Usinage CNC en polycarbonate/PC : un aperçu de base

Le polycarbonate, également appelé PC, est un thermoplastique amorphe qui a tendance à se ramollir avant de fondre. Ses caractéristiques exceptionnelles, telles que la clarté, la résistance aux chocs, la solidité et la légèreté, en font une alternative idéale au verre. Le polycarbonate peut résister à des températures plus élevées que l'acrylique. Le polycarbonate peut donc être facilement usiné pour produire une multitude de pièces sur mesure, notamment avec la technique de fraisage CNC.

Ce guide vous fournira un aperçu du polycarbonate : ses propriétés principales, ses applications typiques, des suggestions d'usinage du polycarbonate et les finitions de surface appropriées disponibles pour les pièces usinées en polycarbonate.

Présentation du polycarbonate/PC

Dans la première partie, nous parlerons de ce qu'est le polycarbonate, de ses propriétés et de ses différents types et qualités.

Qu'est-ce que le polycarbonate ?

Le polycarbonate (PC) est un type de thermoplastique avec une excellente transparence optique, une ténacité et une résistance aux chocs élevées, ainsi qu'une résistance supérieure au fluage. Il est livré avec des qualités conformes à la FDA et divers composés qui améliorent sa capacité à supporter des charges et à résister à l'usure.

En raison de sa composition amorphe, de sa cristallinité relativement faible et de sa clarté optique, le plastique PC présente une grande transparence à la lumière visible, surpassant de nombreuses variantes de verre en termes de transmission lumineuse. En conséquence, le polycarbonate est souvent utilisé comme substitut au verre pour des applications dans les systèmes d'éclairage automobile, les fenêtres incassables, les industries aérospatiales (telles que les avions de combat militaires, les lentilles de laboratoire, les circuits électriques, etc.). Non seulement le plastique PC est-il résistant avec une incroyable résistance. résistance aux chocs même à des températures extrêmes, mais il est également hautement usinable, facile à mouler et à thermoformer, permettant ainsi des tolérances précises en toute simplicité.

Propriétés du polycarbonate

Grâce à ses propriétés exceptionnelles, le thermoplastique polycarbonate est une option couramment privilégiée pour de multiples applications industrielles et commerciales. Plus important encore, ces qualités sont prises en compte pour déterminer les nuances et l'usinabilité appropriées du PC, ainsi que la séquence d'usinage appropriée, contribuant ainsi à améliorer l'efficacité du processus de fabrication.

1. Clarté optique: Le polycarbonate possède d'excellentes propriétés optiques grâce à sa structure amorphe. Le PC transparent est généralement utilisé comme alternative au verre avec un indice de réfraction de 1,548. Il conserve sa transparence pendant qu'il est coloré.
2. Haute résistance et dureté: Le polycarbonate est connu pour sa résistance aux chocs et sa ténacité exceptionnelles, qui lui permettent de résister efficacement aux chocs externes, aux fissures et à la fracture. Sa ténacité peut rester constante à des températures allant de -20°C à 140°C. Ainsi, le polycarbonate est idéal pour les pièces usinées qui nécessitent une fiabilité et une durabilité supérieures.
3. Usinabilité élevée: Le polycarbonate est hautement usinable en raison de sa résistance à la chaleur et de sa durabilité.
4. Transmittance: Le matériau polycarbonate typique peut transmettre efficacement environ 90% de la lumière qui le traverse. Un niveau de transmission aussi élevé permet aux pièces PC de s'adapter à un large éventail d'applications, notamment des composants de qualité médicale, des prototypes et des articles de décoration.
5. Poids léger: Le polycarbonate est particulièrement léger par rapport à d'autres types de thermoplastiques ou de matériaux en verre.
6. Stabilité thermique modérée: Le polycarbonate reste généralement stable jusqu'à 135°C lorsqu'il est soumis à des températures extrêmes. Dans les cas où les applications nécessitent une plus grande résistance thermique, ce niveau peut être augmenté en incorporant retardateurs de flamme dans le PC. Cette méthode améliore efficacement la stabilité thermique sans compromettre les propriétés chimiques du matériau.
7. Stabilité dimensionnelle: Le polycarbonate présente une stabilité dimensionnelle et une résistance au retrait élevées, avec un faible taux de retrait de 0,6%-0,9%.
8. Conformité FDA: Le polycarbonate est conforme à la FDA, c'est donc un matériau de premier ordre permettant aux industries médicales et alimentaires de créer des produits.
9. Résistance aux rayons UV: Certaines qualités de polycarbonate sont spécialement conçues pour bloquer 100% de la lumière du soleil, ce qui se traduit par un résultat exceptionnel Résistance aux rayons UV. Cela fait du PC un choix souhaitable pour les produits médicaux ou d’emballage.
10. Résistance chimique: Les qualités de polycarbonate renforcé présentent une résistance supérieure aux huiles, cires, hydrocarbures aliphatiques, graisses et acides dilués. La capacité de résistance chimique rend Pièces PC usinées CNC idéal pour les industries qui nécessitent une exposition à des produits chimiques.
11. Compatibilité: Les pièces en polycarbonate peuvent recevoir des revêtements tels que des couches antistatiques, dures et non éblouissantes. Les revêtements UV et antibuée sont également adaptés au plastique PC.

