Способы обработки оргстекла

Резка оргстекла

Разрезать оргстекло можно, как простейшим инструментом, таким как ручная пила по металлу, так и более сложным, таким как лазер. В большинстве случаев используется дисковая пила для прямых резов и ленточная пила или фреза для вырезания криволинейных форм. Ленточная пила подходит больше для вырезания заготовок перед формовкой, так как при такой порезке нет необходимости в получении четкого среза (для резки литьевого акрила используют ленточную пилу со скоростью вращения 700—800 м/мин.). Для получения чёткой и гладкой поверхности при вырезании сложных форм рекомендуется использовать фрезу. Дисковые пилы позволяют производить прямые точные разрезы с четким срезом (при резке литьевого акрила применяют дисковую пилу с армированными карбидом зубьями со скоростью вращения 800—1200 м/мин). При проведении мелких работ могут применяться пилы с лезвием для лёгких металлов.

Для более технологичной резки предпочтительно использовать высокоскоростное оборудование. При высокой скорости резания и минимальной скорости подачи можно получить качественную кромку (при резке экструзионного оргстекла с помощью высокоскоростных циркулярных пил рекомендуемая скорость вращения диска — 4000 об/мин. (Для обработки необходимо использовать диски диаметром 250 мм, изготовленные из быстрорежущей стали или армированные твёрдым сплавом. Во избежание деформации зубья пил должны быть неразведёнными). Резка лазерным лучом имеет ряд преимуществ: исключительная точность порезки, малое количество отходов, разрезы высокого качества, требующие незначительной шлифовки. Однако данный способ способствует появлению высокого внутреннего напряжения материала, и дальнейшее склеивание таких поверхностей не рекомендуется. Литьевое оргстекло легко поддаётся механической обработке, но из-за малой теплопроводности быстро нагревается в зоне резания. Поэтому обработку следует вести при наименьшей глубине срезаемого слоя, но с большими скоростями резания.

Внимание! Во избежание появления царапин в процессе хранения или при механической обработке не удаляйте защитную плёнку или бумажное покрытие.

Сверление оргстекла

Сверление экструзионного оргстекла производится при помощи стационарного или мобильного сверлильного станка с использованием специальных свёрл для лёгких металлов из быстрорежущей стали повышенной производительности, специально заточенных для сверления экструзионного оргстекла. Необходимо следить за гладкостью краёв просверленного отверстия во избежание образования трещин. В случае глубокого сверления рекомендуется часто поднимать сверло с целью извлечения стружки и ограничения нагрева материала. При сверлении литьевого оргстекла используются любые металлические винтовые свёрла. Коэффициент поправки диаметра сверла +0,05 мм относительно диаметра отверстия. Во избежание внутренних напряжений при сверлении необходимо охлаждение режущего инструмента и материала охлаждающими смазочными жидкостями или сжатым воздухом.

Холодная гибка оргстекла

Оргстекло, как литое, так и экструдированное легко поддаётся холодному сгибанию, однако следует соблюдать минимальный радиус изгиба для того, чтобы не подвергать плиты чрезмерному напряжению. Минимальная величина радиуса сгибания должна в 230 раз превышать толщину пластика.

Гравировка оргстекла

В большинстве случаев производится при помощи рыхлителей, устанавливаемых на пантографы и оснащённых фрезами малого диаметра (2—6 мм) различного профиля. Также могут использоваться лазерные режущие станки, которые позволяют производить гравировку путем ограничения глубокого действия лазерного пучка.

Шлифование оргстекла

Грубые поверхности или поверхности с дефектами, такими как царапины, шлифуют мокрой наждачной бумагой из мелкого корунда. После грубого полирования поверхность следует обработать специальными средствами. (полировочные пасты типа ВИАМ, трепела, крокуса, диспергированные в воске). Проводятся все операции либо вручную, либо на полировальной машине.

Полирование оргстекла

Срезанные края и матовую поверхность возможно качественно отполировать механическим способом при помощи алмазных резцов. Однако если это невозможно, например, срез криволинейный, тогда рекомендуется полирование пламенем. Данный способ заключается в обработке изделий чистым «жёстким» пламенем высокой температуры, но следует соблюдать некоторые меры предосторожности. Так, например, шлифуемая поверхность должна быть абсолютно чистой, и кроме того, данный метод способствует возникновению значительных напряжений, которое перед склеиванием или нанесением краски нужно снять путем отжига.

Сварка и склеивание оргстекла

В случае с литым оргстеклом рекомендуется использовать (как и для экструзионного оргстекла) «родственные» клеи, что позволяет достичь наиболее прочного соединения и его атмосферостойкости. Для получения прозрачных бесцветных швов при склеивании внахлёст или встык с односторонней накладкой предпочтительнее использовать клей СММ на основе полиметилметакрилата.

