Как обработать оргстекло?

Оргстекло – это аморфный полимер, поэтому оно с легкостью может треснуть при возникновении напряжения. Для нашей страны оргстекло является наиболее распространенным видом пластика, оно используется, пожалуй, чаще, чем Фторопласт-4 и Капролон, кстати, его можно встретить и под другими названиями и обозначениями.

Оргстекло имеет различные свойства, на которые влияют способы его изготовления, а также то, какая компания его произвела. В данной статье рассмотрим, каким образом можно осуществлять обработку оргстекла.

Какими способами возможна обработка оргстекла

Оргстекло имеет малый вес, но при этом оно отличается высокой прочностью, может быть различных цветов. Используется оно для изготовления аксессуаров для ванной, кухни, из него даже можно построить беседку во дворе частного дома.

И это еще не все – оргстекло служит материалом для изготовления корпусов изделий, декоративных панелей, объемных фигур и букв, его применяют для «моддинга» корпусов компьютеров и светодинамических установок.

Характерной особенностью оргстекла является то, что потоки света распространяются в нем равномерно, ночью это выглядит очень красиво. Таким образом, оргстекло используется повсеместно, но при этом необходимо его обрабатывать удобным для вас способом.

Основные достоинства оргстекла:

  • хорошо пропускает свет – 92 %, этот показатель не меняется со временем, а само изделие не теряется свой цвет;
  • высокая ударопрочность – больше, чем у стекла в пять раз;
  • влагоустойчивость;
  • безвредно для окружающей среды, при его горении не выделяется вредных газов;
  • обработка оргстекла – несложный процесс;
  • может принимать различные формы при воздействии промышленного термофена, оптические свойства при этом не изменятся, деталировка очень хорошая;
  • механическая обработка оргстекла не сложнее, чем дерева;
  • устойчиво во внешней среде;
  • не боится низких температур;
  • сквозь него проникает 73 % ультрафиолетовых лучей, от которых материал не меняет цвет и не деформируется;
  • устойчиво к химическим воздействиям;
  • обладает свойствами электроизоляции.

Обработка оргстекла должна выполняться очень аккуратно, иначе его можно очень легко поцарапать. Но при этом оно имеет неоспоримое преимущество перед обычным стеклом – оргстекло не бьется и ему можно придать любую форму. Для аккуратной обработки данного материала нужно знать, каким образом это можно сделать, иметь специальный станок и инструменты.

Обработка оргстекла должна выполняться очень аккуратно, иначе его можно очень легко поцарапать. Но при этом оно имеет неоспоримое преимущество перед обычным стеклом – оргстекло не бьется и ему можно придать любую форму. Для аккуратной обработки данного материала нужно знать, каким образом это можно сделать, иметь специальный станок и инструменты.

Такое стекло отличается тем, что оно одновременно красивое, прозрачное, прочное и при этом не тяжелое, в некоторых случаях подходит для замены стекла и пластика. Обработка оргстекла может осуществляться пилением, строганием, точением.

Его резка различается от того, в каких условиях она осуществляется – на специальном оборудовании в цеху или в домашних условиях. Важно не царапать его, чтобы предотвратить появление микротрещин.

Производиться оргстекло может одним из двух методов: экструзией (экструзионное оргстекло) или литьем (литьевое, литое оргстекло).

Обработка оргстекла может выполняться резкой, сверлением, шлифованием, фрезерованием, полированием, сваркой и склеиванием. Для того, чтобы создать особый дизайн для изделия, используют термоформование (формовка в горячем состоянии) и холодное сгибание.

Как обработать оргстекло в домашних условиях?

Обработка оргстекла дома – это несложно, но при условии соблюдения определенных правил, что позволит получить хороший результат, как при резке, так и при сгибании материала.

Обработка оргстекла резкой в домашних условиях может быть различной в зависимости от используемого инструмента, которым может быть:

  • ножовка по металлу;
  • пила циркулярная;
  • резак приобретенный или сделанный самостоятельно;
  • электрическая нить накала.

Оргстекло имеет невысокую электропроводность, поэтому обработка его вышеперечисленными инструментами должна осуществляться очень осторожно, чтобы не обжечь кожу. Этот материал нагревается, поэтому для домашней резки больше подходят тонкие листы, резать их нужно быстрыми движениями.