Il convient de mentionner qu'il existe certaines limites à l'utilisation du PC comme matériau d'usinage CNC. Certains de ces inconvénients comprennent :

1. Sa sensibilité aux bosses et son coût élevé.
2. Il a tendance à jaunir lorsqu’il est exposé longtemps aux rayons UV.
3. Le PC étant sensible aux rayures et aux fissures sous contrainte, il peut nécessiter des opérations de finition secondaires, ce qui est souvent difficile car seules certaines techniques telles que le polissage à la vapeur et le revêtement s'avèrent efficaces pour les pièces en PC.
4. Les pièces en PC ont tendance à couler ou à se vider dans des segments plus épais. Pour éviter cela, il est conseillé de diviser les portions plus épaisses en parties plus fines et plus petites qui pourront être assemblées ultérieurement. De plus, compte tenu des dépenses en matières premières et du temps d'usinage, l'utilisation de pièces plus petites sera probablement plus économique que l'usinage d'une section épaisse à partir d'un seul bloc PC.

Qualités de polycarbonate

• Polycarbonate chargé de verre: Cette qualité de polycarbonate fonctionne bien pour les composants de qualité industrielle. Il est fréquemment utilisé comme substitut aux métaux dans les applications industrielles, contenant des fibres de verre 10-40% qui améliorent la résistance du polycarbonate standard. Il est souvent utilisé comme alternative aux métaux et aux plastiques techniques en raison de sa ténacité et de sa résistance aux chocs élevées.
• Polycarbonate à usage général: C'est une qualité avec une transparence comparable à celle du verre et une ténacité impressionnante. En raison de sa surface polie, cette qualité est souvent utilisée à des fins esthétiques. De plus, il présente une remarquable résistance au vieillissement lorsqu’il est exposé aux rayons UV.
• Polycarbonate de qualité machine: C'est une nuance qui présente une bonne stabilité dimensionnelle, une résistance aux chocs, un module d'élasticité élevé et d'excellentes propriétés électriques. Les pièces usinées dans ce matériau sont bien adaptées aux applications nécessitant des efforts de fabrication importants.
• TUFFAK^® Polycarbonate: C'est une variante incroyablement robuste du plastique polycarbonate. Avec deux fois la résistance du verre, TUFFAK® ne pèse que la moitié du poids. Il convient facilement au thermoformage et Usinage CNC, et il présente une compatibilité exceptionnelle avec les solvants, les peintures et les adhésifs, ainsi qu'une stabilité dimensionnelle élevée. Cette qualité de plastique est en outre classée en fonction de sa compatibilité avec diverses applications industrielles.
• Polycarbonate AMGARDTM: Il s'agit d'une qualité spéciale de polycarbonate qui incorpore des ions d'argent dans le matériau, ce qui empêche la croissance de micro-organismes à sa surface. Cette qualité est idéale pour produire des écrans de protection, des équipements et dispositifs médicaux, ainsi que d'autres applications similaires nécessitant une surface exempte de bactéries, de moisissures, etc.

