O náilon reforçado com fibra de vidro é um composto à base de náilon com fibras de vidro incorporadas para melhorar as propriedades do material, como alta resistência, rigidez e estabilidade térmica. É um material de usinagem CNC com propriedades de usinagem únicas que valem a pena discutir devido às suas crescentes aplicações industriais.
Este artigo explica o que é o náilon reforçado com fibra de vidro, quais qualidades ele possui e quais vantagens e desafios existem no processo de usinagem.
O que é nylon reforçado com vidro?
O náilon reforçado com fibra de vidro é um material termoplástico sintético à base de poliamida (náilon) preenchido com fibras de vidro ou partículas de pó. A adição de vidro melhora significativamente as propriedades mecânicas e térmicas do material de náilon. Para comparação: Algumas variantes PA+GF são até 80% mais rígidas que os compostos de náilon convencionais.
Devido às suas propriedades favoráveis, é amplamente utilizado na indústria manufatureira no desenvolvimento de produtos e produtos de consumo e requer aplicações de alta intensidade, como nas indústrias automotiva e eletrônica.
Propriedades do náilon reforçado com fibra de vidro
O náilon reforçado com fibra de vidro possui diversas propriedades materiais impressionantes que o tornam a escolha preferida de plásticos de engenharia em muitos setores. Esta seção explica essas propriedades em detalhes.
Alta resistência à tração
O náilon reforçado com fibra de vidro é um plástico muito durável. Dependendo da qualidade, as variantes PA+GF podem ter uma resistência à tração de até 200 MPa. Além disso, isso também leva a outros valores de resistência, como alta resistência à flexão e resistência à fadiga.
Baixa expansão térmica
A expansão térmica do náilon reforçado com vidro é significativamente menor do que a do náilon, o que significa que ele resiste muito melhor a defeitos de deformação térmica, como empenamento. Por esta razão, as classes PA+GF são adequadas para aplicações de alta temperatura na indústria automotiva e para componentes com circuitos elétricos.
Estabilidade térmica melhorada
A estabilidade térmica é outra propriedade do náilon reforçado com fibra de vidro. Isto significa que ele mantém as propriedades do material, como resistência e dureza, mesmo com grandes diferenças de temperatura.
Isto não só resulta em um alto grau de estabilidade dimensional, mas também mantém o desempenho em diferentes temperaturas, tornando este plástico excelente para diferentes aplicações.
Propriedades de baixa fluência
A resistência à fluência é uma propriedade importante para peças de suporte de carga. Com o tempo, o estresse mecânico leva à deformação permanente dos materiais, o que também leva à perda de desempenho mecânico.
Este é um problema comum com alguns plásticos de engenharia, que são mais macios e geralmente apresentam baixa resistência à fluência. O náilon reforçado com vidro é um dos melhores plásticos em termos de resistência à fluência e pode, portanto, ser usado em aplicações de carga estática, como caixas e produtos de consumo.
Bom amortecimento de material
Amortecimento é a capacidade de um material de absorver cargas de choque e resistir a vibrações. Isto é fundamental em aplicações sensíveis à vibração, como componentes automotivos, eletrodomésticos e pacotes de circuitos. O elevado amortecimento do material das variantes PA+GF é um dos seus pontos fortes.
Qualidades do náilon reforçado com fibra de vidro usinado
O náilon reforçado com vidro vem em vários graus, cada um com sua combinação única de propriedades e usos. Abaixo explicamos as diferenças.
PA 6/6GF
PA 6/6 GF contém 15-50% de vidro em um material base PA 6/6. Possui excelentes propriedades mecânicas e térmicas, incluindo rigidez, resistência ao impacto, absorção de umidade e estabilidade térmica. Além disso, esse tipo de náilon reforçado com fibra de vidro apresenta excepcional estabilidade dimensional, tornando-o adequado para aplicações de precisão.
Esta classe é adequada para a produção de componentes de suporte de carga, como polias e elementos de máquinas.
PA 6GF
PA 6 GF usa nylon 6 (PA 6) como composto de base com teor de vidro de até 15-45%. A adição de fibras de vidro melhora o desempenho mecânico, a absorção de umidade e a resistência ao impacto.
Devido a essas propriedades de alto desempenho, é comumente usado em fiação, invólucros plásticos e dispositivos de proteção de motores.
PA 12GF
Esse tipo de náilon reforçado com fibra de vidro tem como composto base o PA 12 com teor de vidro de até 30%. Tem um material de base diferente das variedades à base de PA 6 discutidas anteriormente, e as propriedades do material também estão mais alinhadas com o PA 12.
Comparado ao PA 6, o PA 12 possui maior resistência química e à umidade, mas também possui menor resistência e temperatura de fusão. Também é mais flexível. Portanto, o PA 12 GF é uma boa escolha quando uma aplicação exige alta resistência química e o desempenho mecânico pode ser comprometido.
PA 46GF
PA 46 GF é um nylon reforçado com fibra de vidro de alto desempenho, com excelente resistência, estabilidade térmica, resistência ao desgaste e baixa absorção de água. Ele se destaca na maioria das propriedades dos materiais em relação a outros tipos de PA+GF, tornando-o ideal para aplicações como componentes de motores elétricos, disjuntores, sensores e peças automotivas.
PA 6/6 GF FR
PA 6/6 GF FR é um tipo de nylon reforçado com fibra de vidro muito especial com propriedades retardantes de chama. Além das mesmas propriedades do PA 6/6 GF mencionado acima, é caracterizado pela baixa inflamabilidade, o que não é comum em grupos de materiais à base de náilon.
Sua baixa inflamabilidade proporciona segurança adicional em aplicações com risco de incêndio, como: B. em circuitos elétricos e eletrodomésticos. Além disso, também é uma boa escolha de material para peças automotivas e de aeronaves próximas a componentes com risco de ignição.
Vantagens de usar nylon reforçado com fibra de vidro para usinagem CNC
O náilon reforçado com fibra de vidro oferece uma excelente combinação de propriedades materiais desejáveis. As principais razões pelas quais os fabricantes escolhem o náilon reforçado com fibra de vidro para aplicações de usinagem são as seguintes:
Estabilidade térmica
O desempenho térmico também é uma questão importante na usinagem CNC de plástico. A maioria dos materiais tende a amolecer devido ao seu baixo ponto de fusão. O náilon reforçado com vidro mantém suas propriedades em altas temperaturas de usinagem devido à sua maior estabilidade térmica, tornando-o uma boa escolha para usinagem. Além disso, também resiste a problemas térmicos como deformação.
Estabilidade dimensional
A precisão dimensional é de extrema importância na fabricação. As peças plásticas deformam-se facilmente durante ou mesmo após o processamento, dificultando sua produção de acordo com os requisitos de fabricação. O náilon reforçado com fibra de vidro pode manter sua forma até o nível do mícron devido à resistência adicional fornecida pelas fibras de vidro, tornando-o o material plástico perfeito para usinagem CNC.
Resistência ao impacto
Devido à sua alta resistência e dureza, o náilon reforçado com fibra de vidro é excelente para suportar cargas de choque sem quebrar. Esse recurso é extremamente útil na usinagem CNC de plásticos, pois reduz o desperdício de peças e materiais.
Desafios e soluções no processamento de plásticos de náilon reforçados com fibra de vidro
O náilon reforçado com fibra de vidro é ideal para o processamento de peças plásticas. No entanto, apresenta aos maquinistas um conjunto único de desafios que devem ser abordados com sensibilidade para alcançar os resultados desejados.
Esta seção discute as propriedades do náilon reforçado com vidro para usinagem e como resolver esses problemas durante a produção.
Desgaste excessivo da ferramenta
Adicionar vidro à mistura complica ainda mais as coisas. O náilon reforçado com vidro possui notáveis propriedades de atrito e desgaste devido às fibras de vidro, mas é extremamente duro para a ferramenta de corte e causa desgaste excessivo e rápido na aresta de corte.
Para lidar com isso, os operadores de máquinas usam pastilhas de corte duro, como metal duro ou cerâmica. Além disso, a preparação da ponta também é muito importante. Ferramentas com bordas afiadas e ângulo de saída positivo são adequadas para PA+GF.
Delaminação
Como o náilon reforçado com vidro é um material compósito, a delaminação é um problema com o qual os operadores de máquinas devem lidar. A delaminação significa que o vidro é arrancado do náilon durante o processo de corte e danificado no processo. Este é claramente um cenário indesejável que deve ser evitado.
Para resolver esse problema, os maquinistas normalmente otimizam o caminho da ferramenta para que ela fique orientada na direção com menor risco de delaminação. Por exemplo, as operações de perfuração são realizadas perpendicularmente à orientação da laminação para evitar problemas de delaminação.
Aplicações de peças de usinagem de náilon reforçado com fibra de vidro
O náilon reforçado com fibra de vidro pode ser usado em inúmeras aplicações de usinagem. Alguns deles são os seguintes:
- Caixa de velocidades para cargas leves a médias pesadas
- Rolamentos de baixo atrito
- Fixadores e espaçadores/arruelas
- Carcaça do circuito
- Caixas e puxadores para eletrodomésticos
- Carcaça para ferramentas elétricas
Métodos alternativos para processamento de náilon reforçado com fibra de vidro
A usinagem não é o único método comum de produção de náilon reforçado com fibra de vidro. É muito popular nos círculos de prototipagem rápida devido à sua adequação para fins de desenvolvimento de produtos. Alguns dos métodos alternativos de processamento de PA+GF são os seguintes:
impressao 3D
O náilon reforçado com fibra de vidro é um dos filamentos compostos exóticos na impressão 3D com admiráveis propriedades mecânicas e térmicas. Estas propriedades são impressionantes para tarefas de prototipagem onde o produto final deve suportar condições adversas, como altas temperaturas ou fricção.
O principal processo de impressão 3D para náilon reforçado com fibra de vidro é a sinterização seletiva a laser (SLS). Ocasionalmente, outros métodos, como a fusão multijato (MJF), também podem ser usados.
Moldagem por injeção
As propriedades do PA+GF são ideais para moldagem por injeção, um processo popular para processamento de plásticos de engenharia. A moldagem por injeção produz resultados semelhantes aos da usinagem, mas pode não ser capaz de atingir algumas das características geométricas complexas.
Tal como acontece com a usinagem, a natureza abrasiva das partículas de vidro causa problemas como desgaste do molde e acabamento superficial áspero. Além disso, a natureza anisotrópica do náilon reforçado com fibra de vidro representa outro problema: faz com que o processo de enchimento do molde se torne irregular, resultando em deformação e encolhimento desigual do produto.
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Concluindo
O náilon reforçado com fibra de vidro é um material especial com propriedades impressionantes, como alta resistência, dureza, resistência ao calor e resistência à fluência, tornando-o um excelente plástico de engenharia. Em termos de usinabilidade, apresenta desafios como desgaste de ferramentas e poeira com risco biológico. No entanto, se você levar esse processo a sério, esses problemas serão muito administráveis.
Perguntas frequentes
Como escolher o nylon reforçado com fibra de vidro para aplicações de usinagem?
O náilon reforçado com fibra de vidro torna-se mais forte e mais duro à medida que o teor de fibra de vidro aumenta, mas também é mais difícil de usinar. Portanto, ao selecionar uma classe para aplicações de usinagem, os engenheiros tentam encontrar o ponto ideal onde conseguem as melhores propriedades mecânicas e térmicas, mas ao mesmo tempo não comprometem a qualidade da usinagem e a vida útil da máquina.
Quais precauções de segurança são importantes ao processar náilon reforçado com fibra de vidro?
O náilon reforçado com fibra de vidro cria poeira que contamina o ambiente da oficina e o líquido refrigerante. Para descartar adequadamente este material, deve-se fornecer ventilação e filtragem adequadas.
Como o náilon reforçado com vidro se compara ao náilon não reforçado?
O náilon reforçado com fibra de vidro tem melhor resistência, dureza, taxa de expansão térmica, resistência química, resistência à fluência e amortecimento do material.
