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關于提高聚四氟乙烯材料切削加工質(zhì)量的研究
針對聚四氟乙烯材料在機械加工中的切削力小、導熱系數(shù)低、熱膨脹系數(shù)較大、熔點低的工藝特點，研究了聚四氟乙烯材料在幾種常用機械加工工藝中出現(xiàn)的難點及問題，提出了能有效提高聚四氟乙烯乙烯材料切削加工質(zhì)量的方法。
聚四氟乙烯；機械加工；切削方法
聚四氟乙烯（Polyterafluoroethlene，簡稱PTFE），由于其良好的化學穩(wěn)定性，耐腐蝕性、密封性，阻燃性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力等特性，在在石油化工、電子電氣、**、、、機械等多領域得以廣泛應用[1]。通常情況下，聚四氟乙烯材料的切削加工可在常用的金屬切削機床上進行，但與金屬材料切削加工相比，其加工規(guī)范性還不是很完善，它的可切削性、切削規(guī)律、刀具結構和切削量均與金屬材料的加工有所不同，采用用傳統(tǒng)的加工工藝和工裝加工往往達不到產(chǎn)品的設計精度要求。本文主要針對聚四氟乙烯乙烯材料性能特點，對聚四氟乙烯材料的切削加工特點及其改善措施進行了研究探討。
1.聚四氟乙烯材料切削工藝特點及切削參數(shù)的選取 聚四氟乙烯材料的剛度、硬度、強度都相對較小，其拉伸強度為21-28MPa，彎曲強度為11-14MPa，伸長率為250%-300%。在應力長期作用下會變形，過載時出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象。由于聚四氟乙烯以上性能特點，就導致其在切削加工時具有特的工藝特點。
1.1聚四氟乙烯材料的切削工藝特點
（1）切削力小。由于聚四氟乙烯剛度、強度、硬度均較低，在相同的切削條件下，切削45鋼的主切削力是切削聚四氟乙烯材料的14-20倍[2]。
（2）聚四氟乙烯材料具有較小的導熱系數(shù)，僅為0.27W/M·K-1，加之較低的耐熱溫度，其耐熱溫度僅為250℃。若切削量過大、切削速度較高，工件的切削溫度則會升高，會使聚四氟乙烯材料發(fā)生軟化，甚至出現(xiàn)熔化、焦化和“粘刀”現(xiàn)象。
（3）聚四氟乙烯具有較大的熱膨脹系數(shù)，因此聚四氟乙烯材料在切削過程中會因摩擦產(chǎn)生較大的熱量，刀具和工件的局部過熱，從而導致聚四氟乙烯工件受熱發(fā)生彈性變形，終影響聚四氟乙烯材料工件的表面質(zhì)量和尺寸精度。
（4）相對于金屬材料，聚四氟乙烯的彈性模量很低，當切削加工進給量過大或轉(zhuǎn)速過時，較大的加工摩擦力以及刀具施加給工件的力共同作用，導致聚四氟乙烯工件產(chǎn)生較大的變形，從而影響聚四氟乙烯工件的加工精度。
1.2聚四氟乙烯材料切削參數(shù)的合理選取
（1）刀具材料的選擇 聚四氟乙烯材料在切削時，刀具材料一般為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼等。相對于刀具而言，工件材料的硬度較低，因此刀具的硬度對于聚四氟乙烯材料工件的加工質(zhì)量影響不大。
（2）刀具的幾何參數(shù) 刀具前角：對于聚四氟乙烯材料，由于工件材料強度、硬度較低，應選取相對較大的前角，從而減小切削力并降低切削熱。 刀具后角：聚四氟乙烯材料硬度、強度低，塑性越大，因此在機械加工時應選擇較大的后角，從而減小刀具和聚四氟乙烯工件之間的摩擦力，進而降低工件的局部過熱現(xiàn)象，提高工件表面的加工質(zhì)量。
（3）切削參數(shù)的選取 由于聚四氟乙烯材料強度低、硬度小，相對于金屬制品而言，在切削加工時可以選擇相對較大的切削量和較高的切削速度，但聚四氟乙烯的導熱系數(shù)低，且具有較高的熱膨脹系數(shù)大，在較大的進給量和較高的切削速度下又發(fā)生局部過熱引起的變形、焦化等現(xiàn)象。因此為了提高聚四氟乙烯材料的加工質(zhì)量及加工精度，在一定加工效率的前提下，應盡量選取較小的切削量和較低的切削速度。

聚四氟乙烯具有一系列優(yōu)異的性能：200~260度高溫下長期使用，耐低溫還是軟在100度；耐腐蝕性水和各種溶劑；耐候塑料的老化壽命；高潤滑--塑料摩擦系數(shù)小，不粘有小表面張力在固體材料不堅持任何材料。
無，生理惰性；優(yōu)異的電氣性能，是理想的C級絕緣材料。聚四氟乙烯材料廣泛應用于國防**、原子能、石油、無線電、電力機械、化工等重要行業(yè)。主要產(chǎn)品：聚四氟乙烯棒材、管材、板材、旋板。聚四氟乙烯四氟乙烯聚合物。英文縮寫是聚四氟乙烯。

雖然碳碳鍵和碳-氟鍵的全氟化碳是需要吸收能量的346.94和484.88kj/mol分別聚四氟乙烯可以產(chǎn)生只有能量171.38kj聚四氟乙烯1摩爾。所以在熱解，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。


聚四氟乙烯在260,370和420℃時失重率每小時分別為1×10-4，4x10-3和9×10-2。可以看出，聚四氟乙烯在260可以長期使用。由于高溫熱解，有副產(chǎn)品，fluorophobe和也產(chǎn)生，所以要特別注意安全防護并防止聚四氟乙烯接觸。


機械性能的摩擦系數(shù)很小，只有1/5的聚乙烯，這是氟碳表面的重要特征。由于氟碳鏈分子間作用力極低，PTFE不粘。聚四氟乙烯在較寬的溫度范圍內(nèi)196～260度具有優(yōu)異的力學性能，氟碳聚合物的特點之一是在低溫下保持脆性。


高能輻射降解聚四氟乙烯的耐輻射性能明顯降低，聚合物的電性能和力學性能明顯下降。聚四氟乙烯是由自由基聚合制備四氟乙烯。工業(yè)聚合是在大量水中進行，以分散反應熱和控制溫度。


聚合溫度為40～80，壓力為3～26kg／kg，可用無機硫酸鹽、過氧化物作引發(fā)劑，也可采用氧化還原引發(fā)體系。每摩爾四氟乙烯聚合放熱171.38kj。分散聚合需要perfluorotype添加表面活性劑，如全氟辛酸及其鹽類。

又稱低分子量聚四氟乙烯微粉，或，或聚四氟乙烯蠟，為白色微粉狀樹脂，是由四氟乙烯經(jīng)調(diào)聚反應得到的分散液再經(jīng)凝聚、洗滌、干燥而制得，具有優(yōu)良的耐熱性、耐候性、耐寒性、低摩擦性、不粘性、化學穩(wěn)定性和電絕緣性能等優(yōu)異性能。另外由于其平均粒徑小，所以具有很好的分散性，均勻地與其他材料共混。
用途：聚四氟乙烯微粉可以單作固體使用，也可以作為塑料、橡膠、涂料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。與塑料或橡膠混合時可用各種典型的粉末加工方法，如共混等，加入量為5～20%，在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉，可降低摩擦系數(shù)，只要加百分之幾，就可提高潤滑油的壽命。其溶劑分散液還可作脫模劑。
聚四氟乙烯超細粉
英文名稱:PTFEmicropowder；PTFEwaxCAS號:分子式:
相關內(nèi)容概述：是由四氟乙烯經(jīng)調(diào)聚反應而得到的分散聚四氟乙烯微粉。平均粒徑小于5μm，比表面大于10m2/g，摩擦系數(shù)0.06～0.07，潤滑性好，能很好地分散在許多材料中。可用作塑料、橡膠、油墨、涂料、潤滑油脂的防黏、減摩、阻燃添加劑，也可作干性潤滑劑制成氣溶膠等。
懸浮聚四氟乙烯樹脂為白色顆粒。具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，的電氣性能和低摩擦系數(shù)等優(yōu)異的物理性能。
用途:適用于加工清潔度要求較高板、棒、膜等制品,加工普通模壓制品,模壓加工小制品、異型制品。
懸浮聚四氟乙烯造粒料樹脂
懸浮聚四氟乙烯造粒料樹脂為白色顆粒，流動性好，具有優(yōu)異的電性能，化學穩(wěn)定性和低摩擦系數(shù)。
用途：適用于加工各種特殊要求的板，棒等。不僅能加工復雜的四氟制品，還能適用于大板材的模壓成型，等壓模壓成型，自動模壓成型，以及精密柱塞擠出成型。PTFE造粒料有利于自動化加工，可以縮短成品的加工周期。
懸浮聚四氟乙烯預燒結樹脂
懸浮聚四氟乙烯預燒結樹脂為白色顆粒，熔點327℃，具有良好的流動性，低摩擦系數(shù)，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及突出的化學穩(wěn)定性。

1、工程塑料
改善材料的耐磨損性
2、塑料橡膠
提高聚合物磨損性能，改善脫模行為
降低滑動零件的磨耗，摩擦及粘性滑動
3、熱固性材料
降低介電常數(shù)，改善耐磨性
4、潤滑酯
提高粘度，改善高溫潤滑性膨脹系數(shù)（25～250℃）10～12×10-5/℃
聚四氟乙烯管材選用懸浮聚合聚四氟乙烯樹脂經(jīng)柱塞擠壓加工制成。在已知塑料中聚四氟乙烯具有的耐化學腐蝕性能及介電性能。聚四氟乙烯編織盤根是一種良好的動密封材料，是由膨體聚四氯乙烯帶條編織而成，具有低摩擦系數(shù)、耐磨、耐化學腐蝕、密封性良好、不水解、不變硬等優(yōu)良性能。用于各種介質(zhì)中工作的襯墊密封件和潤滑材料，以及在各種頻率下使用的電絕緣件、電容器介質(zhì)、導線絕緣、電器儀表絕緣等。聚四氟乙烯薄膜適用于作電容器介質(zhì)、特種電纜的絕緣層、導線絕緣、電器儀表絕緣及密封襯墊，還可做不粘帶、密封帶、脫模。此外，生活中用的不粘鍋的內(nèi)襯也使用聚四氟乙烯制作的，就是利用了聚四氟乙烯耐高溫，不粘的特點。
聚四氟乙烯在原子能、國防、、電子、電氣、化工、機械、儀器、儀表、建筑、紡織、金屬表面處理、制、、紡織、食品、冶金冶煉等工業(yè)中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料，絕緣材料，防粘涂層等，使之成為不可取代的產(chǎn)品。
聚四氟乙烯具有的優(yōu)良綜合性能，耐高溫，耐腐蝕、不粘、自潤滑、優(yōu)良的介電性能、很低的摩擦系數(shù)。用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、薄膜等，一般應用于性能要求較高的耐腐蝕的管道、容器、泵、閥以及制雷達、高頻通訊器材、無線電器材等。在PTFE中加入任何可以承受PTFE燒結溫度的填充劑，機械性能可獲得大大的改善，同時保持PTFE其它優(yōu)良性能。填充的品種有玻璃纖維、金屬、金屬化氧化物、石墨、二硫化鉬、碳纖纖、聚酰亞胺、EKONOL…等，耐磨耗、PV值可提高1000倍。

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