Пластики легко недооценить. Выберете неправильный — получите деформированные детали, нарушенные допуски и клиента, который больше не закажет. Выберете правильно — получите детали легче, тише и дешевле металлических аналогов. Эта страница охватывает пластики, которые мы реально обрабатываем регулярно — не выгрузку из учебника по всем существующим полимерам.
Начните здесь. Большинство задач по обработке пластиков относятся к одному из этих сценариев.
| Ваша ситуация | Используйте это | Почему |
|---|---|---|
| Не знаете / общего назначения / шестерни и втулки | POM (Делрин) | Лучший из всех пластиков в обработке. Низкое влагопоглощение. Хорошая прочность и жёсткость. Покрывает 60–70% наших заказов на пластик. |
| Нужна прочность как у металла при высокой температуре | PEEK | 260°C непрерывно, 90–100 МПа на разрыв. Заменяет алюминий в авиакосмической и медицинской отраслях. Но стоит в 10–15 раз дороже POM. |
| Износостойкие накладки, подшипники, ролики (умеренная нагрузка) | Нейлон (PA6 / PA66) | Хорошая вязкость, самосмазывающийся. Дешевле PEEK. Но поглощает влагу — см. ниже. |
| Уплотнения с низким трением, химическая стойкость, пищевые контакты | PTFE (Teflon) | Самое низкое трение из всех твёрдых материалов, химически инертен. Крайне сложен в обработке — избегайте CNC, если возможно. |
| Электроизоляция + высокая температура (170°C) | PEI (Ultem) | Прочный, самозатухающий, хорошие электрические свойства. Применяется в интерьерах авиалайнеров и корпусах электроники. |
| Прозрачная крышка, линза, окно | Поликарбонат (PC) | Ударопрочный, оптически прозрачный. Хороший для прототипных корпусов. Хорошо обрабатывается. |
| Износостойкие полосы, футеровка лотков, разделочные доски | UHMWPE | Исключительно вязкий, низкое трение, соответствует стандартам FDA. Очень сложно удержать жёсткие допуски. |
| Бюджет — главный приоритет | POM или Нейлон | Оба широко доступны в стандартных размерах и конкурентны по цене. POM надёжнее для жёстких допусков. |
| Медицина / пищевые контакты / требование FDA | PTFE, POM-C, или UHMWPE | Все имеют марки, соответствующие FDA. Уточните у поставщика — не все марки каждого материала одобрены FDA. |
| Пластик | Торговое название | Плотность (г/см³) |
Прочность (МПа) |
Макс. темп. (непрерывная) |
Обрабатываемость | Влагопогло- щение |
Уровень стоимости |
Типичное применение |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| POM-C | Делрин, Celcon | 1.41 | 70 | 85–100°C | Отличная | Низкое (0.2%) | Низкая | Шестерни, втулки, фитинги, клапаны |
| PEEK | Victrex, Ketron | 1.30 | 90–100 | 260°C | Сложно | Низкое (0.5%) | Очень высокая | Авиакосмические кронштейны, медицинские имплантаты, полупроводники |
| PA6 / PA66 | Нейлон | 1.14 | 80 | 120°C | Хорошая | Высокое (2.5%) | Низкая | Подшипники, износостойкие накладки, ролики, шкивы |
| PTFE | Teflon | 2.20 | 25–35 | 260°C | Очень сложно | Отсутствует | Средняя | Уплотнения, прокладки, химическая футеровка |
| PEI | Ultem 1000 | 1.27 | 105 | 170°C | Удовлетворительная | Низкое (0.25%) | Высокая | Электрические соединители, авиакосмические интерьеры, корпуса ИС |
| PC | Lexan, Makrolon | 1.20 | 65–70 | 130°C | Хорошая | Низкое (0.2%) | Низкая | Прозрачные крышки, линзы, прототипные корпуса |
| UHMWPE | Tivar, Polystone | 0.93 | 40 | 80–100°C | Сложно | Низкое | Низкая | Износостойкие полосы, футеровка, разделочные доски |
POM — это то, что мы берём первым, когда клиент говорит «пластиковая деталь». Он режется чисто, удерживает допуски, почти не поглощает влагу и стоит долю высокопроизводительных полимеров. Если вы новичок в обработке пластиков, учитесь на POM — всё остальное сложнее.
