В процессе производства расплав капролактама полимеризуется и приобретает ту геометрическую форму, в которой происходит полимеризация. Так как процессы протекают при повышенных температурах и из-за низкой теплопроводности, блоки капролона остывают не равномерно. При охлаждении внешние слои сжимают менее остывшие внутренние слои блока капролона, таким образом в блоке формируются внутренние напряжения (чем больше толщина блока, тем выше напряжение).
Капролон без проблем обрабатываются на обычных металлообрабатывающих станках, но имеется несколько особенностей, которые необходимо учитывать.
Из-за плохой теплопроводности и относительно низкой температуры плавления капролона, необходимо максимально осуществлять теплоотвод при механической обработке, чтобы избежать поднятия температуры в изготавливаемой детали, и использовать только хорошо заточенный инструмент. Это позволит избежать тепловой перегрузки пластмассы (изменение цвета, подплавление поверхности, растрескивание). Также необходимо учитывать, что геометрические размеры значительно зависят от температуры самой детали из капролона. Причинами этого является значительно более высокий коэффициент теплового расширения (в 5 раз больше чем у бронзы).
При обработке необходимо также учитывать объёмное расширение в силу влагопоглощения и возможность деформации из-за возникновения остаточных внутренних напряжений во время и после обработки. Последнее явление в основном проявляется для деталей, где обработка происходит асимметрично и/или в случае больших изменений поперечного сечения обрабатываемой детали. В таких случаях термообработка является необходимой (для снижения остаточных напряжений) после предварительной обработки и перед конечной стадией изготовления детали.
Исходя из выше перечисленного, допуска при обработке капролона значительно больше, чем допуска при обработке металлических деталей.
Для качественной обработки блоков капролона, необходимо соблюдать следующие рекомендации:
- кромки режущего инструмента должны всегда быть в безукоризненном состоянии и хорошо заточенными;
- режущий инструмент должен быть установлен так, чтобы режущая кромка только касалась пластмассы;
- следует позаботиться о хорошем удалении стружки с режущего инструмента;
- в случае большого тепловыделения должно быть обеспечено охлаждение (например, при сверлении);
- для снятия внутренних напряжений и во избежание растрескивания крупных изделий рекомендуется сложную обработку разделять на простые операции, в промежутках между которыми материал укладывать на 48 часов в воду;
- блоки капролона в холодное время года допускаются к обработке только после выдержки в теплом помещении. Продолжительность выдержки зависит от размеров обрабатываемой заготовки.
Рекомендации по подготовке к механической обработке
К механической обработке допускаются только равномерно прогретые до температуры не ниже 18 °С блоки капролона. Запрещается для прогрева использовать радиаторы центрального отопления, электрокалариферы и т.д.
Блоки капролона толщиной свыше 100 мм и диаметром свыше 120 мм перед мех. обработкой необходимо подвергнуть термообработке, для снятия внутренних напряжений. При термообработке требуется обеспечить равномерный прогрев поверхности блока капролона.
Термообработку можно проводить следующими способами:
- В термошкафу равномерный разогрев до температуры 160 °С. С выдержкой при данной температуре в течении 3 часов + 15мин на каждые 10 мм толщины блока капролона. И последующем равномерном охлаждении со скоростью не более 2 °С в час до температуры 120 °С и до температуры при которой будет проходить мех.обработка (18 – 25 °С) при скорости остывания до 10 °С в час.
- В минеральном масле равномерный разогрев до температуры 140 °С. С выдержкой при данной температуре не менее 10мин на 10мм толщины (диаметра) блока капролона. И последующем равномерном охлаждении в масле до температуры при которой будет проходить мех.обработка (18 – 25 °С).
- В воде равномерный разогрев до температуры 95 °С. С выдержкой при данной температуре в течении 7 часов + 30мин на каждые 10 мм толщины блока капролона. И последующем равномерном охлаждении в воде до температуры при которой будет проходить мех.обработка (18 – 25 °С).
- После термообработки, перед проведением основной механической обработки, необходимо снять поверхностный слой 1-2 мм по всей поверхности блока капролона.