Bearbeiding av termoplast

Svært mange termoplastmaterialer kan bearbeides med sponskjærende verktøy på vanlige verktøymaskiner eller med vanlig håndverktøy. I praksis kan vi si at alle termoplastprodukter, som stenger, rør, plater eller andre profiler, kan bearbeides sponskjærende.

Termoplaster blir for det meste bearbeidet i masseproduserende prosesser som sprøytestøping og ekstrudering. Da blir det produsert fra pulver eller granulat.

Men for plastmekanikeren, som ikke masseproduserer, men framstiller enkeltgjenstander eller reparerer og vedlikeholder, er det aktuelt å bearbeide halvfabrikata med sponskjærende verktøy.

Karakteristiske egenskaper

Termoplastene har en del karakteristiske egenskaper som vi må ta hensyn til når vi skal bearbeide dem med sponskjærende verktøy.

Dette er de viktigste:

1. Plastmaterialene er dårlige varmeledere. Friksjonsvarmen som oppstår, må derfor ledes bort, i mange tilfeller med et kjølemedium.
2. Plastmaterialene har høy varmeutvidelseskoeffisient. Dersom materialet blir oppvarmet av bearbeidingen, kan det føre til merkbare målavvik.
3. Plastmaterialene er mindre temperaturbestandige enn metallene. Noen plaster mykner allerede ved temperaturer under 100 ̊C, og da kan ikke materialet bearbeides sponskjærende.
4. Plastprodukter er ømfintlige overfor bruddanvisere. Sponskjærende verktøy kan lage bruddanvisere dersom de er slipte i en uheldig fasong.

Disse særdragene gjør at vi må ta visse hensyn når vi bearbeider plast.

Sponfraskillende bearbeiding

Sammenlignet med metall er plastene myke materialer, og det er lett å tenke at plast kan bearbeides med enkle og lette bearbeidingsmaskiner. Men slik er det ikke. Plast har en molekylstruktur som gjør den vanskelig å bearbeide sponskjærende, og vi trenger stødige verktøymaskiner om vi skal bearbeide produkt med små toleranser. Det som gjør det vanskelig å bearbeide plast, er at den er for myk.

Plastene skal bearbeides med stor skjærehastighet, og trebearbeidingsmaskiner har det rette hastighetsområdet. Men de er ofte for spinkelt bygget. Maskiner for metallbearbeiding er solide nok, men de har problemer med bearbeidingshastigheten.

Det utvikles varme ved sponskjærende bearbeiding. Det beste er å få denne varmen vekk med sponen, og at den ikke blir igjen i arbeidsstykket. Hemmeligheten er å ha tilstrekkelig materialmengde i sponen. Det kan vi oppnå ved å ha stor nok mating på arbeidsoperasjonen. Så en generell hovedregel ved sponskjærende bearbeiding er: stor hastighet og stor mating. Jo mykere materialet er, jo større mating må vi ha.

Det kan hende vi må bruke kjøling i tillegg. Vi kan kjøle både med luft og vann. Luft er det beste kjølemiddelet. Det er renslig, og det er skånsomt, da det ikke kjøler så brått. Det gir mindre spenninger i materialet. Ulempen er at det støyer en del. Vann er roligere, og det er mer effektivt, ofte for effektivt, for det gir større spenninger i arbeidsstykket.

Et problem med sponskjærende bearbeiding av plast er spondannelsen. Seige materialer gir lange spon som ikke brytes av, og det kan gi problemer. Sponen kan spole seg opp på arbeidsstykket, og etter en tid kan friksjonen føre til at sponen sveiser seg fast til arbeidsstykket igjen. Særlig PA har skarp og sterk spon, og den lar seg ikke bryte. PE og PP har noe av det samme.

Plast har dårligere mekanisk styrke enn stål og metaller, og det må vi ta hensyn til når vi spenner opp plastdetaljer for bearbeiding. Med hard punktvis oppspenning kan vi deformere delen. Skal vi for eksempel dreie en lagerfôring, vil fôringen ha et sylindrisk, rundt hull med rette dimensjoner så lenge den står oppspent i benken, men når vi spenner løs fôringen, vil hullet bli trekantet fordi kjoksklørne klemte emnet. Kjoksklørne klemmer emne trekantet slik at emnet får en urund fasong når det løses ut av dreiebenken. En måte å løse problemet på er å montere emnet på en dor.

Bearbeidingsspenninger

Ved sponskjærende bearbeiding blir materialet utsatt for betydelige mekaniske og termiske påkjenninger. Materialet yter en motstand mot den ytre påvirkningen fra verktøyet som er så stor at flytegrensen blir overskredet. Selv i beste fall, under optimale betingelser, vil det bli introdusert spenninger i arbeidsstykket. Første vilkår for å få lavest mulig bearbeidingsspenninger er derfor et korrekt slipt verktøy. Andre vilkåret for å få lavest mulig bearbeidingsspenninger er god kjøling av arbeidsstedet. Og som nevnt ovenfor: Det beste er å stille inn hastighet, mating og spondybde slik at varmen følger med sponen.

Saging

Når vi skal sage plast, må vi bruke en fintannet skarp sag. Skal vi sage rette snitt, bør vi bruke en sirkelsag. En stødig sirkelsag med hardmetallskjær gir en meget fin snittflate som trenger lite etterarbeid. Bladets høyde over sagbordet bør ikke være mer enn litt høyere enn platetykkelsen.

Boring

Boring er en grovbearbeidingsmetode som ikke gir særlig fine toleranser. Tverrskjæret utfører ikke et skjærende arbeid, men en slitende og rivende bearbeiding. Dette fører til varmgang og spenninger i materialet, og det er uheldig. Derfor må vi gjøre tverrskjæret så lite som mulig. Det gjør vi ved å forbore med et lite bor.

Et bor med større spiralspor enn et standardbor er det beste å bore i termoplast med, fordi det gjør det lettere for sponen å komme bort fra hullet. Men slike bor er dyre og vanskelige å få tak i, og det går utmerket an å bruke vanlige metallbor. De må selvsagt slipes til de rette vinklene. Og boret må løftes ofte opp av hullet for å få bort sponen. Bruk alltid et underlag du kan bore i, når du borer plast.

Dreiing og fresing

Dreiing og fresing er svært like arbeidsoperasjoner. I fresing er det lettere å lede varmen vekk fra arbeidsstykket, men vanskeligere å lede vekk varmen fra verktøyet.

Alle metalldreiebenker kan benyttes til dreiing av plastemne. Det kreves ikke så stor motorstyrke som ved metalldreiing fordi skjærekreftene ikke er så store. Derimot må vi bruke stor omdreiningshastighet, og maskinen må være stabil for at resultatet skal bli godt. Problemet kan være at metalldreiebenken ikke har stor nok hastighet.

Når vi arbeider med materialer som lager lange spon, må vi sørge for effektiv fjerning av sponen. Dersom den vikler seg om noe, kan det være farlig, for sponen er overraskende sterk.

Filing, skraping, pussing og polering

Dette er bearbeidingsmetoder vi bruker for å få en (mer eller mindre) glatt eller blank overflate.

Til filing er det best å bruke enkelthogd grovfil. En krysshogd fil er ikke så formålstjenlig fordi den fylles så lett med spon. Trykket på filen skal være lett. Filene som blir brukt til plast, må bare brukes til plast, ikke til stål eller andre metaller, for det gjør filene sløve.

I mange tilfeller er det bedre å skrape enn å file for å få en glatt overflate. Særlig gjelder dette de mykere plastmaterialene. Vi kan bruke ulike typer skraper. En vanlig metode er å slipe til utbrukte koldsagblad av hurtigstål i de fasongene eller vinklene vi ønsker.

Pussing er bearbeiding med slipepapir. Jo mykere materialet er, jo grovere slipepapir (korning) er det fornuftig å bruke.

De hardeste termoplastene er lette å polere til høyglans. Men skal resultatet bli godt, er det mye arbeid. Polering er egentlig ikke en sponskjærende bearbeidingsmetode. Når vi polerer, smelter vi det helt ytterste materiallaget av overflaten ved hjelp av friksjon mellom polermiddelet og materialoverflaten. Vi kan også smelte overflaten på en annen måte, nemlig ved hjelp av en flamme. Vi kan flammepolere med en myk flamme.

Klipping

De fleste termoplaster i plateform kan klippes i en platesaks. Temperaturen har stor innvirkning på hvor stivt materialet er. Jo lavere temperaturen er, jo stivere og sprøere er materialet. Derfor bør materialet ha en temperatur over 20 ̊C når vi klipper det.

Stansing

Ved stansing med fasongstål eller todelt verktøy må vi varme opp materialet til cirka 30 ̊C. Stanseverktøyet må ikke føres for raskt ned i plastmaterialet. Skjærekanten kan med fordel være skråstilt cirka fem grader i forhold til vannrett. Da får vi en klippende bevegelse, og det gir i mange tilfeller et finere snitt. Ved 3–4 mm platetykkelse skal snittspalten være 0,01 mm. Når vi varmer opp materialet for å stanse eller klippe produkter, må vi regne med at materialet krymper når det kjøles til normal temperatur.

Laser- og vannstråleskjæring

De fleste plastmaterialene kan skjæres med laser- eller vannstråle. Skiltbokstaver er et eksempel på slik produksjon. Med vannstråle kan vi skjære PE-plater opptil 100 mm tykkelse.