| Свойство | POM-C (Кополимер) | POM-H (Гомополимер) |
|---|---|---|
| Торговое название | Celcon, Hostaform C | Делрин (DuPont) |
| Прочность на разрыв | 60–70 МПа | 70–80 МПа |
| Кристалличность | Ниже (более стабильный) | Выше (чуть прочнее) |
| Кислотная стойкость | Лучше | Удовлетворительная (атакуется сильными кислотами) |
| Размерная стабильность | Чуть лучше | Хорошая |
| Стоимость | Похожая | Похожая (наценка за бренд Делрин ~10%) |
| Доступность | Широко доступен | Широко доступен |
Для CNC обработки разница невелика. POM-H (Делрин) чуть прочнее и имеет лучшую усталостную прочность — это важно для шестерён и подвижных деталей. POM-C имеет лучшую химическую стойкость и чуть меньшее тепловое расширение. На практике большинство цехов не беспокоятся об этом, если применение не граничит с конкретным свойством.
POM прощает ошибки. Можно получить приличный результат при широком диапазоне параметров. Вот что хорошо работает в нашем цеху:
| Операция | Скорость (м/мин) | Подача | Глубина резания | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Черновая (концевая фреза) | 300–500 | 0.15–0.30 мм/зуб | 2–5 мм | 2-лопастная твердосплавная. Агрессивно — POM режется быстро. |
| Чистовая (концевая фреза) | 500–800 | 0.08–0.15 мм/зуб | 0.2–0.5 мм | Острый инструмент, лёгкий проход. Полированная поверхность при высокой скорости. |
| Сверление (φ6–12 мм) | 50–100 | 0.10–0.20 мм/об | — | Цикл шаговой подачей для глубоких отверстий (>3xD). Стандартная заточка сверла подходит. |
| Нарезание резьбы | 20–40 | — | — | Используйте 2-лопастные спиральные метчики. Резьбоформирующие метчики работают хорошо. |
| Точение (наружный диаметр) | 200–400 | 0.10–0.25 мм/об | 1–3 мм | Острый резец, полированная передняя поверхность для хорошей отделки. |
POM поглощает очень мало влаги (0.2% при насыщении). Размерное изменение от влаги незначимо для большинства применений. Вам не нужно сушить POM перед обработкой, если только вы не работаете к очень жёстким допускам (<0.01 мм) в условиях высокой влажности. Даже в этом случае эффект мал по сравнению с тепловым расширением.
PEEK — это суперкар инженерных пластиков. Он делает то, чего не может ни один другой полимер: непрерывное использование при 260°C, прочность на разрыв приближается к алюминию, химическая стойкость почти ко всему и биосовместимость для медицинских имплантатов. Он также стоит как суперкар относительно других пластиков.
| Применение | Почему PEEK, а не что-то другое |
|---|---|
| Авиакосмические конструкционные кронштейны | Должны выдерживать 200°C+ при заданной прочности. POM и Нейлон не справятся. Экономия веса vs алюминий — 40–50%. |
| Медицинские / хирургические имплантаты | Биосовместим, стерилизуем (автоклав), рентгенопрозрачен. Ничто другое не закрывает все три требования. |
| Обработка полупроводниковых пластин | Должен выдерживать химикаты плазменного травления и высокую температуру. PTFE недостаточно прочен конструктивно. |
| Нефтегазовое оборудование | Высокое давление, высокая температура, воздействие сероводорода. PEEK выдерживает там, где POM деградирует. |
| Подшипники в высокотемпературных условиях | POM размягчается выше 85°C. PEEK сохраняет прочность до 260°C. |
PEEK полукристаллический и абразивный. Он тупит инструмент быстрее, чем можно было бы ожидать от «пластика». Вот что нужно знать:
| Операция | Скорость (м/мин) | Подача | Глубина резания | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Черновая (концевая фреза) | 150–250 | 0.08–0.15 мм/зуб | 1–3 мм | Твёрдый сплав без покрытия OK для коротких серий. Алмазное покрытие для производства. |
| Чистовая (концевая фреза) | 200–350 | 0.05–0.10 мм/зуб | 0.1–0.3 мм | Острый инструмент критичен. Тупой = расслоение поверхности. |
| Сверление | 40–80 | 0.05–0.12 мм/об | — | Цикл шаговой подачей обязателен. Стружка PEEK тянущаяся и забивает канавки. |
| Точение | 150–250 | 0.08–0.15 мм/об | 0.5–2 мм | Используйте острые чистовые пластины с полированной передней поверхностью. |
PEEK имеет низкую теплопроводность (0.25 Вт/мК — примерно 1/700 от алюминия). Тепло, генерируемое на режущей кромке, остаётся сконцентрированным в малой зоне. Это вызывает две проблемы: локальное тепловое расширение (влияющее на размерную точность) и потенциальную термическую деградацию поверхности (материал может начать размягчаться или обесцвечиваться выше 340°C).
