أفضل أنواع البلاستيك للتصنيع الآلي: دليل اختيار المواد

أفضل أنواع البلاستيك للتصنيع

تشمل أفضل أنواع البلاستيك للتصنيع الآلي: ABS، والنايلون، وVespel®، والأكريليك، والبولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين، والبولي كربونات، والفينول، وPTFE (التفلون). ومن الأنواع الأخرى التي تستحق الدراسة: الأسيتال (POM/Delrin)، وHDPE، والبولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، وPVC (كلوريد البولي فينيل).

عند التفكير في نوع البلاستيك الذي سيتم استخدامه في باستخدام الحاسب الآلي الآلات البلاستيكية في أي مشروع، من الضروري معرفة مدى ملاءمة كل مادة وتوافقها. وعلى وجه التحديد، يجب أن يكون البلاستيك سهل التصنيع وأن يلبي المتطلبات الوظيفية للجزء المطلوب. 

ومن الاعتبارات المهمة الأخرى مقاومة العوامل المختلفة - كالحرارة والخدوش وغيرها - ونعومة السطح المطلوبة. وبما أن لكل نوع من هذه المواد البلاستيكية خصائص فريدة، يمكن للمُصنِّع اختيار النوع الذي يلبي متطلبات محددة. 

يستعرض هذا الدليل أنواع البلاستيك الرئيسية المستخدمة في تطبيقات التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC). ويغطي خصائصها المميزة، بما في ذلك مزاياها وقيودها وقابليتها للتصنيع واستخداماتها الشائعة. 

أسيتال (POM/ديلرين)

يُعد الأسيتال من أكثر أنواع البلاستيك الهندسي قابلية للتشكيل. ومن أهم الخصائص التي تساهم في ذلك الموصلية الحرارية العالية نسبياً، والبنية شبه البلورية، والاستقرار العالي في الأبعاد. تعني الموصلية الحرارية العالية أن منطقة قطع البلاستيك نادراً ما تتجاوز نقطة التدهور الحراري أثناء عملية التصنيع. يُستمد الاستقرار البُعدي إلى حد كبير من امتصاص المادة للرطوبة بنسبة أقل من 0.25% خلال 24 ساعة. 

جزء من مادة ديلرين/بوم (أسيتال)

مزايا وعيوب تشكيل الأسيتال (POM/Delrin)

الاستخدامات 

تُستخدم الأجزاء المصنعة من مادة الأسيتال بشكل شائع في المكونات الميكانيكية مثل التروس والبكرات والزنبركات والهياكل. كما تُصنع الهياكل المفصلية ووحدات نقل الوقود وأنظمة قفل الأبواب في تطبيقات السيارات من الأسيتال. 

نايلون/بولي أميد (PA) 

يعود تاريخ النايلون/البولي أميد (PA) إلى ثلاثينيات القرن العشرين، بعد أبحاث مكثفة أجريت على البوليستر والبولي أميد. النوعان الشائعان من النايلون هما نايلون 6 ونايلون 6/6. يُستخدم نايلون 6 عادةً في التطبيقات التي تتطلب قوة عالية وكثافة منخفضة. يُستخدم النايلون 6/6 عادةً في التطبيقات التي تتطلب صلابة وقوة ومقاومة للتآكل أعلى. وهو يمتص رطوبة أقل من النايلون 6. 

نايلون (PA)

إيجابيات وسلبيات 

التطبيقات: المحامل، والتروس، والبطانات، والأقواس الهيكلية 

بلاستيك ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين)

تُشغَّل بلاستيك ABS بسلاسة حتى عند السرعات العالية، ويكون تآكل الأدوات ضئيلاً. مع ذلك، ينبغي على المشغل مراعاة ميل المادة إلى التليين عند تعرضها للحرارة. وتتمثل الاستراتيجيتان الرئيسيتان لمواجهة هذه المشكلة في التحكم الدقيق في التغذية والتبريد. 

طحن بلاستيك ABS باستخدام آلة CNC

إيجابيات وسلبيات

الاستخداماتالنماذج الأولية، الحاويات 

بولي كربونات (PC) 

يُعد البولي كربونات من أفضل أنواع البلاستيك للتصنيع الآلي، لما يوفره من توازن فريد بين الشفافية البصرية ومقاومة الصدمات. ويتطلب تصنيع هذا النوع من البلاستيك سرعات مضبوطة وأدوات حادة. ومن التحديات الشائعة في عملية التصنيع الآلي مشكلة الانصهار.