Под рукой необходимо иметь емкость с водой, чтобы быстро понизить температуру среза, который нуждается в последующей полировке.

Ниже представлены описания наиболее используемых способов обработки оргстекла, которые можно использовать дома.

  1. Обработка резкой с использованием ножовки по металлу – самый простой способ. Срезы получаются негладкими, поэтому их обрабатывают наждачной бумагой или напильником.
  2. Обработка оргстекла резаком, приобретенным в магазине или изготовленным самостоятельно. Дополнительно еще понадобится линейка из металла, ее нужно расположить вдоль контура. Затем на резак надавливают и проводят им линию параллельно линейке два или три раза для прорезки полотна на 50 %. Контур на оргстекле «рисуют» осколком стекла, но нужно убедиться, что оно не поранит кожу, находясь в руке. Работать им нужно так же, как и самодельным резаком.

Использование резака для обработки оргстекла (рисунок):

  1. Обработка оргстекла дома может осуществляться с помощью фрезы, которая насаживается на электрическую дрель, чтобы сделать контур. Материал при этом нагревается и дымит, поэтому необходимо охлаждать водой места соприкосновения инструмента и оргстекла. Необходимо использовать тиски для плотной фиксации фрезы, лист оргстекла при этом движется вперед, срез получается очень ровный, его не нужно шлифовать.
  2. Чтобы вырезать более сложные контуры, обработка осуществляется нитью напряжения из вольфрама. Используют понижающий трансформатор с 220 на 24 вольта, необходимо воздействие напряжения в 24 вольта на нить, которую надежно закрепляют между двумя изоляторами. Теперь уже можно вырезать нужную фигуру, как лобзиком.

Резка стекла нитью напряжения (рисунок):

  1. Обработка оргстекла дисковыми пилами и фрезой с диаметром 200-350 мм и зубьями, армированными карбидом, характеризуется идеальными срезами. Как правило, такими способами осуществляют раскрой листового материала. Таким способом удобно осуществлять распил листов, у которых толщина более 3 мм, но если листы аккуратно закрепить и установить четкие параметры для резки, то возможна качественная обработка и более тонких листов.Диски выбирать лучше с твердосплавными наконечниками с максимальным количеством зубьев, так как они могут эксплуатироваться более длительный срок, чем такие же диски, сделанные из инструментальной стали. Обработка оргстекла тупыми дисками или установленными не по правилам приведет к образованию сколов, а края получатся неровными. Зубья могут быть прямыми или скошенными поочередно.К выбору диска нужно подойти ответственно: посмотрите на его маркировку и описание. Можно найти диски, которые предназначены специально для обработки оргстекла – они обеспечат идеальный срез.
  2. Обработка ленточными пилами, используемыми для распила дерева и металла, в результате даст довольно грубую кромку, а значит, потребуется дополнительная шлифовка среза. Ширина полотна используемой ленты составляет 3–13 мм, это зависит от желаемой фигуры и типа используемой пилы. Зубцов может быть от 3 до 8 штук на 1 см длины ленты. Необходимо установить правильную скорость ленты и опускания, это предотвратит перегрев материала.
  3. Чтобы осуществлять обработку тонких листов резкой с частой сменой направления, хорошо подходят лобзики. Во время работы образуется стружка из металла, ее нужно убирать потоками сжатого воздуха. Выполнение резки на низкой скорости подачи лобзика и скорости резинки до 1 500 м/мин позволят избежать перегрева оргстекла. Идеально использовать инструменты, которые могут двигаться в различных направлениях: вверх, вниз и горизонтально.

Резка стекла лобзиком (фото):

На листы материала, толщина у которых до 3 мм, резцом (циклей) по линейке или с помощью другого шаблона можно нанести бороздки, по которым потом можно оргстекло аккуратно сломать. Используя шабер, необходимо убрать образовавшиеся заусенцы.

Мастерские по обработке оргстекла используют метод горячей штамповки

Обработка оргстекла методом горячего формования позволяет создать большие изделия с замысловатым контуром, для получения которых нужны недорогие, простые формы. В качестве исходного материала выступают, как правило, листовые заготовки.

Данный метод обработки включает в себя три этапа: нагрев, формовку и охлаждение. Когда температура оргстекла достигает определенного значения, оно становится пластичным, что делает возможным придать материалу желаемую форму, используя специальные инструменты.

