Обработка оргстекла

Наше время — время применения полимеров. Одним из наиболее часто применяемых полимеров является листовое органическое, или, как его еще называют — акриловое стекло. Оно выглядит как прозрачный светонепроницаемый или светорассеивающий лист, имеющий с обеих сторон глянцевую поверхность толщиной от 1,0 до 24 мм.

Способы резки оргстекла
Оргстекло можно резать. Для резки применяют разные по сложности инструменты, начиная с ручной пилы по металлу и заканчивая лазером.

Для прямых резов чаще используют дисковую пилу, для вырезания криволинейных форм — фрезу, или ленточную пилу. Фрезой пользуются для изготовления заготовок перед формовкой, т.к. в этом случае нет необходимости в получении четких срезов (литьевой акрил режут ленточной пилой с оборотами700-800 м/мин.).

В том случае, когда образец после вырезания должен иметь гладкую поверхность и четкую форму, нужно использовать фрезу. Прямые и точные разрезы с четким срезом получаются при использовании дисковой пилы.

Например, литьевой акрил режут дисковой пилой с армированными карбидом зубьями мощностью 800-1200 м/мин. Существуют пилы с лезвиями для легких металлов. Их используют для выполнения мелких работ.

Для технологичной резки применяется высокоскоростное оборудование, позволяющее получить ровный качественный срез (кромку). Эффект качественной кромки достигается за счет применения высокой скорости резания в сочетании с малой скоростью подачи (рекомендуемая скорость резки экструзионного оргстекла с использованием высокоскоростных циркулярных пил вращения диска — 4000 об/мин).

Для работ рекомендуется использовать 250 мм стальные или армированные диски. Для предупреждения изменения формы и искривления зубья применяемых пил должны быть неразведенными.

Лазерная резка имеет несколько плюсов: высокая точность порезки, безотходность производства, отличное качество разреза, почти не требующее шлифовки. Полученные после применения лазерной резки поверхности не рекомендуется в дальнейшем склеивать вследствие возникновения высокого внутреннего напряжения материала — это минус лазерной резки.

Литьевое оргстекло хорошо обрабатывается механически с применением высоких скоростей резания при наименьшей глубине срезаемого слоя (оно имеет малую теплопроводность, быстро нагреваясь в месте разреза).
Техника сверление оргстекла

Для сверления оргстекла используют стационарные или мобильные сверлильные станки и сверла, изготовленные из быстрорежущей стали повышенной производительности. Для сверления экструзионного оргстекла сверла специально затачивают.

Во избежание появления трещин нужно следить за гладкостью краев полученного после сверления отверстия. При проведении глубокого сверления, для извлечения стружки и снижения вероятности нагрева материала, сверло периодически следует поднимать.

При сверлении литьевого пластика применяют различные металлические винтовые сверла с коэффициентом поправки +0,05 мм диаметра сверла относительно диаметра отверстия. При сверлении, для исключения появления внутренних напряжений, материал и режущий инструмент охлаждают сжатым воздухом или смазочной жидкостью.

Оргстекло подвергают гравировке

На оргстекле возможно выполнение гравировки. Для ее выполнения используют лазерные режущие станки и рыхлители. Лазерный станок позволяет провести гравировку путем глубокого действия лазерного пучка.

При гравировке оргстекла чаще используют рыхлители, оснащенные фрезами небольшого диаметра (2-6 мм), разного профиля, установленные на пантографах.

Устранение дефектов поверхности оргстекла

На поверхности оргстекла бывают дефекты (например, царапины). Их устраняют, проводя грубое полирование деформированной поверхности шлифовкой. Для шлифовки используют влажную наждачную бумагу из мелкого корунда.

После шлифовки поверхность обрабатывается полировочными пастами типа ВИАМ, трепела, крокуса, диспергированными в воске. Обработка (шлифовка) проводится на полировальной машине или вручную.
Полировка срезов и поверхности оргстекла

Помимо шлифовки, применяется механическая полировка срезов и матовой поверхности оргстекла алмазными резцами. При наличии дефектов среза (криволинейном срезе), механическая полировка заменяется полированием пламенем: изделие обрабатывается чистым жестким пламенем высокой температуры.

Перед такой обработкой шлифовальную поверхность тщательно очищают. После полировки пламенем, перед склеиванием или окраской, с поверхности изделия нужно снять напряжение методом отжига.

Этапы формовки оргстекла

Оргстекло, подвергаясь обработке, может принимать различные формы. Процесс придания формы оргстеклу состоит из трех этапов:

1. Нагрев
2. Формовка
3. Охлаждение

1. Нагрев позволяет откорректировать форму изделия до желаемой. Некоторые материалы, например литой акрил, способны сохранять память о форме. При повторном нагревании они возвращаются к первоначальной форме.

Экструдированное оргстекло, не подвергавшееся растягиванию, то же способно возвращаться к первоначальной форме. Его особенность состоит в том, что перед нагреваем с него можно не убирать защитную пленку, что обязательно в случае с литым пластиком.