Решение: Используйте обдув воздухом или минимальную туманную СОЖ. Обильная подача СОЖ для PEEK обычно не рекомендуется, так как может вызвать растрескивание от теплового удара. Обдув воздухом удаляет стружку и охлаждает зону резания без риска теплового удара. Держите скорости резания умеренными — не пытайтесь обрабатывать PEEK на скоростях POM.
PEEK поглощает некоторое количество влаги (0.5% при равновесии). Для большинства операций по обработке это некритично, но для высокотемпературных применений или авиакосмических деталей с жёсткими допусками высушите материал: 120–150°C в течение 3–4 часов в конвекционной печи. Храните в пакете с силикагелем, если не обрабатываете сразу после сушки.
Нейлон вязкий, износостойкий и стоит дешевле POM. Проблема — вода. Нейлон поглощает влагу как губка — до 2.5% по весу при 50% относительной влажности. Это вызывает размерное разбухание (до 0.3% линейное), снижение жёсткости до 50% и резко изменяет поведение при обработке. Если вы не учтёте влажность, ваши детали будут неправильного размера.
| Состояние | Влага % | Размерное изменение | Прочность на разрыв | Жёсткость |
|---|---|---|---|---|
| При получении (сухое хранение) | 0.2–0.5% | Близко к номиналу | 80 МПа | Высокая (сухой и жёсткий) |
| После сушки в печи | <0.1% | Минимальное | 80–85 МПа | Наивысшая |
| Равновесие при 50% RH | 1.5–2.5% | +0.2–0.3% линейное | 55–65 МПа | На 30–50% ниже |
| Насыщенный (погружение) | 8–10% | +1.0–1.5% линейное | 40–50 МПа | На 60–70% ниже |
Для любой детали с допусками жёстче ±0.1 мм просушите нейлон перед обработкой. Стандартная процедура:
| Шаг | Подробности |
|---|---|
| Температура сушки | 80–100°C для PA6/PA66. НЕ превышайте 120°C — нейлон окисляется и обесцвечивается. |
| Время сушки | 4–8 часов для прутка/блока до 50 мм. Более крупные сечения — дольше (12–24 часа). |
| Проверка | Вес должен перестать уменьшаться. Сравните с полностью сухим весом по спецификации поставщика. |
| Обрабатывайте немедленно | Нейлон быстро впитывает влагу обратно. Обрабатывайте в течение 4–6 часов после извлечения из печи. Храните завёрнутым в плёнку между операциями. |
| Финальный размер | Если деталь будет работать во влажной среде, рассмотрите обработку с небольшим недовыпуском для учёта равновесного влагопоглощения. |
| Операция | Скорость (м/мин) | Подача | Глубина резания | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Черновая | 200–400 | 0.12–0.25 мм/зуб | 2–4 мм | Острая 2-лопастная твердосплавная. Нейлон режется быстро, но легко плавится. |
| Чистовая | 300–600 | 0.06–0.12 мм/зуб | 0.2–0.5 мм | Лёгкие проходы. Плавление — основной риск. |
| Сверление | 40–80 | 0.08–0.15 мм/об | — | Цикл шаговой подачей. Нейлон повторно сваривает стружку, если не удалять. |
| Свойство | PA6 | PA66 | MC Нейлон (литьевой) |
|---|---|---|---|
| Температура плавления | 220°C | 260°C | Н/Д (литьёвой из мономера) |
| Макс. рабочая температура | 80–100°C | 120°C | 100–120°C |
| Влагопоглощение | Выше (~2.7%) | Умеренное (~2.5%) | Ниже (~1.5%) |
| Жёсткость | Ниже | Выше | Умеренная |
| Доступность | Пруток, лист, труба | Пруток, лист, труба | В основном крупные трубы и листы |
| Лучше для | Общего назначения | Высокой температуры | Крупных деталей, подшипников |
PTFE имеет самый низкий коэффициент трения из всех твёрдых материалов (0.05–0.10) и стойкость практически ко всем химикатам. Это хорошие новости. Плохие: он мягкий (прочность на разрыв 25–35 МПа), ползёт под любой постоянной нагрузкой, деформируется при давлении зажима и крайне сложен в обработке до жёстких допусков. Если нужна CNC точность — PTFE обычно неправильный выбор.
Скорость ползучести (холодное течение) PTFE в 100–1000 раз выше, чем у POM или PEEK. Что это значит на практике: если зажать деталь PTFE в тисках, она деформируется. Отпустите — деталь не пружинит обратно, остаётся деформированной. Обработать до ±0.05 мм уже на пределе. ±0.01 мм — нереалистично.
| Техника | Когда использовать | Подробности |
|---|---|---|
| Мягкие кулачки с широкой площадкой контакта | Общее фрезерование | Используйте мягкие кулачки из алюминия, обработанные под профиль детали. Максимальная площадь контакта минимизирует локальное давление. |
| Двусторонний скотч + вакуум | Тонкие листы, торцевое фрезерование | Приклейте лист к плоской плите. Работает для элементов только с одной стороны. |
| Низкое давление закрепления | Любой критический элемент | Используйте минимальную силу закрепления, обеспечивающую надёжное удержание детали. Тестируйте на обрезках. |
| PTFE с наполнителем | Когда нужна лучшая обрабатываемость | PTFE, наполненный стекловолокном, углеродом или бронзой, значительно жёстче и легче в обработке. Ущерб для химической стойкости и чистоты. |
| Операция | Скорость (м/мин) | Подача | Примечания |
|---|---|---|---|
| Черновая | 150–300 | 0.10–0.20 мм/зуб | Острые инструменты, лёгкие проходы. PTFE вязкий — стружка налипает на инструмент. |
| Чистовая | 200–400 | 0.05–0.10 мм/зуб | Нулевой или чуть отрицательный передний угол помогает резать чисто, а не выталкивать. |
| Сверление | 30–60 | 0.05–0.10 мм/об | Цикл шаговой подачей каждые 1–2 мм. PTFE захватывает сверло и удлиняет отверстие. |
Большинство из этих мы совершали сами. Учитесь на нашем опыте.
| Ошибка | Последствия | Решение |
|---|---|---|
| Указание PEEK, когда хватает POM | 10–15x стоимость материала, 3–4x увеличение времени обработки, без выигрыша в характеристиках | Проверьте фактические требования по температуре, химии и нагрузке. POM справляется с большинством механических деталей при комнатной температуре. |
| Обработка нейлона без сушки | Размеры детали меняются на 0.2–0.3% при поглощении влаги. Жёсткие допуски теряются в течение дней. | Сушите при 80–100°C 4–8 часов. Обрабатывайте в течение 4–6 часов после извлечения из печи. |
| Использование обильной СОЖ для PEEK или PC | Тепловой удар может вызвать микротрещины на PEEK. PC может получить трещины от напряжения. Ни один из них не выигрывает от обильной СОЖ. | Используйте обдув воздухом по умолчанию для всех инженерных пластиков. |
| Зажим PTFE в обычных тисках | Деформация детали под давлением кулачков. Размерная точность потеряна. Следы от кулачков на поверхности. | Используйте мягкие кулачки с широкой площадкой контакта. Минимальное усилие зажима. Рассмотрите литые заготовки. |
| Работа тупыми инструментами на пластиках | Нагрев вызывает плавление, плохую шероховатость поверхности, размерные ошибки. POM становится вязким, нейлон приваривает стружку обратно на деталь. | Меняйте инструмент при первых признаках износа. Пластики не прощают тупых режущих кромок. |
| Измерение деталей пока они горячие | Тепловое расширение даёт ложные показания. Деталь POM размером 50.00 мм сразу после обработки может быть 49.95 мм при комнатной температуре. | Дайте деталям остыть до комнатной температуры (20–25°C) перед финальным контролем. Для жёстких допусков ждите 30–60 минут. |
| Использование 4-лопастных фрез для нейлона или UHMW | Канавки забиваются стружкой, плохая шероховатость, возможная поломка инструмента. | Используйте 2-лопастные концевые фрезы для лучшей эвакуации стружки. |
| Нев учёт теплового расширения в проектировании | Пластики расширяются в 5–10 раз больше стали на градус. Деталь POM длиной 100 мм меняется на 0.1 мм при изменении температуры на 10°C. | Если рабочая температура отличается от температуры обработки более чем на 20°C, рассчитайте размерное изменение и скомпенсируйте в конструкции. |