Miért lehet szükséges a feszültségmentesítő hőkezelés?

A legtöbb műszaki műanyag félterméket (rudak, táblák, csövek) a gyártásuk során hőkezelik – feszültségmenetesítik -, hogy a lehető legnagyobb méretpontosságot és üzemi terhelhetőséget lehessen velük elérni. Az extrúzió-, öntés,- préselés befejezése hőkezeléssel persze nem azt jelenti, hogy a féltermék teljesen feszültségmentes, hanem egy gyártástechnológiai és gazdasági optimalizáció eredménye.

A tapasztalatok azt mutatják, hogy a forgácsolásos megmunkálás során jelentős többlet-feszültséget lehet bevinni az anyagba, mely a későbbi terhelhetőséget és méretpontosságot nagyban befolyásolja, akár adott gépelem használhatatlanságát is eredményezheti.

A káros, forgácsolással bevitt feszültséget több tényező is előidézheti:

  • életlen és nem megfelelő élszögű szerszám használat
  • túl nagy forgácsolási sebesség és/vagy előtolás miatti extrém nagy hőfejlődés
  • nagy anyagmennyiségek lemunkálása, főleg a féltermék egy oldaláról

A fenti hibák elkövetése jelentős káros feszültség bevitelt jelent a kész alkatrészbe, mely utólagos hőkezeléssel még csökkenthető.

A forgácsolás utáni feszültségmentesítő hőkezelése előnyei

Az utólagos hőkezelés elsősorban nem a sorozatos, forgácsolástechnológiai hibák korrigálását szolgálja – bár arra is alkalmas -, de az optimális forgácsolási paraméterek betartása esetén is keletkező extra feszültség csökkentése révén, a késztermék használhatóságát jelentősen javítja.
Az alábbi tulajdonság módosítást lehet elérni:

  • Jobb kémiai ellenállás, vegyszerállóság. Főleg az amorf anyagok, mint PC, PSU, PEI, de a PAI is érzékeny a feszültség-korrózióra, mikrorepedés terjedésre, ami a hűtő-kenő folyadékokból is származhat. A feszültségcsökkentő hőkezelés jelentős eredménnyel járhat az időelőtti tönkremenetel megakadályozásában.
  • Pontosabb méretek, szűkebb tűrésmezők, kisebb alakhibák. Az IT 8 vagy IT 7, esetleg ez alatti IT fokozatok, valamint egyedileg megadott szűk tűrésmezők csak különleges esetekben biztosíthatók. Egyik alapfeltétele a belső feszültségekből származó minimális deformáció, a lehető legnagyobb méretstabilitás. Ehhez nyújt segítséget a hőkezelés.
  • Javított kopásállóság. Bizonyított, hogy a Torlon PAI termékeknél az utólagos hőkezelés javítja a kopásállóságot, ha siklócsapágyként használják. Ennek oka egy utólagos polimerizációs folyamat az anyagban, mely a koptatóhatással szembeni ellenállást javítja.

Az utólagos hőkezelés a nagyoló forgácsolás utáni művelet. A hőkezelés után kell majd a végső simítási műveletet elvégezni

Az alábbi táblázat a fontosabb anyagcsoportokra ajánlható hőkezelési módot tartalmazza, tájékoztató jelleggel. Természetesen nem abszolút értékek kerülnek feltüntetésre, hiszen az anyagvastagság és a geometria is befolyásolja pl. a felfűtési sebességet, de irányadó értéknek mindenképp hasznos a táblázat.

Anyag Felfűtés Hőntartás Hűtés Közeg
ABS 10ºC óránként, 93ºC-ig 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz
PMMA 2 óra 82ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz
POM C 4 óra 154ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz vagy levegő
POM H 4 óra 160ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz vagy levegő
PET 4 óra 176ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz vagy olaj
ECTFE 10ºC óránként, 107ºC-ig 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz
PBT 4 óra 148ºC-ra 60 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz vagy levegő
PVDF 2 óra 135ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz
PPO 10ºC óránként, 121ºC-ig 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz
PPO + GF 10ºC óránként, 126ºC-ig 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz
PA 6 4 óra 148ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz vagy olaj
PA 66 4 óra 176ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz vagy olaj
PA 66 + GF 4 óra 190ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz vagy olaj
PEEK 2 óra 148ºC-ra

majd

2 óra 190ºC-ra

60 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra

60 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra

10ºC óránként Levegő
PC 4 óra 135ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Levegő
PC + GF 4 óra 143ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Levegő
UHMW-PE 2 óra 104ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz
PP 2 óra 85ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Levegő
PES 4 óra 198ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Nitrogén gáz vagy levegő
PPS 4 óra 176ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Levegő
PPS + GF 4 óra 176ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Levegő
PAI 4 óra 148ºC-ra
majd
4 óra 215ºC-ra
majd
4 óra 243ºC-ra
majd
4 óra 260ºC-ra
1 nap

1 nap

1 nap

3 - 10 nap

10ºC óránként Levegő
PSU 4 óra 165ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Levegő
PEI 4 óra 198ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Levegő
PEI + GF 4 óra 204ºC-ra 30 perc, 6,3 mm (1/4”) anyagvastagságra 10ºC óránként Levegő

A végső, simító műveletet mindig a hőkezelés után kell elvégezni. A táblázatban feltüntetett értékek általánosított értékek, a legtöbb, átlagos méretű gépelemre használható. A felfűtésben és hőntartásban lehet módosítani, ha kisebb anyagvastagságokról van szó. A munkadarabokat a hőkezelés során célszerű készülékben rögzíteni, hogy egyéb deformáció ne keletkezzen.