Usinage CNC en acrylique et en polycarbonate

September 24, 2024

Cet article traite des propriétés générales et des applications de deux plastiques, acrylique et polycarbonate, y compris les exigences d'usinage CNC pour l'acrylique et le polycarbonate, et lorsqu'il est le plus approprié d'utiliser l'acrylique ou le polycarbonate dans une application particulière.

Qu'est-ce que l'acrylique?

L'acrylique, ou polyméthacrylate de polyméthyle (PMMA), est un thermoplastique transparent qui est couramment utilisé comme alternative au verre. Comparé au verre, l'acrylique est plus léger, plus dur et plus résistant à la lumière UV. La clarté optique de l'acrylique le rend idéal pour les objectifs, les vitrines, les aquariums et plus encore.

L'acrylique est produit sous forme coulée ou extrudée, la forme coulée étant plus adaptée au traitement en raison de son point de fusion et de sa rigidité plus élevés, bien qu'à un coût plus élevé. L'acrylique extrudé est plus flexible et mieux adapté aux opérations de flexion ou de moulage.

Propriétés de l'acrylique

Voici quelques propriétés clés de l'acrylique:

Transparence optique: L'acrylique a une excellente transparence optique, avec une transmittance de lumière visible de 92% et une transmittance UV de 72%. En comparaison, le verre a une transmission légère comprise entre 80% et 90%.

Résistance chimique: l'acrylique est résistant à une large gamme de produits chimiques, y compris les acides inorganiques, les carburants, les huiles et les hydrocarbures aliphatiques. Cependant, les alcools et les solvants organiques peuvent endommager les pièces acryliques, ce qui les fait se brouiller, se fissurer ou se dissoudre.

Résistance aux UV: l'acrylique est non seulement caractérisé par une transmittance UV réduite, mais est également résistante à l'exposition aux rayonnements UV à long terme. Contrairement à d'autres plastiques transparents tels que le PVC ou le polycarbonate non modifié, l'acrylique ne jaune pas et maintient sa clarté optique lorsqu'elle est exposée à la lumière UV pendant de longues périodes.

Léger: l'acrylique est 50% plus léger que le verre, ce qui en fait un remplacement de verre idéal dans les applications sensibles au poids.

Facile à rayures: l'acrylique n'est pas résistant aux rayures et est facilement endommagé, donc les feuilles acryliques sont souvent recouvertes d'un film résistant aux rayures. Cependant, ce traitement n'est pas pratique si la pièce est usinée par CNC.

Faibleté faible: l'acrylique n'est ni particulièrement difficile ni résistant à un impact. Si une ténacité est requise, le polycarbonate ou d'autres matériaux sont recommandés.

Lors de la détermination du meilleur matériau à utiliser pour l'acrylique ou le polycarbonate, les caractéristiques ci-dessus doivent être prises en compte pour garantir l'adaptation aux besoins de l'application particulière

Qu'est-ce que le polycarbonate?

Le polycarbonate est un thermoplastique d'ingénierie claire et à haute résistance couramment utilisé dans les applications qui nécessitent la transparence et la ténacité. Contrairement à l'acrylique, le polycarbonate peut être fléchi à un degré sans fissuration.

Les pièces en polycarbonate usinées CNC, telles que les lentilles de lunettes et l'équipement de laboratoire de diagnostic, sont utilisées dans une variété d'applications qui reposent sur leur clarté et leur ténacité. Si vous portez des lunettes, les lentilles sont très probablement en polycarbonate, pas en «verre», et le sont depuis les années 1980.

Propriétés du polycarbonate

Le polycarbonate se démarque de sa ténacité, de son ouvabilité et de sa résistance à la chaleur, cependant, il est affecté par le rayonnement UV et a une mauvaise résistance aux rayures. Voici quelques-unes des propriétés clés du polycarbonate:

Clarité optique: le polycarbonate a un taux de transmission léger de 90%, légèrement inférieur aux 92% de l'acrylique, mais toujours légèrement meilleur que le verre. Le polycarbonate bloque également le rayonnement UV.

Haute ténacité: le polycarbonate est un matériau difficile qui est très résistant aux charges d'impact et qui est capable d'absorber les chocs sans se casser. En raison de sa ténacité, le polycarbonate est utilisé dans des fenêtres pare-balles.

Résistant au feu: le polycarbonate est résistant à la flamme et ne brûlera pas lorsqu'il est exposé à une flamme ouverte, et le matériau est auto-extincteur, c'est-à-dire que le polycarbonate ne brûlera pas lorsqu'il est exposé à une flamme ouverte et cessera de brûler lorsque la flamme sera retirée. Plus précisément, le polycarbonate a une note issue de la flamme de B1, ce qui signifie qu'il est «faible» inflammable.

Contient BPA (S): Certaines notes de polycarbonate contiennent du bisphénol A (BPA) et ne doivent donc pas être utilisées dans les récipients alimentaires; Le chauffage en polycarbonate accélère la libération de BPA. Ce produit chimique a été lié à un certain nombre d'effets néfastes sur la santé tels que le cancer et les dommages reproductifs, mais des variantes sans BPA de polycarbonate sont également disponibles (par exemple Tritan).

Mauvaise résistance aux UV: le polycarbonate n'est pas résistant au rayonnement UV, donc au fil du temps, le plastique jaune et la surface sera endommagée par le rayonnement UV. Des stabilisateurs UV peuvent être ajoutés au polycarbonate pour empêcher le jaunissement et la fragilité due à l'exposition aux UV.

Mauvaise résistance aux rayures: bien que le polycarbonate soit un plastique dur, il est moins résistant aux rayures que l'acrylique. En conséquence, il est souvent nécessaire d'appliquer un revêtement résistant aux rayures tels que la silice ou le dioxyde de titane, ce qui peut être difficile pour des parties géométriquement complexes en raison de la complexité du processus de dépôt sous vide.

Usinage acrylique et polycarbonate

Outils de coupe

Lors de l'usinage de l'acrylique et du polycarbonate, il est essentiel d'utiliser des outils de coupe nets pour limiter la friction entre l'outil et la pièce. Les forets ternes peuvent provoquer la fonte du plastique en raison de la chaleur générée par la friction, créant un revêtement.

En règle générale, les outils en carbure de tungstène sont préférés pour les thermoplastiques, mais les outils de diamant polycristallin (PCD) donnent les meilleurs résultats. Les outils hélicoïdaux à coupe supérieure avec une ou deux flûtes hélicoïdaux sont souvent les meilleurs outils pour mourir de l'acrylique et du polycarbonate car ils offrent des taux de retrait élevés, sont très nets et ne laissent pas de bavures sur la partie usinée. Les outils multi-flûtes peuvent entraîner une accumulation de puces dans les trous et les flûtes et l'adhésion des matériaux à l'outil de coupe. Pour les opérations de forage, un angle de forage net de 135 degrés est préféré.

Serrage

Le polycarbonate et l'acrylique peuvent se déformer si le luminaire est trop serré, car il provoque un gonflement de la pièce pendant l'usinage. Une fois retiré de la machine, le matériau repartira, ce qui entraînera la tolérance de la fonction. Cependant, lorsque le serrage mécanique n'est pas idéal, une table à vide peut maintenir le matériau en place. Alternativement, le ruban à double face peut maintenir des plaques plus minces en place sur la machine, bien que le résidu du ruban adhésif puisse être difficile à retirer.

Vitesse et alimentation

Les vitesses et aliments exacts de l'usinage en polycarbonate et en acrylique dépendent de nombreux facteurs, notamment le type de machine, le type de pièce et le luminaire. Cependant, le polycarbonate et l'acrylique doivent être réduits à des vitesses de broche élevées (jusqu'à 18 000 tr / min), et des taux d'alimentation élevés sont également préférés car les taux d'alimentation lents peuvent faire fondre le matériau.

Le polycarbonate a une température de fusion plus élevée que l'acrylique, il est donc moins susceptible de fondre à basse vitesse et aliments, et parfois le polycarbonate préfère les vitesses d'alimentation plus lentes. L'acrylique a tendance à cotiser plus facilement, tandis que le polycarbonate est plus difficile et ne se fait pas plus facilement.

Refroidissement

Dans la plupart des cas, l'air comprimé est suffisant pour refroidir les pièces en acrylique et en polycarbonate pendant l'usinage. Cependant, beaucoup dépend de la vitesse, de l'alimentation et du type de fonctionnement. Si l'immersion ou le refroidissement atomisé est nécessaire, utilisez un liquide de refroidissement à base d'eau, car les liquides de refroidissement contenant des solvants organiques peuvent endommager les pièces, en particulier l'acrylique.

Choix dans l'usinage CNC acrylique contre Polycarbonate

Lors du choix de l'acrylique par rapport au polycarbonate pour l'usinage CNC, les décisions varient en fonction d'un certain nombre de facteurs. Par exemple, les applications nécessitant une ténacité accrue, une résistance à la chaleur plus élevée et une bonne clarté optique sont mieux adaptées au polycarbonate.

L'acrylique est légèrement meilleur en termes de clarté optique et est plus approprié pour les applications où la clarté est le principal facteur de conception. Les deux matériaux sont faciles à machine, à condition que les vitesses et les aliments soient relativement élevées. Dans certains cas, des opérations de polissage après le traitement peuvent être nécessaires, en particulier lorsque la transparence optique est souhaitée.