Перед склеиванием детали из литого оргстекла необходимо отжечь для снятия внутренних напряжений. Рекомендуемая температура отжига 65—80С в зависимости от температуры размягчения стекла (90—120С), после чего предпочтительно естественное охлаждение.

Сварку также применяют для получения заготовок для формования нестандартных изделий, для крепления накладок и образования утолщений. Сварку литого оргстекла производят при более высоких температурах (до 300 0 С). Готовую деталь после механической обработки шва подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений.

Листы из экструзионного оргстекла можно склеивать сами с собой и с другими материалами, получая при этом высокопрочный и долговечный шов. Перед склеиванием желательно провести термообработку.

Материалы для склеивания экструзионного оргстекла:

• плёночный тип клея: раствор полиметилметакрилата в летучем растворителе;
• полимеризуемый тип клея: сироп ПММА с диметиланилином (СММ), в который в момент склеивания добавляют инициатор полимеризации (перекись бензоила);
• другие типы клея: эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые и др. марок АК-90, МП-88 (81), БФ-2 (4,6);
• растворители: дихлорэтан, хлористый метилен.

После сушки и застывания клея при комнатной температуре рекомендуется провести отжиг течение 2—5 часов при температуре 60С.

Сварка осуществляется несколькими методами:

• индукции;
• излучения;
• ультразвуковой пайки;
• вибрации;
• горячим газом.

Формовка оргстекла в горячем состоянии

Этот вид обработки позволяет придать материалу самые различные формы. Если полученная деталь не соответствует желаемой форме, ее можно повторно нагреть и затем откорректировать. Литой акрил обладает памятью о форме и способен легко возвращаться в исходное положение при повторном нагревании. С экструзионным это возможно исключительно в том случае, если материал не подвергался растягиванию. Защитную плёнку перед нагреванием следует обязательно удалить с литого пластика и можно оставить на экструзионном. Перед формовкой необходимо провести предварительную горячую сушку акрила, чтобы избежать образования пузырьков в готовом изделии. Необходимость в сушке возникает из-за того, что во время хранения или транспортировки в материал может проникать незначительное количество влаги. Проводят сушку либо в конвекционной сушильной камере с циркуляцией горячего воздуха (при температуре 75—80 С в течение 1—2 часов на каждый мм толщины. Как правило, при большом содержании влаги достаточно 24 часов сушки), либо при помощи инфракрасного излучения при температуре от 75 до 80° С в течение 1—2 часов на каждый мм толщины. Для нагрева литого оргстекла перед формованием используют оборудование, создающее равномерное температурное поле с перепадом по плоскости и толщине листа не более — + 3 С. Литое стекло нагревают 3—4 мин/мм толщины до температуры 165—190°С. Литое оргстекло при нагревании быстро размягчается, но прочность его снижается незначительно в сравнении с экструзионным. Литой и экструзионный акрил по-разному реагируют на нагревание. У литого возможна равномерная усадка максимум 2%, одинаковая по всем направлениям (соответственно увеличивается толщина листа). У экструзионного — от 3 до 6% в направлении экструзии и 1—2% в поперечном направлении (для листа 2 мхЗм направлением экструзии является сторона 3 м). Литой акрил легко переносит неоднородность нагрева в 10—15°С (перегретое литое оргстекло, в отличие от экструзионного, не растрескивается и не разрывается при деформации), в случае с экструзионным, разница в температуре нагрева может привести к возникновению значительных напряжений в материале.

Поведение этих материалов при горячей формовке также разное. Для деформации литого акрила нужно прилагать значительное давление, экструзионный же формуется легко и без особых усилий (рекомендуемый температурный интервал — 160—170°С; время нагрева — 3 минуты на 1 мм толщины материала). Формы (матрицы и пуансоны) изготавливают из различных материалов: древесины, гипса, алюминия, стали. Формовку в горячем состоянии можно проводить простыми способами, например, поместив пластик после нагрева на выпуклую или вогнутую форму, где он под своим весом приобретает ее очертания. Формовку можно проводить также свободным втягиванием в вакуумплотной камере и свободным выдуванием сжатым воздухом, как при помощи форм, так и без них. Если необходимо произвести сгибание плоского листа по прямой линии, то достаточно провести местное нагревание пластика вдоль оси изгиба при помощи одного или нескольких прямолинейных нагревательных элементов, например нихромовой струной. Внимание! При горячей переработке и/или формовании защитное покрытие необходимо снять и тщательно очистить, так как остатки клея или защитной плёнки при размягчении листа могут повредить его поверхность.

Чтобы избежать возникновения внутреннего напряжения, охлаждение должно быть как можно более продолжительным и однородным. Для наилучшего сохранения отпечатавшейся формы и во избежание деформации изделие необходимо оставить на матрице до его охлаждения до температуры 60—70°С. Отформованные изделия перед их взаимодействием с растворителями, краской или самоклеющейся плёнкой должны подвергнуться термическому кондиционированию с целью снижения напряжений.