Для наилучшего хранения и транспортировки, а так же во избежание появления пузырьков воздуха в готовом изделии и на сгибах, нужно провести предварительную горячую сушку экструдированного пластика. Эту процедуру проводят в сушильной камере с циркуляцией горячего воздуха (75-80 °С), 1-2 часа на каждый мм толщины. Для сушки изделия с большим содержанием влаги достаточно суток.

Перед формовкой литьевое оргстекло нагревают при помощи специального оборудования, способного равномерно прогреть лист стекла (перепад по плоскости и толщине листа составляет не более ±3 °С) из расчета 3-4 мин/мм толщины до температуры 165-190 °С.

Различные виды оргстекла по-разному реагируют на нагревание: блочное оргстекло размягчается, его прочность незначительно снижается. Литой акриловый пластик дает равномерную по всем направлениям усадку (максимум 2 %, соответственно увеличивается толщина листа), кроме этого, он легко переносит неоднородность нагрева в 10-15°С.

Перегретое литьевое оргстекло устойчиво к деформации. Экструдированный акриловый пластик дает большую усадку — 3- 6 % в направлении экструзии, 1-2 % в поперечном направлении (для листа 2 м х 3 м направлением экструзии является сторона 3 м). Неравномерный нагрев этого вида оргстекла приводит к возникновению больших напряжений в металле.

2. Формовка. Разные виды оргстекла формуются по-разному. Экструдированный акрил — легко и быстро.

Рекомендуемая температура 160-170°С; время нагрева — 3 минуты на 1 мм толщины материала. Формовка литого акрила проходит под действием значительного давления.

Для формовки применяют особые формы — пуансоны и матрицы, изготавливаемые из гипса, алюминия, стали и даже древесины. Существует различные способы формовки пластика в горячем состоянии. Один из них заключается в размещении прогретого оргстекла на форму, в дальнейшем, под своим весом, пластик приобретет ее очертания.

Другой способ предполагает использование сжатого воздуха для втягивания и выдувания в вакуум-плотной камере. Этот способ хорош тем, что не требует обязательного применения формы.

Для получения прямого сгиба плоского листа используют прямолинейные нагревательные элементы, например нихромовые струны. С их помощью проводят местное нагревание вдоль оси сгиба листа пластика.

3. Охлаждение. В результате формовки нередко возникает внутреннее напряжение поверхности изделия. Это нежелательное явление, поэтому для профилактики его возникновения отформованный пластик подвергают длительному и однородному охлаждению.

Для предотвращения деформации формы, изделие оставляют на матрице до тех пор, пока оно не остынет до температуры 60-70 °С. Затем изделие подвергают термическому кондиционированию. Это способствует уменьшению напряжения перед взаимодействием отформованного изделия с краской, самоклеющейся пленкой или растворителем.

Оргстекло легко подвергается холодному сгибанию

Практически все виды оргстекла, без особого труда, подвергаются холодному сгибанию. Для того чтобы не подвергать плиты чрезмерному напряжению, рекомендуется соблюдать минимальный радиус изгиба, величина которого должна в 230 раз превышать толщину пластика.

Сварка литьевого оргстекла
Для сварки как литьевого, так и экструзионного оргстекла используют родственные клеи.

Это позволяет добиться наиболее прочного соединения и получить изделие, отличающее высокой устойчивостью к действию различных разрушительных атмосферных факторов (солнечная радиация, тепло, свет и т.п.). При использовании клея СММ на основе полиметилметакрилата удается получить швы высокого качества при склеивании внахлест или встык с односторонней накладкой.

В случае склеивания деталей из литьевого пластика, рекомендуется провести отжиг деталей при температуре 65-80 °С. Это позволит избавиться от внутренних напряжений.

Температура отжига выбирается в зависимости от температуры размягчения оргстекла, как правило, это 90-120 °С. После отжига изделие подвергается естественному охлаждению.

Сварка применяется для крепления накладок, образования утолщений, для производства заготовок при формовании нестандартных изделий. Для склеивания литьевого оргстекла используют высокую, до 300 °С, температуру. Швы на готовой детали подвергаются механической обработке, после чего деталь обрабатывается термически для снятия внутренних напряжений.
Способы сварки:

Индукция;

Излучение;

Ультразвуковая пайка;

Вибрация;

Горячим газом.

Техника склеивания

Листы, полученные из экструзионного оргстекла, склеиваются между собой и с другими материалами. При этом удается получить долговечный и высокопрочный шов.

Перед склеиванием листов рекомендуется проведение их термообработки.
Перечень материалов, применяемых для склеивания экструзионного оргстекла:

1. Пленочный тип клея: раствор полиметилметакрилата в летучем растворителе;
2. Полимеризуемый тип клея: сироп ПММА с диметиланилином (СММ), с добавлением в момент склеивания перекиси бензоила (инициатора полимеризации);
3. Другие типы клея: полиэфирные, полиуретановые, эпоксидные (и др. марок АК-90, МП-88 (81), БФ-2 (4,6));
4. Растворители: хлористый метилен, дихлорэтан.

В случае, если сушка и застывание клея проводились при комнатной температуре, нужно провести отжиг в течение 2-5 часов при температуре 60 °С.

Другие светильники этого типа: