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关于提高聚四氟乙烯材料切削加工质量的研究

针对聚四氟乙烯材料在机械加工中的切削力小、导热系数低、热膨胀系数较大、熔点低的工艺特点，研究了聚四氟乙烯材料在几种常用机械加工工艺中出现的难点及问题，提出了能有效提高聚四氟乙烯乙烯材料切削加工质量的方法。 

聚四氟乙烯；机械加工；切削方法 聚四氟乙烯（Polyterafluoroethlene，简称PTFE），由于其良好的化学稳定性，耐腐蚀性、密封性，阻燃性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力等特性，在在石油化工、电子电气、军工、航空、航天、机械等多领域得以广泛应用[1]。通常情况下，聚四氟乙烯材料的切削加工可在常用的金属切削机床上进行，但与金属材料切削加工相比，其加工规范性还不是很完善，它的可切削性、切削规律、刀具结构和切削量均与金属材料的加工有所不同，采用用传统的加工工艺和工装加工往往达不到产品的设计精度要求。本文主要针对聚四氟乙烯乙烯材料性能特点，对聚四氟乙烯材料的切削加工特点及其改善措施进行了研究探讨。 

1.聚四氟乙烯材料切削工艺特点及切削参数的选取 聚四氟乙烯材料的刚度、硬度、强度都相对较小，其拉伸强度为21-28MPa，弯曲强度为11-14MPa，伸长率为250%-300%。在应力长期作用下会变形，过载时容易出现蠕变现象。由于聚四氟乙烯以上性能特点，就导致其在切削加工时具有独特的工艺特点。 

1.1聚四氟乙烯材料的切削工艺特点 

（1）切削力小。由于聚四氟乙烯刚度、强度、硬度均较低，在相同的切削条件下，切削45钢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较小的导热系数，仅为0.27W/M·K-1，加之较低的耐热温度，其高耐热温度仅为250℃。若切削量过大、切削速度较高，工件的切削温度则会升高，会使聚四氟乙烯材料发生软化，甚至出现熔化、焦化和“粘刀”现象。 

（3）聚四氟乙烯具有较大的热膨胀系数，因此聚四氟乙烯材料在切削过程中会因摩擦产生较大的热量，容易刀具和工件的局部过热，从而导致聚四氟乙烯工件受热发生弹性变形，终影响聚四氟乙烯材料工件的表面质量和尺寸精度。 

（4）相对于金属材料，聚四氟乙烯的弹性模量很低，当切削加工进给量过大或转速过快时，较大的加工摩擦力以及刀具施加给工件的力共同作用，导致聚四氟乙烯工件产生较大的变形，从而影响聚四氟乙烯工件的加工精度。 

1.2聚四氟乙烯材料切削参数的合理选取 

（1）刀具材料的选择 聚四氟乙烯材料在切削时，刀具材料一般为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢等。相对于刀具而言，工件材料的硬度较低，因此刀具的硬度对于聚四氟乙烯材料工件的加工质量影响不大。 

（2）刀具的几何参数 刀具前角：对于聚四氟乙烯材料，由于工件材料强度、硬度较低，应选取相对较大的前角，从而减小切削力并降低切削热。 刀具后角：聚四氟乙烯材料硬度、强度低，塑性越大，因此在机械加工时应选择较大的后角，从而减小刀具和聚四氟乙烯工件之间的摩擦力，进而降低工件的局部过热现象，提高工件表面的加工质量。 

（3）切削参数的选取 由于聚四氟乙烯材料强度低、硬度小，相对于金属制品而言，在切削加工时可以选择相对较大的切削量和较高的切削速度，但聚四氟乙烯的导热系数低，且具有较高的热膨胀系数大，在较大的进给量和较高的切削速度下又容易发生局部过热引起的变形、焦化等现象。因此为了提高聚四氟乙烯材料的加工质量及加工精度，在保证一定加工效率的前提下，应尽量选取较小的切削量和较低的切削速度。

聚四氟乙烯，主要是做添加剂使用。可以添加到其他塑料，油墨，，涂料，或者直接当润滑剂使用。
细粉一般是模压工艺加工成固体成品，细粉可以填充其他增强剂来使用，一般以细粉为基础料填充铜粉，碳纤维，石墨，玻璃纤维等等，当然细粉也可以直接单纯的做成品。
中粒度一般是模压工艺加工成固体成品，中粒度细度不过，一般是单独做成品，不填充增强剂。
微分生产（成品）:油墨，润滑剂，涂料
细粉生产（成品）：填充增强剂后生产出，耐磨垫圈，活塞环，机械零件，耐高压高温塑料零件密封等
中粒度生产（成品）：阀座密封圈，耐腐蚀零件，绝缘垫圈零件。等等
聚四氟乙烯蜡粉作为添加剂在印刷油墨
提高油墨的耐摩擦性；表面更光滑；改善滑爽性；减少印刷过程中对机械堵塞；在油墨生过程中直接添加；
在油墨生过程中直接添加；建议添加量0.1%~3%；
应用：平版印刷，凹版印刷，热固着油墨；胶版单张纸油墨，金属油墨，UV油墨

聚四氟乙烯微粉是白色，细小粒子，由低分子量聚四氟乙烯制备，主要作为塑料、油墨、涂料、润滑油（脂）中的添加剂使用，改善基体材料的不粘性和耐磨性。 微粉的分子量一般是高分子量四氟乙烯的1/100，较低的分子量也就是微粉不适合高分子量四氟乙烯的模压以及烧结工艺，因为由其制得的产品不具备强度。而低分子量的聚四氟乙烯，可以很好地与基体材料混合，从而赋予基体材料一定的四氟乙烯的特性。而高分子量的四氟乙烯会出现纤维化，以及聚并的粒子不易分散，不能够作为添加剂使用添加微粉，基体材料的性能会有所改变。在热塑性塑料，弹性体以及热固性塑料中， 可以提高材料的耐磨性，不粘性，降低表面摩擦系数。
 在油脂中，润滑性以及快速润滑性有所加强，尤其是在高温，高负荷的场合下。 在油墨中，尤其在高质量油墨中，可以帮助提高表面度，增加耐磨性，减少堵塞。 在不粘涂料和耐磨涂料中，提高涂层的不粘性，降低摩擦系数，提高防腐性，耐磨性。