Затем стекло охлаждается и снова становится жестким, но уже в новой форме. Если вы заметите, что оргстекло приняло не совсем тот вид, который вы хотели, то его можно вновь расплавить и устранить несоответствия, если на него не воздействовали растяжением.

Нагревают оргстекло в специальных термошкафах и инфракрасными нагревателями, которые создают равномерное температурное поле с перепадом по плоскости и толщине листа не более чем от +3 до -3 °C. На каждый 1 мм толщины материала, оргстекло нагревают 3-4 минуты до температуры 140–190 °C.

Фигуры из оргстекла допустимо формовать контактным методом, то есть путем соприкосновения рабочей (оптической) поверхности горячего материала с формообразующей поверхностью, или бесконтактным, когда соприкосновение поверхностей происходит только в зоне технологических припусков. Выбираемый способ зависит от формы у изделия и его предназначения. Бесконтактный способ обработки позволяет получать лучшие оптические характеристики, но при меньшем разнообразии форм.

Внимание! Может получиться так, что вы получите изделие меньшего размера, чем требовалось. Чтобы этого не допустить, необходимо учитывать усадку: при литье – 2 % в длину и ширину; при экструзии – от 3 до 6 % или от 1 до 2 % в зависимости от направления экструзии.

До нагрева и горячей штамповки с литьевого стекла необходимо снять защитную пленку, иначе после воздействия высоких температур это будет практически невозможно. Но это не касается оргстекла, подвергающегося экструзии. Оставлять защитную пленку рекомендуется только в тех случаях, когда она абсолютно ничем не повреждена и не имеет пузырьков, а значит, не оставит следов на готовом изделии.

Необходимо избавиться от влаги путем обработки в сушильной печи при температуре 75–80 °С в течение одного-двух часов на каждый мм толщины.

Хотелось бы отметить: даже при максимальной температуре для деформации литьевого стекла необходимо применить значительное давление, а для деформации экструзионного – совсем малое усилие.

Бывают случаи, когда в домашних условиях изготавливают изделия из оргстекла при помощи промышленного фена.

Деформация оргстекла с помощью фена (фото):

Удобный способ трансформировать оргстекло – токарная обработка

Обработка оргстекла может осуществляться различными способами, так как оно имеет такие свойства, которые позволяют считать его универсальным материалом.

При любой обработке данного материала необходимо соблюдать чрезвычайно важное правило – напряжение на оргстекло должно быть умеренным, нельзя его перегревать, иначе образуются трещины и разломы.

Рассмотрим токарную обработку органического стекла – для этого используют токарный станок, как для древесины. Можно применять и станки по металлу. Токарная обработка напоминает сверление, в процессе которого движется деталь, а не сверло, как мы привыкли.

Важно, чтобы обработка происходила на очень высокой скорости. Нужно соблюдать определенные параметры – частоту вращения шпинделя и подачу резца – тогда получатся изделия высокого качества, не хуже, чем их металлические аналоги.

После токарной обработки изделие можно полировать. Такой способ придания определенных форм оргстеклу не так популярен, как для металла, но если речь идет о диэлектриках или нужно использовать прозрачный материал, то токарная обработка оргстекла становится незаменимой.

В процессе токарной обработки появляется необходимость охлаждать оргстекло очищенной водой или 2 %-ным раствором смазочно-охлаждающей жидкости.

Обработка оргстекла токарными станками должна происходить при соблюдении эмпирического правила: скорость в 10 раз выше, чем при обработке стали. Проверить выполнение этого правила достаточно просто – должен наблюдаться непрерывный поток стружки, а также это доказывает правильность угла точения инструмента.

Радиус режущей кромки инструмента должен быть как минимум 0,5 мм. Для получения тонкой обработки нужно использовать инструменты с закругленными резцами, пилить на высокой скорости, но при низких скоростях подачи и минимальной глубине резки.

Оргстекло, которое имеет форму стержней или кругов с разным диаметром, приобрести довольно сложно. Можно столкнуться с такой проблемой: стоимость заготовки в виде круга на порядок больше стоимости листового оргстекла. Именно по этой причине чаще встречаются в продаже круги и стержни, полученные в результате обработки листовой заготовки.

