Оборудование работает со скоростью около 1000 об/мин для стандартных колес диаметром 18 дюймов. Толщина материала варьируется от 1 мм до 120 мм в зависимости от конфигурации машины. Комплект сменных резцов стоит около 1000 фунтов стерлингов. Полные инвестиции в оборудование составляют от 30 000 до более 100 000 долларов США для промышленных предприятий.
Геометрия — это ограничение. Алмазная полировка хорошо справляется с плоскими краями. Фаски в порядке. Сложные кривые, внутренние вырезы, малые радиусы-требуют разных подходов. В производственном процессе алмазная полировка охватывает-объемную-работу по прямой кромке, в то время как другие методы обрабатывают исключения.
Никаких проблем с термическим напряжением при алмазной полировке. Отжиг не требуется. Края не так уязвимы к химическому воздействию, как поверхности,-полированные огнем.
Лазерная резка обеспечивает собственную отделку кромок
CO2-лазеры соответствующего уровня мощности режут и полируют за одну операцию. Соотношение составляет примерно от 8 до 15 Вт на миллиметр толщины материала. Лист толщиной 6 мм требует не менее 60 Вт. Для 12 мм вам понадобится 100 Вт или больше.
Литые акриловые лазеры чище, чем экструдированные. Край становится более острым, с менее заметными полосками. Экструдированный материал имеет тенденцию иметь линейные следы, следующие за траекторией луча, иногда более грубую текстуру из-за плавления, а не чистого испарения.
В технической документации ACRYLITE (acrylite.co) указана минимальная мощность 40 Вт для материала размером в четверть- дюйма, а оптимальная мощность 180 Вт — для более толстого материала. Ширина пропила составляет от 0,010 до 0,020 дюйма. Положение фокуса имеет значение: глубина от 0,030 до 0,060 дюйма в материал обычно обеспечивает наилучшее качество кромок.
При толщине литого материала менее 12 мм кромки,-обрезанные лазером, зачастую достаточно хороши, чтобы отправлять изделия без вторичной обработки. Помимо этого или для экструдированного материала обычно требуется-подкраска. Быстрая полировка пламенем или легкая шлифовка и полировка.
Лазерная резка создает термическое напряжение, подобное полировке пламенем. Те же требования к отжигу применяются, если изделие будет подвергаться воздействию агрессивных чистящих химикатов.
Технические характеристики
Ширина реза:0.010 - 0.020 дюймов
Фокус:0.030 - 0.060 дюймов в материал
Мощность (1/4 дюйма):Мин. 40 Вт, оптимально 180 Вт.
Параметры маршрутизации ЧПУ
Большинство проблем с качеством кромки при работе на станках с ЧПУ возникает из-за неправильных параметров, а не из-за оборудования или материала.
Проблема плавления постоянно появляется на форумах машиностроителей. Материал приваривается к фрезе, кромка выходит шероховатой и мутной. Почти всегда скорость шпинделя слишком низкая или скорость подачи неправильная.
>Минимальная скорость шпинделя: ~ 18 000 об/мин.
>Критический порог: скорость ниже 16 400 об/мин приводит к плавлению.
>Скорость подачи (при 18 тыс. об/мин): от 75 до 300 дюймов в минуту.
>Целевая нагрузка стружки: от 0,001 до 0,004 дюйма на зуб.
Выбор инструмента: твердосплавные концевые фрезы с одной -зубой O-геометрией. Onsrud 52-638 неоднократно упоминается в обсуждениях на форуме как надежный выбор. Никогда не запускайте фрезы, которые ранее касались дерева или МДФ. Въевшиеся частицы загрязняют акриловую кромку.
Стратегия сокращения влияет на результаты. Черновые проходы с попутным фрезерованием, а затем чистовой проход на всю-глубину, при котором удаляется всего 0,02 дюйма. Чистовой проход определяет конечное качество кромки.
В CNCZone есть ветка, в которой кто-то спросил о том, как получить чистые края. Прямой совет: «Используйте литой акрил. Экструдированный акрил расплавится на ваших инструментах, литой будет резать чисто. С острыми резцами вам не понадобится охлаждающая жидкость».
Обработанные края требуют вторичной обработки. Типичный прогресс: зернистость 180 или 240 — сухая, зернистость 320 — в любом случае, зернистость 400 и тоньше — влажная. Вода действует как охлаждающая жидкость и смазка; Сухая шлифовка с зернистостью выше 400 генерирует слишком много тепла от трения и размазывает поверхность, а не разрезает ее.
Полный прогресс для кромок демонстрационного-качества: 180 → 320 → 400 → 600 → 800 → 1500 → полировка соответствующим составом.
Техника полировки
Скорость на поверхности от 1200 до 4000 футов в минуту. Мягкие фланелевые колеса должны двигаться к нижнему концу. Диаметр колеса обычно от 6 до 14 дюймов.
Соединение имеет значение. Синий румянец для первоначальной резки, белый состав для окончательной отделки. Сначала нанесите жирную основу в качестве основы для состава.
Деталь техники, которая предотвращает повреждение заготовок: начните полировать контакт примерно на одну-треть вниз от верхнего края, а не с самого края. Начиная с края, колесо захватывает заготовку и бросает ее.
Полировка хорошо подходит для сложных форм. Изогнутые поверхности, неровные края, контурные профили-гибкий круг соответствует геометрии заготовки. При правильном использовании полировальной пасты можно добиться высокого блеска. Компромисс- – скорость. Полировка происходит медленно, требует навыков оператора и стоит дороже за штуку, чем автоматизированные методы. Для-высококлассных витрин и осветительных приборов, где качество кромок имеет решающее значение, это остается необходимым этапом рабочего процесса.
Паровая полировка (ограниченное использование)
Пары метиленхлорида на короткое время растворяют поверхностный слой, который снова затвердевает и становится оптически прозрачным. Полезно для сложной внутренней геометрии, которую невозможно достичь другими методами. Время воздействия измеряется в секундах-максимум три секунды.
Крупные производители, включая Evonik, не рекомендуют этого делать. Метиленхлорид является вероятным канцерогеном. Нормативные требования обширны. Для общих производственных работ этот метод фактически устарел.
Протокол предотвращения сумасшествия
Растрескивание под воздействием окружающей среды в целом является причиной от 15 до 25 процентов повреждений пластика и более 40 процентов для стеклообразных полимеров, таких как ПММА. Маленькие молекулы растворителя проникают в сетку полимера, пластифицируют локальные участки, инициируют микротрещины, которые перерастают в видимые крейзы.
Профилактика сводится к трем факторам.
Выбор материала
Используйте литой акрил в тех случаях, когда существует риск химического воздействия. Более высокая молекулярная масса обеспечивает лучшую устойчивость.
Снятие стресса
Отжиг после любой термической обработки-пламенной полировки, лазерной резки, термоформования. Стандартный график составляет 82 градуса (180 градусов F) в течение одного часа на 3 мм (⅛ дюйма) толщины. Остудить медленно. Минимум два часа для тонкого материала и дольше для толстого материала.
Химический контроль
Мягкое мыло и вода для очистки. Никакого спирта, аммиака, ацетона на непрошедшем отжиге акриле. Если отжиг нецелесообразен, сообщите об этом ограничении конечным пользователям. Приложите к изделию инструкции по очистке.
На форуме Sawmill Creek есть краткое изложение от человека, который научился этому на своих ошибках:
- (1) Если вы вырезали акрил лазером и не отожгли его, он потрескается при нанесении спирта.
- (2) Если вы полировали края пламенем, а не отжигали, они потрескаются при нанесении спирта.
- (3) Если вы купили экструдированный акрил, а не литой, он растрескается при нанесении спирта.
Выбор правильного метода
Вывеска установлена на высоте, вид издалека
Газовая полировка с отжигом. Быстрое производство, низкая стоимость, качество, соответствующее применению.
Розничные витрины, точки--покупки
Алмазная полировка. Разница в качестве видна. Четкость краев имеет значение, когда клиенты смотрят внимательно. Стоит более высокого оборудования и затрат на обработку.
Замысловатые конструкции, тонкий материал, сложные вырезы.
Лазерная резка, возможно с легкой-подкраской. Одна операция объединяет резку и чистовую обработку.
Пользовательская геометрия с кривыми
Фрезерование на станке с ЧПУ с последующей ручной отделкой. Трудоемкий-трудоемок, но необходим для форм, с которыми не может справиться автоматизированное оборудование.
Медицинские применения
Алмазная полировка сертифицированным материалом с полной прослеживаемой документацией. Полировка паром не требуется из-за проблем с остатками растворителя. Края должны быть-без заусенцев и соответствовать соответствующим стандартам биосовместимости.
Стеллажи, награды, декоративные элементы
Алмазная полировка. Результат приближается к оптической прозрачности необработанного листового материала. Инвестиции в оборудование значительны, но серийное производство выигрывает от стабильности и производительности.
Большие плоские изделия, такие как панели
Автоматические линии алмазной полировки справляются с объемом.
Простые вывески, товары рассматриваются на расстоянии
Газовая полировка снижает затраты. При правильном отжиге он соответствует функциональным требованиям.
Практические уроки
Решения по обработке кромок, принятые на производстве, влияют на производительность продукта спустя несколько месяцев в полевых условиях. Эпизод с увлечением алкоголем-это наглядно продемонстрировал. То же самое относится и к каждой претензии по гарантии в отношении детали, отполированной пламенем-, которая не была отожжена, каждой оплавленной кромки из-за неправильных параметров ЧПУ, каждой поврежденной линии соединения из-за неправильной последовательности обработки.
Специфика имеет значение. Тип материала. Контроль температуры. Графики отжига. Прогрессия зернистости. Это не необязательные усовершенствования. Они определяют, будут ли продукты работать или не работать при фактическом использовании.
Технические вопросы по обработке кромок для конкретных применений можно задать нашей команде инженеров.
