UHMW 가공에 대해 알아야 할 모든 것

UHMW 머시닝

초고분자량 폴리에틸렌(UHMW)은 분자량이 5만~9만 AMU에 달하는 매우 높은 열가소성 고분자입니다. 이 엔지니어링 플라스틱은 내화학성, 내마모성 및 내구성이 뛰어납니다.

길고 정렬된 고분자 사슬이 강력한 반 데르 발스 힘으로 결합되어 있기 때문에 초고분자량 폴리에틸렌은 가공이 어렵습니다. 

절삭 속도, 열 관리, 클램핑 메커니즘 및 부품 설계를 최적화하면 UHMW 플라스틱 가공에서 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 이는 UHMW 가공 부품이 의료, 자동차, 화학 공정, 식품 및 음료 등 다양한 산업 분야에서 필수적이기 때문에 매우 중요합니다. 

이 글을 계속 읽으시면 UHMW 소재 및 맞춤형 부품 제작 과정에 대한 자세한 내용을 확인할 수 있습니다. 

 

UHMW 소재란 무엇인가요?

초고분자량 폴리에틸렌(UHMW)은 높은 강도 대 밀도 비율, 뛰어난 내마모성, 낮은 마찰 계수 및 탁월한 내구성을 지닌 인기 있는 열가소성 폴리에틸렌입니다. 

초고분자 막대

이 뛰어난 엔지니어링 플라스틱은 탁월한 기계적 특성을 지니고 있어 까다로운 응용 분야에 사용됩니다. CNC 가공 서비스 의료 부품, 식품 가공 및 산업 부품을 비롯한 다양한 까다로운 분야에 사용되는 초고분자량(UHMW) 가공 부품을 공급합니다. 

 

UHMW 프로퍼티

UHMW는 내화학성, 내피로성, 내마모성, 내충격성, 내수성 등 다양한 우수한 특성을 지니고 있어 까다로운 응용 분야에 이상적인 선택입니다. 

다음은 UHMW의 융점을 포함한 특성을 요약한 표입니다. 

물리 속성
부동산	단위	가치관
밀도	g / cm³	0.934
수분 흡수(24시간)	%	0.01

 

기계적 성질
부동산	단위	가치관
인장 강도	MPa의	31.0
인장 탄성률	평점	0.55
파단 시 인장 신율	%	350
굽힘 강도	MPa의	24.1
굴곡 탄성율	MPa의	607
압축 강도	MPa의	20.7
압축 계수	MPa의	552
전단 강도	MPa의	6.2

 

열적 특성
부동산	단위	가치관
열 변형 온도	° C	49
녹는점 (대략)	° C	135
최대 작동 온도	° C	82
열 전도성	W/m·K	0.42
선형 열팽창 계수	× 10⁻⁵/°C	20

 

전기적 특성
부동산	단위	가치관
유전체 강도	kV / mm	23.6
유전율(1kHz)	-	2.30
소산 계수(1kHz)	× 10⁻⁴	5
표면 저항	Ω	10⁵

이 데이터는 공개적으로 이용 가능하며 비교 목적으로만 공유됩니다. 

 

UHMW는 가공하기 어렵나요?

UHMW는 칩 축적, 분진 입자, 열 민감성 및 공구 마모로 인해 가공이 어렵습니다. 이러한 문제로 인해 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 기타 폴리머에 비해 가공이 더욱 까다롭습니다. 중합체. 

 

하지만, 그렇게 만들 수 있는 전략들이 있습니다. CNC 가공 공정 더 관리하기 쉽습니다. 

CNC 가공 UHMW 부품

초고분자 가공 시 발생하는 일반적인 문제점 및 해결책에 대한 추가 정보 

앞서 언급했듯이, UHMW 가공은 극복하기 위한 효과적인 전략이 필요한 여러 가지 문제점을 안고 있습니다. 주요 문제점과 최적의 해결책은 다음과 같습니다. 

• 칩 빌드업 

이 소재는 내마모성이 뛰어나고 마찰 계수가 낮아 긴 칩이 생성되는 경향이 있습니다. 이러한 칩은 절삭 공구 주변에 쉽게 쌓여 과열을 유발할 수 있습니다.

칩 축적

이 문제에 대한 해결책은 칩 파쇄 전략을 적용하고, 공기 분사 방식을 사용하여 칩을 제거하며, 최적의 공구 형상을 사용하는 것입니다. 