Направление волокон в экструдированной круглой заготовке и заготовке из листа/блока различны. Целесообразнее выбирать экструдированные заготовки из поликарбоната, которые несложно купить в магазине. Вы можете выбрать заготовку подходящего размера с нужными техническими характеристиками, кроме того, стержни из поликарбоната выгодно использовать вместо оргстекла.

При черновой обработке можно использовать токарные твердосплавные инструменты с глубиной резки до 6 мм. Если требуется обработка более тонкая, то понадобятся резцы из инструментальной стали. Скорость резки и скорость подачи напрямую влияют на то, какой получится поверхность.

Охлаждать ее можно с помощью эмульсии для сверления либо эмульсионными маслами, которые можно совмещать с акрилом. Для получения идеальной глянцевой поверхности нужно осуществлять обработку на высокоточных токарных станках при использовании аккуратно полированных алмазных инструментов.

В таких случаях допускается скорость резки большая, чем при работе другими токарными инструментами. Охлаждать материал не следует во избежание образования оптических дефектов.

Для того чтобы убрать заусенцы, можно воспользоваться новыми напильниками и тонкими рашпилями, треугольными и обычными шаберами. Это можно сделать также на продольно-строгальных станках, которые используют для обработки дерева.

Заточку и обработку нужно выполнять следующим образом: угол зазора 5–10°, главный передний угол от 0 до 4°, угол режущей кромки 45°, скорость резки 20–300 м/мин, подача от 0,1 до 0,5 мм/оборот, глубина реза до 6 мм.

Важно проверить, чтобы все инструменты, необходимые для обработки, были заточенными и имели подходящую геометрию. Иначе возникнет лишнее напряжение, а значит, деталь может треснуть в процессе обработки или в процессе ее эксплуатации.

Результат выполняемой обработки полностью зависит от того, будете ли вы следовать всем правилам и следить за соблюдением требуемых параметров.

Обработка оргстекла на заказ промышленными способами

Лазерная обработка позволяет резать листы из оргстекла воздействием лазеров СО2, мощность которых составляет 250–1000 Ватт. Мощность определяет, какая необходима скорость подачи для получения определенного качества кромки среза: чем тоньше лист, тем большая скорость подачи требуется.

Если толщина большая, то края в любом случае получатся немного скошенными. Фокус луча должен быть в центре толщины листа, в любом другом случае получится V-образная или вогнутая форма поверхности края.

Для получения более качественной обработки можно использовать луч лазера, скорость и мощность которого можно регулировать. Если данное оборудование будет связано с компьютером, то появится возможность резать сложнейшие формы и трехмерные детали. Появляющееся возле кромки напряжение можно снимать обжигом, тем самым вам удастся избежать появления трещин.

  • Нарезание резьбы.

Оргстекло – это аморфный полимер, но хрупкий. Крайне сложно сделать в нем резьбу так, чтобы оргстекло не потрескалось, поэтому такую обработку применяют только в крайних случаях, когда другие способы соединения (склеивание, прижим или винтовое соединение через сплошное отверстие) не подходят. Необходимо правильно подобрать материал, в который будет ввинчено оргстекло.

Различное тепловое расширение может послужить причиной возникновения трещин. Кроме того, нарезание резьбы не подходит для экструзионного оргстекла, так как вероятна поломка по причине эффекта надреза.

Чтобы нарезать резьбу, можно воспользоваться метчиками и плашками. В процессе соединения металлическим винтом обязательно нужно удостовериться в том, что на нем нет масляной пленки, или быть уверенными, что данное масло совместимо с пластмассой.

Отверстие с зазором нужно сверлить приблизительно на 0,1 мм шире, чем для стали. Для увеличения срока службы резьбы используют резьбовые металлические вставки.

  • Сверление и изготовление отверстий.

В процессе сверления оргстекла винтовыми сверлами оно нагревается. Для охлаждения идеально подходит сжатый воздух, который к тому же сдувает стружку. Использовать жидкости для охлаждения нужно крайне аккуратно, желательно проконсультироваться у поставщиков о возможности их совмещения с оргстеклом. Если для обработки берется лист малой толщины, то, может быть, охлаждение не потребуется.

Если толщина превышает 5 мм, то нужны будут специальные жидкости или эмульсии для сверления (масло в воде), которые совместимы с акрилом.