تشكيل البولي كربونات

إيجابيات وسلبيات 

الاستخدامات: صناديق كهربائية، عدسات، واقيات أمان 

أكريليك/بولي (ميثيل ميثاكريلات) (PMMA)

أجزاء الآلات CNC المصنوعة من الأكريليك

يُعدّ البولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) من أكثر أنواع البلاستيك شفافيةً وقابليةً للتشكيل. ويتطلب تشكيل هذه المادة أدوات حادة وتغذية بطيئة لأنها قابلة للتشقق والتكسر بسهولة. 

إيجابيات وسلبيات PMMA

الاستخدامات: أغطية واقية، لافتات، شاشات عرض

HDPE (بولي إيثيلين عالي الكثافة)

يتميز بلاستيك البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بسهولة تشكيله ومقاومته الجيدة للمواد الكيميائية والرطوبة. مع ذلك، لا يُنصح باستخدامه في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية نظرًا لطبيعته اللينة نسبيًا. يُفضل استخدامه في التطبيقات التي تتطلب جهدًا بدنيًا كبيرًا. 

مزايا وعيوب البولي إيثيلين عالي الكثافة 

الاستخداماتقطع غيار بحرية، خزانات، خزانات مواد كيميائية 

البولي إيثيلين عالي الكثافة المصنّع بدقة

PET (بولي إيثيلين تيريفثاليت)

يُعد البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) نوعًا آخر من البلاستيك سهل التشكيل. إضافةً إلى ذلك، يتميز هذا النوع من البلاستيك بانخفاض امتصاصه للرطوبة، ومقاومته الجيدة للمواد الكيميائية، وثبات أبعاده. يمكن استخدام بعض أنواع البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) في تطبيقات ملامسة الطعام إذا كانت متوافقة مع متطلبات إدارة الغذاء والدواء الأمريكية ذات الصلة. 

مزايا وعيوب قطع البولي إيثيلين تيريفثالات المصنعة آلياً 

الاستخداماتالأجهزة الطبية، ومعدات تجهيز الأغذية  

البولي بروبيلين (ب)

على الرغم من خفة وزنه وكثافته التي تتراوح بين 0.89 و0.92 غ/سم³، يتميز البولي بروبيلين بمقاومة جيدة للتآكل والصدمات والمواد الكيميائية. وبفضل مقاومته الجيدة نسبيًا للحرارة وقدرته على العزل الكهربائي، يُمكن استخدام البولي بروبيلين في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية العامة. 

مزايا وعيوب قطع البولي بروبيلين المصنعة آلياً

الاستخدامات: مفاصل حية، خزانات كيميائية، أجهزة مختبرية 

البلاستيك الفينولي

غالباً ما يرتبط البلاستيك الفينولي بالباكليت، وهو مادة صلبة وهشة. يميل هذا البلاستيك المتصلد حرارياً إلى إنتاج رقائق صغيرة متفتتة مصحوبة بغبار ناعم أثناء عملية التشغيل. تجدر الإشارة إلى أن سلوك التكسر المحدد قد يختلف باختلاف نوع الفينول وظروف التشغيل وبنية الرقائق. يتميز الفينول بثبات حراري وعزل كهربائي ممتازين. وكما هو متوقع، فإن تشكيل الفينول يؤدي إلى تآكل أدوات القطع بسرعة. 

الأجزاء الفينولية

مزايا وعيوب الأجزاء المصنعة من الفينول

الاستخدامات:  تشكيل الفينول مثالي لعزل الفواصل، والكامات، والتروس، والبطانات، والغسالات

PVC البلاستيكية

تتميز قطع البلاستيك PVC المصنعة آلياً بالمتانة ومقاومة المواد الكيميائية. وعند تصنيعها باحترافية، تصبح هذه القطع ذات قيمة في العديد من الصناعات، بما في ذلك أنظمة السباكة ومعالجة المواد الكيميائية. 

مزايا وعيوب الأجزاء المصنعة من مادة PVC 

الاستخداماتتجهيزات السباكة، والصمامات 

فيسبيل® (بوليميد دوبونت)

على الرغم من صعوبة تشكيلها، فإن مادة فيسبيل® تنتج أجزاءً ذات دقة عالية، وتحمل لدرجات الحرارة، ومتانة. يتميز هذا النوع من البوليميد غير المملوء بدرجة حرارة انتقال زجاجي (Tg) تبلغ حوالي 249 درجة مئوية.2وهذا يجعل هذا البلاستيك أحد أفضل أنواع البلاستيك للتصنيع في التطبيقات الحساسة. 

أجزاء مصنعة آلياً من قبل شركة فيسبيل

إيجابيات وسلبيات تشغيل فيسبيل أجزاء

الاستخداماتمعدات الدفاع والمركبات الفضائية 

البوليسترين (PS)

تتميز مادة البوليسترين (PS) بشفافية بصرية ممتازة وصلابة عالية. ويمكن تعزيز صلابتها باستخدام المطاط - البوليسترين عالي التأثير (HIPS). يجمع هذا البلاستيك الحراري ذو التكلفة المعقولة بين هذه الخصائص وثبات الأبعاد الجيد وتوفره بأشكال مختلفة للتخزين.

مزايا وعيوب الأجزاء المصنعة من البوليسترين 

الاستخدامات: مادة البوليسترين نادرًا ما يُستخدم في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؛ إنه مثالي للقولبة بالحقن. 

عند اختيارك لأفضل أنواع البلاستيك للتصنيع من القائمة، تذكر أن البوليسترين (PS) مُدرجٌ هنا من باب الإكمال. قد تُفضّله فرق المشتريات حديثة العهد بالبلاستيك لتوافره الواسع، دون إدراكها أن ضعف أدائه الحراري وهشاشته العالية تُشكّل تحدياتٍ خطيرة في التصنيع.

جرب برولين الآن!

جدول اختيار مُلخّص لأفضل أنواع البلاستيك للتصنيع الآلي

فيما يلي جدول لاختيار المواد يتضمن المتطلبات الهندسية الرئيسية

جرب برولين الآن!

عمليات تشكيل البلاستيك 

أثناء تفكيرك في أي من أنواع البلاستيك المميزة تناسب مشروعك في مجال التصنيع، انتبه إلى عمليات التصنيع الشائعة: الخراطة، والتجويف، والحفر، والطحن، والتثقيب، والتوسيع. 

تشكيل وتثقيب البلاستيك

تعتمد هذه العمليات التي تتم باستخدام المخرطة على الأقطار الداخلية وتنتج مكونات أسطوانية. تستخدم عملية الخراطة أداة ثابتة ذات نقطة واحدة على قطعة عمل دوارة لإنتاج البطانات والأعمدة. أما عملية التثقيب فتقوم بتوسيع الثقوب الموجودة بدقة. لكي يتحمل البلاستيك هذه العمليات، يجب أن يتمتع بثبات أبعاد عالٍ، إذ قد تكون قوى القطع شديدة للغاية. يُعدّ كل من الأسيتال والبولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) من أفضل أنواع البلاستيك من حيث ثبات الأبعاد. يجب أن تكون طريقة إخراج الرقائق سريعة وفعالة بما يكفي لمنع الانصهار. كما يجب مراعاة مدى تحمل البلاستيك للحرارة عند ضبط سرعة دوران المغزل. 

حفر البلاستيك 

ينتج عن عملية حفر البلاستيك ثقوب دائرية مستقيمة في المادة. ويمكن أن يؤدي تراكم الحرارة الناتج عن الاحتكاك في البلاستيك إلى انصهار وتشويه حواف الثقوب في مواد مثل ABS وPS وغيرها من أنواع البلاستيك إذا لم يتم التحكم في السرعات بشكل جيد. أفضل الممارسات هي استخدام الحفر المتقطع، وهي تقنية تعمل على تحسين إزالة الرقائق وتبديد الحرارة. لا يمثل الحفر المستمر تحدياً بالنسبة لمادة البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) وغيرها من المواد البلاستيكية ذات نقاط الانصهار العالية. 

طحن البلاستيك 

تُعدّ عملية الطحن عملية يتم فيها استخدام قاطع دوار متعدد النقاط لإنتاج تجاويف وأشكال هندسية ثلاثية الأبعاد وأسطح مستوية على البلاستيك. وهي عملية متعددة الاستخدامات للغاية، قابلة للتطبيق على أنواع البلاستيك الصلبة واللينة. تختلف استراتيجية الطحن المستخدمة باختلاف نوع البلاستيك. فعلى سبيل المثال، تتطلب أنواع البلاستيك المطاطية مثل البولي إيثيلين عالي الكثافة أدوات حادة وسرعات قطع عالية لمنع تلطخ المادة وتحسين جودة السطح. 

صنبور بلاستيكي 

عملية التثقيب هي إنتاج خيوط لولبية داخلية في ثقب محفور مسبقًا. وهي شائعة الاستخدام مع البلاستيك ذي الأبعاد الثابتة، بما في ذلك الأسيتال والفينول. أما البلاستيك الأكثر ليونة، فنظرًا لميله إلى تشوه الخيوط وتلفها، تُستخدم بدلاً من ذلك حشوات معدنية. 

حشوة معدنية ملولبة داخل البلاستيك

توسيع البلاستيك 

تساعد عملية التوسيع على الوصول إلى القطر النهائي الدقيق للثقب المحفور، وذلك بتوسيعه وتنعيمه. وهي ضرورية في تصنيع البطانات ومقاعد المحامل، وخاصة في الأجزاء المصنوعة من الأسيتال حيث يكون الحصول على أقطار ثقوب محددة مسبقًا أمرًا بالغ الأهمية في التجميعات. 

تتطلب كل عملية من هذه العمليات متطلبات ميكانيكية وحرارية محددة. يجب اختيار عملية تشغيل مناسبة لكل نوع من أنواع البلاستيك لضمان الأداء الأمثل للأجزاء المُشَكَّلة. 

أثناء إعداد خطة التشغيل، تأكد من أن خصائص البلاستيك تتوافق مع معايير العملية. على سبيل المثال، يجب أن تحدد حساسية المادة للحرارة معدل التغذية وسرعة القطع ومعدل التبريد.

خاتمة 

تُوفّر أفضل أنواع البلاستيك المُستخدمة في عمليات التشغيل الآلي خصائصَ مُلائمةً من حيث سهولة التشغيل، والثبات الحراري، والخواص الميكانيكية، وغيرها من الخصائص، وذلك بحسب متطلبات التطبيقات العملية. فمن دقة الأسيتال المُذهلة التي تُتيح تحقيق هوامش خطأ ضيقة، إلى مقاومة البولي كربونات الفائقة للصدمات، يتميّز كل نوع من أنواع البلاستيك بخصائص فريدة تُناسب التطبيقات الصناعية. بالنسبة لمديري المشتريات الذين يبحثون عن شركاء تصنيع موثوق بهم والمهندسين الذين يعملون على تسريع مواصفات المواد البلاستيكية، هناك فروق دقيقة لا يمكن فهمها إلا من قبل شركة معالجة بلاستيكية ذات خبرة. 

يجب أن تتم معالجة القطعة البلاستيكية الخاصة بك بشكل صحيح من المرة الأولى. ولضمان انتقال سلس من مرحلة التصميم إلى مرحلة إنتاج القطع البلاستيكية المصنعة باستخدام تقنية CNC، شارك رسوماتك مع فريق الهندسة في ProleanTech. يمكنك أيضا مراجعة موقعنا خدمة تصنيع البلاستيك للحصول على مزيد من التفاصيل حول التصنيع الدقيق لأنواع مختلفة من البلاستيك.  

الأسئلة الشائعة

ما هو أفضل نوع من البلاستيك للتصنيع الآلي؟

يعتمد اختيار أفضل أنواع البلاستيك للتصنيع على متطلبات التطبيق من حيث قوة الشد، ومقاومة الحرارة، ومقاومة المواد الكيميائية، ومقاومة الصدمات، وغيرها. يتميز كل نوع من أنواع البلاستيك بخصائص فريدة؛ فلا يوجد نوع واحد يناسب جميع الاستخدامات. 

المصادر 

[1]https://ideambox.com/assets/downloads/engineering-materials-datasheet.pdf

[2]https://www.materialdatacenter.com/ms/en/tradenames/Vespel/DuPont/VESPEL%C2%AE+TP-8311/7e482917/835