• 먼지 입자

UHMW는 단단한 소재이기 때문에 가공 과정에서 미세 분진이 발생합니다. 이러한 미세 입자는 UHMW 가공을 어렵게 만들어 작업자와 CNC 기계 모두에 영향을 미칩니다. 따라서 이 열가소성 수지를 가공할 때는 분진 제거 장치가 필수적입니다. 

• 열 민감도

UHMW는 열에 민감하며, 이러한 특성은 CNC 가공 과정에서 두드러지게 나타납니다. 열이 너무 높으면 이 열가소성 수지가 절삭면에서 녹거나 연화되어 표면 품질이 저하됩니다. 이로 인해 치수 정밀도가 떨어질 수 있습니다. 

이러한 민감성을 해결하는 효과적인 전략 중 하나는 순차 절삭 방식을 사용하는 것입니다. 사용되는 공작물 고정 장치의 종류 또한 중요합니다. 치수 안정성을 향상시키기 위해 최종 절삭 전에 부품의 응력을 제거할 수도 있습니다. 

• 공구 마모

CNC 가공 시 UHMW 소재의 높은 강도와 ​​내마모성은 공구에도 영향을 미칩니다. 특히 모니터링이 소홀할 경우, 단단한 초경 공구조차도 제 기능을 하지 못할 수 있습니다. 

UMMW의 내마모성은 다른 재료와 비교했을 때 우수합니다.

• 팽창과 수축

UHMW 소재는 온도 변화에 따라 팽창 및 수축하는 성질 때문에 가공이 까다로울 수 있습니다. 따라서 UHMW 제조업체는 가공 공정을 시작하기 전에 환경 조건을 신중하게 고려해야 합니다. 

최고의 CNC 제조업체 또한 열팽창을 고려하여 고정 장치를 설계함으로써 이러한 문제를 최소화합니다. UHMW 가공 부품의 최종 치수도 고려합니다. 적절한 가공 매개변수를 사용하는 것도 이러한 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 

적합한 UHMW 가공 공정을 선택하는 방법

적절한 UHMW 가공 공정은 열팽창, 절삭 매개변수, 클램핑 및 공작물 고정, 열 제어, 그리고 UHMW에 특화된 절삭 공구 선택을 고려해야 합니다. 

따라서 이 전략은 UHMW 가공 부품에 대한 요구 사항을 평가하고, 열 관리를 평가하고, 주요 CNC 가공 방법을 선택하고, 공작물 고정 방법을 결정하고, 절삭 매개변수를 최적화하는 것을 포함합니다. 

초고분자 섬유 가공 부품 요구사항

첫 번째 고려 사항은 가공 부품의 형상, 표면 조도 및 공차에 대한 요구 사항입니다. 이러한 사항들은 이상적인 가공 접근 방식 또는 전략을 위한 기본적인 지침이 됩니다. 

열 관리

초고분자(UHMW) 가공에서는 열 발생을 효과적으로 관리해야 합니다. 이를 위한 해결책으로는 날카로운 공구 사용, 적절한 공구 형상, 낮은 절삭 속도, 그리고 효율적인 칩 제거 관리가 있습니다. 

주요 CNC 가공 방법

CNC 가공의 주된 방법은 가공 대상 UHMW 부품의 종류에 따라 달라집니다. 선삭 가공은 원통형 부품을 제작하는 데 사용되고, 밀링 가공은 포켓 및 평면 가공에, 피킹 사이클을 이용한 드릴링은 구멍을 뚫는 데 사용됩니다. 

이 고분자의 특성상 분쇄는 피해야 합니다.  

작업 유지 방법

이는 UHMW 가공에서 또 다른 중요한 부분인데, 재료에 가해지는 클램핑 힘의 영향과 가공 중에 발생하는 진동을 모두 관리해야 하기 때문입니다. 무거운 부품에는 소프트 조 클램프를 사용하는 것이 좋습니다.

복잡한 UHMW 부품을 가공할 때는 힘을 적절하게 분산시키는 맞춤형 고정 장치를 사용하십시오. 

UHMW 슬라이딩 고정 장치

절단 매개변수

이송 속도와 절삭 속도의 범위가 각각 0.05~0.15mm/rev 및 100~200m/min으로 제한될 경우 절삭 공정이 성공적으로 진행될 것입니다. 

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피크 CNC 가공

 

초고분자 가공에는 어떤 도구가 사용되나요?

초경 공구는 날카로운 절삭면을 제공할 뿐만 아니라 재료의 달라붙음을 최소화하기 때문에 UHMW 가공에 가장 효과적입니다. 고속도강(HSS) 또한 내마모성이 뛰어나고 이처럼 단단한 재료를 절삭하는 데 필요한 날카로움을 오래 유지하기 때문에 좋은 선택입니다. 

따라서 기계공은 초경 공구와 고속도강 공구 사이에서 고민하는 경우가 많습니다. 선택은 공차, 표면 조도, 제조 속도와 같은 프로젝트별 요구 사항에 따라 달라집니다. 

 

초고분자 가공의 응용 분야는 무엇인가요?                                   

UHMW 가공 부품의 응용 분야 프로린테크 해양, 자동차, 식품 및 음료, 화학 공정, 자동화 및 제약 산업을 포함합니다. 또한 특수 항공우주 부품에도 사용됩니다.

가공된 UHMW 부품은 다음과 같습니다.

• UHMW 기어
• UHMW 와셔 
• UHMW 풀리
• UHMW 부싱
• UHMW 휠
• UHMW 롤러 

UHMW 기어

더보기: 항공우주 부품용 CNC 가공

UHMW가 HDPE보다 가공성이 더 우수한가요?

CNC 가공 HDPE 부품

아니요, UHMW는 HDPE보다 가공하기가 더 어렵습니다. HDPE는 결정질이지만 UHMW도 결정질입니다. 문제는 UHMW가 매우 긴 고분자 사슬을 가지고 있어 충격에 대한 저항성이 매우 뛰어나고 일종의 자체 윤활 표면을 갖는다는 점입니다. 

절삭 공구가 재료를 절삭하는 대신 표면에서 미끄러지는 경향이 있습니다. 더욱이, 이 열가소성 수지는 연성이 높아 치수 안정성에 문제가 있습니다. UHMW는 CNC 가공 후에도 크리프 현상이 발생할 수 있으므로, 이 소재로 정밀한 공차를 얻기는 어렵습니다. 

충격 저항에 대한 추가 정보:  내충격성 플라스틱

 

초고분자량(UHMW)과 다른 고분자 소재 비교

HDPE와의 비교에 더하여, CNC 가공용 UHMW는 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐(PVC)과 비교할 수 있습니다. UHMW는 아크릴보다 내마모성이 뛰어나며, 폴리카보네이트와 PVC보다 강성과 강성이 우수합니다. 

다음에는 이러한 비교에 대한 자세한 내용이 이어집니다.:.

초고분자(UHMW) vs 아크릴 

아크릴은 초고분자(UHMW)에 비해 내마모성이 떨어지기 때문에 표면이 반복적으로 마모되면 응력 균열이 발생하고 불투명해질 수 있습니다. 반면, UHMW는 다양한 표면 마모 유형에도 불구하고 치수 안정성을 유지합니다. 실제로 시험 결과에 따르면 UHMW는 아크릴보다 최대 10배 더 내마모성이 뛰어난 것으로 나타났습니다. 

아크릴의 응력 균열

이 고분자 소재는 습하고 부식성이 강한 환경에서도 우수한 성능을 발휘합니다. 디메틸포름아미드나 아세톤과 같은 화학 물질은 아크릴을 쉽게 손상시키지만, 초고분자량(UHMW)은 그렇지 않습니다. 

하지만 아크릴의 광학적 투명도는 UHMW보다 훨씬 뛰어납니다. 따라서 투명도가 매우 중요한 경우에는 CNC 가공 소재로 아크릴이 적합합니다. 

UHMW vs PC

폴리카보네이트는 내열성과 충격 강도가 높아 렌즈나 기계 외함과 같은 분야에 유용하게 사용됩니다. 

폴리카보네이트 렌즈

하지만 UHMW는 내마모성, 강성, 압축 강도 및 인장 강도에서 더 우수한 성능을 보입니다. 

UHMW와 PVC 비교

PVC의 내식성은 논쟁의 여지가 없습니다. 또한 가격이 저렴하여 창틀이나 파이프와 같은 일반적인 용도에 널리 사용됩니다. 하지만 폴리카보네이트와 마찬가지로 UHMW만큼 강도와 내마모성이 뛰어나지는 않습니다. 

 

맺음말 

이제 까다로운 산업 분야에서 맞춤형 UHMW 부품이 높은 평가를 받는 이유가 분명해졌습니다. 내화학성, 낮은 마찰 계수, 내마모성 및 전반적인 내구성은 산업계에서 무시할 수 없는 중요한 특성입니다. 

UHMW 부품의 뛰어난 내구성과 성능은 다양한 산업 현장의 운영 요구 사항에 대한 해답입니다. 

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