Qu'est-ce que l'usinage du polycarbonate et comment ça marche ?

L'usinage du polycarbonate est un processus d'usinage soustractif impliquant l'élimination de matière supplémentaire d'un bloc PC pour créer la forme et la finition souhaitées. L’une des méthodes les plus fréquemment utilisées à cet effet est le processus d’usinage CNC.

Ce processus commence par la découpe du bloc de polycarbonate en forme grâce à l'utilisation d'un processus d'usinage approprié ou de plusieurs processus tels que Fraisage CNC, tournage CNC, routage CNC, ou découpe au laser. Le choix d'un procédé spécifique ou d'une combinaison de ces procédés dépend des exigences de fabrication. Une fois le polycarbonate découpé sur mesure finition de surface est nécessaire pour obtenir la finition cosmétique souhaitée.

Pourquoi utiliser le polycarbonate pour l'usinage CNC ?

Le matériau polycarbonate surpasse diverses propriétés concurrentes par rapport aux autres matériaux plastiques.

1. Il présente une haute capacité portante et résistance à l’usure supérieure, lui permettant de résister à des températures extrêmes. De plus, il est hautement usinable, en particulier lorsqu'il est utilisé pour des opérations d'usinage CNC.
2. Le polycarbonate est connu pour son excellente transparence, il est donc idéal pour produire des composants transparents tels que des lunettes, des fenêtres et des cache-lumières.
3. Le polycarbonate est un matériau populaire pour les applications d'isolation électrique car il biologiquement inerte.
4. Avec son des coûts relativement faibles, le polycarbonate bénéficie du fait qu'il s'agit d'un matériau abordable adapté à une utilisation dans diverses applications de l'industrie manufacturière.

Conseils pour l'usinage CNC sur PC

Le fraisage CNC du polycarbonate est un processus relativement simple. La technique de fraisage offre un avantage par rapport au sciage car elle permet une meilleure finition des bords et un usinage plus précis de formes complexes. Il existe quelques considérations et conseils pour améliorer l’efficacité du processus de fraisage CNC du polycarbonate.

1. Utilisez des couteaux aux bords tranchants

Pour garantir un processus de fraisage fluide du polycarbonate, il est suggéré de confirmer que le fraiseuse dispose d'un couteau tranchant et d'un mécanisme efficace d'élimination des copeaux. De plus, il est recommandé d'utiliser un aspirateur si la fraiseuse est équipée d'une connexion pour celui-ci.

2. Sélectionnez le bon couteau avec le bon diamètre

Pour des résultats optimaux lors du fraisage, choisissez du carbure à un tranchant (HSS) et assurez-vous de sélectionner le diamètre de coupe approprié. Lorsque vous travaillez avec des panneaux d'une épaisseur de 5 mm et moins, il est recommandé d'utiliser un diamètre de coupe de 4 mm. Pour les panneaux d'une épaisseur comprise entre 5 et 10 mm, sélectionnez un diamètre de coupe d'un maximum de 6 mm. Pour les panneaux d'une épaisseur supérieure à 10 mm, un diamètre de coupe compris entre 8 et 10 mm est le plus approprié pour le fraisage.

3. Placez fermement le panneau

Pendant le fraisage, veillez à bien soutenir à la fois le panneau et la fraise. Ceci peut être réalisé en plaçant le panneau sur une surface ferme pour éviter les vibrations de la machine. Il est recommandé d'utiliser une surface qui permet au cutter de fonctionner, comme une planche de bois. De plus, soutenez efficacement le haut du panneau afin qu’il reste fermement appuyé contre la surface. Cela peut être fait en utilisant des lattes et des pinces ou en utilisant des pinces qui fournissent un support le long de la ligne de fraisage.

4. Réglez les taux d'avance et de vitesse appropriés

Pour obtenir un usinage optimal, commencez par utiliser le régime et les vitesses d'avance maximum permettant d'obtenir une précision. Ensuite, réduisez progressivement le avances et vitesses pour obtenir les meilleurs résultats d’usinage. Le taux de plongée requis peut varier en fonction des types d'outils utilisés, allant généralement de 20 à 120 IPM.

5. Utilisez du liquide de refroidissement

Lors de l'usinage CNC, l'utilisation d'un lubrifiant liquide de refroidissement aide à éliminer les copeaux et à dissiper la chaleur. Il existe deux liquides de refroidissement spécifiques disponibles lorsque vous travaillez avec du polycarbonate.

La première est un courant d’air à haute pression qui constitue une approche simple et fondamentale capable d’éliminer efficacement les copeaux et la chaleur. La deuxième méthode implique l'utilisation d'eau pure, capable de fournir des performances supérieures à celles de la méthode à courant d'air et idéale pour l'usinage de rainures profondes.

6. Fraiser en plusieurs étapes

Lorsque vous travaillez avec des feuilles plus épaisses, il est généralement nécessaire de les fraiser en plusieurs étapes pour obtenir une finition nette des bords. Le fraisage de panneaux minces jusqu'à 5 mm d'épaisseur peut être effectué en un seul passage. Cependant, pour obtenir un bord de fraisage plus net, il est important de fraiser dans le sens opposé à la rotation de la fraise. Il est recommandé de fraiser des panneaux jusqu'à 10 mm d'épaisseur en deux étapes et des sections de panneaux plus épaisses en quatre étapes. Au cours de la quatrième étape, faites fonctionner la fraise à une vitesse légèrement plus lente pour une meilleure finition des bords.

Finition de surface pour polycarbonate usiné

Il existe une tendance à la formation de rayures après l'usinage du polycarbonate. L'élimination des rayures sur les surfaces en polycarbonate peut être obtenue efficacement grâce à trois processus de polissage, à savoir le polissage, le polissage à la vapeur et le polissage manuel.

Polissage

Le polissage est une méthode mécanique utilisant la puissance d’une meule de polissage en coton qui tourne rapidement pour polir les surfaces. Il offre une grande efficacité, en particulier lors du polissage de grandes pièces présentant des surfaces extérieures simples. Un inconvénient, cependant, est que le processus de polissage permet d'obtenir un effet de polissage un peu moins net que le polissage à la vapeur.

Polissage à la vapeur

En couvrant à la fois les surfaces extérieures et intérieures de la pièce, le polissage à la vapeur rend toute la surface uniformément polie. Cette méthode est conçue pour polir les composants en polycarbonate présentant des caractéristiques complexes.

Polissage manuel

Il s'agit d'une méthode de polissage conventionnelle qui dépend en grande partie de l'expérience des travailleurs et qui ne nécessite pratiquement aucun équipement ni outillage.

Le papier de verre est généralement le principal outil utilisé dans cette méthode. Initialement, un papier de verre rugueux à gros grain est utilisé pour polir la surface, puis un papier plus petit est utilisé. Bien que cette méthode nécessite généralement plus de main d'œuvre que les deux autres méthodes mentionnées ci-dessus, il est relativement plus facile d'obtenir des surfaces plus brillantes pour les pièces en polycarbonate.

Applications pour les pièces usinées en polycarbonate

Les pièces usinées en polycarbonate sont largement utilisées dans les applications électroniques, automobiles, de sécurité, médicales et automobiles. Il y a quelques parties communes :

FAQ

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