Для того чтобы получить отверстие с большим диаметром, лучше осуществлять работу в несколько этапов. Понадобятся сверла различных диаметров в несколько ступеней (от меньшего к большему). Если требуется сделать очень большое отверстие, то тогда сначала вырезают отверстие немного меньше, чем нужно, и только потом сверлят до получения требуемого диаметра. Чтобы получить глубокое отверстие, воспользуйтесь токарной обработкой.

Фрезерование позволяет вырезать практически любой контур, какой только потребуется. Точность такой обработки высокая, и на нижней стороне выреза не будет стружки. Качество порезки получается высоким, и не требуются дополнительные расходы на дальнейшую обработку.

Обработка таким способом возможна при наличии фрезерного оборудования с одно- или двухкромочными торцевыми фрезами малого диаметра с эффективным удалением стружки для высоких скоростей резки.

Качество обработки фрезерованием во многом зависит от правильной геометрии режущей кромки.

Как правило, при обработке акрила, материал не приходится охлаждать. Такая необходимость появляется лишь при работе инструментами с множественной кромкой и достаточно большим диаметром; для цилиндрических фрез охлаждение необходимо. Рекомендуем эмульсии и масла, совместимые с акрилом.

Обработка оргстекла фрезерованием может создать разрез, фрезерование выемок, гравировку, выравнивание кромки, но для этого нужно иметь зенкерующую фрезу (изготовленную из быстрорежущей стали или армированную карбидом вольфрама), также на ней должна быть головка для быстрой обработки и два зубца.

Промышленные или художественные гравировальные работы, как правило, выполняются гравировальными, верхними или обратными фрезами. Используемый инструмент – однокромочные фрезы на электронном управлении, также они могут направляться вручную вдоль шаблона.

Кроме того, используются фрезеровальные или абразивные инструменты с электрическим или пневматическим приводом, высокоскоростные электрические алмазные гравировщики.

Обработка шлифованием выполняется с использованием абразивной бумаги или шлифовального блока. Такую работу нужно делать вручную круговыми движениями или на специальных станках для шлифования, оснащенных абразивными дисками и лентами, скорость ремня 10 м/сек. Обращайтесь с заготовкой аккуратно, не давите на нее, чтобы не повредить поверхность в результате накопления напряжения.

Иногда для снятия напряжения материал отжигают. Также используют влажную мелкую стальную вату для обработки деталей вращения и неровных поверхностей.

Если на оргстекле имеются покрытые поверхности, то его не следует шлифовать и полировать, чтобы не испортить покрытие. Для всех других случаев подойдет влажное шлифование, которое предотвратит образование термального напряжения материала и засорение его поверхности. Какое абразивное зерно использовать – выбирайте сами с учетом того, что от более грубых зерен получаются более глубокие следы.

Полировать срезы можно точилом и полировальной пастой, полировочной лентой, кругом или тканью, кислородно-ацетиленовой горелкой, путем алмазной полировки. Полированная поверхность получается в результате лазерной резки.

Как правило, для полировки требуются полировальные воски и пасты. Но допустимо применение обычной автомобильной полировки.

После того как завершите обработку, аккуратно смойте водой средства, используемые для полировки.

Огневая полировка также применяется для обработки торцов оргстекла, в данном случае потребуется устройство огневого полирования. Торцы предварительно необходимо очистить от пыли, следов пальцев и прочих загрязнений.

УДостаточно толстые листы, как правило, нельзя подвергать огневой полировке, так как в процессе обработки они накапливают избыточное поверхностное напряжение. Это относится и к цветным материалам, в которых красители или пигменты еще больше уменьшают блеск.

В том случае, когда пламя соприкасается с поверхностью заготовки за пределами кромки, на поверхности может накапливаться термальное напряжение. Оно может привести к появлению волосных трещин в процессе дальнейшей обработки или при использовании клея, разбавителей для краски и чистящих средств. Чтобы не столкнуться с такими проблемами, иногда может потребоваться отжиг.

Можно подобрать огневые полировщики из ацетилена и кислорода, они дадут лучший результат, чем при работе с ацетиленом и сжатым воздухом. Для изогнутой кромки или внутренней поверхности просверленных отверстий используются настольные огневые устройства со смесью водорода и кислорода.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *