# Конструкционные пластики для ЧПУ-обработки | POM PEEK Нейлон PTFE PEI > Практическое руководство по инженерным пластикам: POM vs PEEK vs Нейлон vs PTFE — таблица решений, реальные данные обработки, проблемы с влажностью, сравнение стоимости, советы по закупке, типичные ошибки. https://www.sinbo-machining.com/ru/wiki/materials/plastics --- ## On This Page - Какой пластик вам нужен? - Сводные данные - POM (Делрин / Ацеталь) — рабочий стандарт - POM-C vs POM-H — это важно? - Обработка POM — оптимальные параметры - Влага — не большая проблема - PEEK — когда он стоит своих денег - Когда действительно использовать PEEK - Обработка PEEK — трудности и решения - Теплоотвод при работе с PEEK - Сушка PEEK перед обработкой - Нейлон (PA6 / PA66) — проблема влажности - Влияние влажности на свойства нейлона - Сушка нейлона — делайте правильно - Обработка нейлона - Нейлон 6 vs Нейлон 66 vs Литьевой нейлон (MC) - PTFE (Teflon) — обращаться осторожно - Проблема деформации - Как зафиксировать PTFE для обработки - Обработка PTFE - Типичные ошибки # Конструкционные пластики Пластики легко недооценить. Выберете неправильный — получите деформированные детали, нарушенные допуски и клиента, который больше не закажет. Выберете правильно — получите детали легче, тише и дешевле металлических аналогов. Эта страница охватывает пластики, которые мы реально обрабатываем регулярно — не выгрузку из учебника по всем существующим полимерам. ## Какой пластик вам нужен? Начните здесь. Большинство задач по обработке пластиков относятся к одному из этих сценариев. | Ваша ситуация | Используйте это | Почему | Не знаете / общего назначения / шестерни и втулки | POM (Делрин) | Лучший из всех пластиков в обработке. Низкое влагопоглощение. Хорошая прочность и жёсткость. Покрывает 60–70% наших заказов на пластик. | Нужна прочность как у металла при высокой температуре | PEEK | 260°C непрерывно, 90–100 МПа на разрыв. Заменяет алюминий в авиакосмической и медицинской отраслях. Но стоит в 10–15 раз дороже POM. | Износостойкие накладки, подшипники, ролики (умеренная нагрузка) | Нейлон (PA6 / PA66) | Хорошая вязкость, самосмазывающийся. Дешевле PEEK. Но поглощает влагу — см. ниже. | Уплотнения с низким трением, химическая стойкость, пищевые контакты | PTFE (Teflon) | Самое низкое трение из всех твёрдых материалов, химически инертен. Крайне сложен в обработке — избегайте CNC, если возможно. | Электроизоляция + высокая температура (170°C) | PEI (Ultem) | Прочный, самозатухающий, хорошие электрические свойства. Применяется в интерьерах авиалайнеров и корпусах электроники. | Прозрачная крышка, линза, окно | Поликарбонат (PC) | Ударопрочный, оптически прозрачный. Хороший для прототипных корпусов. Хорошо обрабатывается. | Износостойкие полосы, футеровка лотков, разделочные доски | UHMWPE | Исключительно вязкий, низкое трение, соответствует стандартам FDA. Очень сложно удержать жёсткие допуски. | Бюджет — главный приоритет | POM или Нейлон | Оба широко доступны в стандартных размерах и конкурентны по цене. POM надёжнее для жёстких допусков. | Медицина / пищевые контакты / требование FDA | PTFE, POM-C, или UHMWPE | Все имеют марки, соответствующие FDA. Уточните у поставщика — не все марки каждого материала одобрены FDA. Выбирайте POM по умолчанию Если вы не уверены и применение не требует экстремальной температуры, прозрачности или химического воздействия, начните с POM. Он обрабатывается легче всего, лучше удерживает допуски и редко создаёт проблемы. Всегда можно перейти на PEEK или PEI позже, если испытания покажут необходимость. ## Сводные данные | Пластик | Торговое название | Плотность(г/см³) | Прочность(МПа) | Макс. темп.(непрерывная) | Обрабатываемость | Влагопогло-щение | Уровеньстоимости | Типичное применение | POM-C | Делрин, Celcon | 1.41 | 70 | 85–100°C | Отличная | Низкое (0.2%) | Низкая | Шестерни, втулки, фитинги, клапаны | PEEK | Victrex, Ketron | 1.30 | 90–100 | 260°C | Сложно | Низкое (0.5%) | Очень высокая | Авиакосмические кронштейны, медицинские имплантаты, полупроводники | PA6 / PA66 | Нейлон | 1.14 | 80 | 120°C | Хорошая | Высокое (2.5%) | Низкая | Подшипники, износостойкие накладки, ролики, шкивы | PTFE | Teflon | 2.20 | 25–35 | 260°C | Очень сложно | Отсутствует | Средняя | Уплотнения, прокладки, химическая футеровка | PEI | Ultem 1000 | 1.27 | 105 | 170°C | Удовлетворительная | Низкое (0.25%) | Высокая | Электрические соединители, авиакосмические интерьеры, корпуса ИС | PC | Lexan, Makrolon | 1.20 | 65–70 | 130°C | Хорошая | Низкое (0.2%) | Низкая | Прозрачные крышки, линзы, прототипные корпуса | UHMWPE | Tivar, Polystone | 0.93 | 40 | 80–100°C | Сложно | Низкое | Низкая | Износостойкие полосы, футеровка, разделочные доски Проверка реальности стоимости Пруток POM (50 мм диаметр) стоит примерно $10–20/кг в Китае. Пруток PEEK того же размера — $150–300/кг. Эта разница в стоимости в 10–15 раз реальна — не указывайте PEEK, если применение действительно этого не требует. Для большинства механических деталей POM или Нейлон справляются при доле цены. ## POM (Делрин / Ацеталь) — рабочий стандарт POM — это то, что мы берём первым, когда клиент говорит «пластиковая деталь». Он режется чисто, удерживает допуски, почти не поглощает влагу и стоит долю высокопроизводительных полимеров. Если вы новичок в обработке пластиков, учитесь на POM — всё остальное сложнее. ### POM-C vs POM-H — это важно? | Свойство | POM-C (Кополимер) | POM-H (Гомополимер) | Торговое название | Celcon, Hostaform C | Делрин (DuPont) | Прочность на разрыв | 60–70 МПа | 70–80 МПа | Кристалличность | Ниже (более стабильный) | Выше (чуть прочнее) | Кислотная стойкость | Лучше | Удовлетворительная (атакуется сильными кислотами) | Размерная стабильность | Чуть лучше | Хорошая | Стоимость | Похожая | Похожая (наценка за бренд Делрин ~10%) | Доступность | Широко доступен | Широко доступен Для ЧПУ-обработки разница невелика. POM-H (Делрин) чуть прочнее и имеет лучшую усталостную прочность — это важно для шестерён и подвижных деталей. POM-C имеет лучшую химическую стойкость и чуть меньшее тепловое расширение. На практике большинство цехов не беспокоятся об этом, если применение не граничит с конкретным свойством. ### Обработка POM — оптимальные параметры POM прощает ошибки. Можно получить приличный результат при широком диапазоне параметров. Вот что хорошо работает в нашем цеху: | Операция | Скорость (м/мин) | Подача | Глубина резания | Примечания | Черновая (концевая фреза) | 300–500 | 0.15–0.30 мм/зуб | 2–5 мм | 2-лопастная твердосплавная. Агрессивно — POM режется быстро. | Чистовая (концевая фреза) | 500–800 | 0.08–0.15 мм/зуб | 0.2–0.5 мм | Острый инструмент, лёгкий проход. Полированная поверхность при высокой скорости. | Сверление (φ6–12 мм) | 50–100 | 0.10–0.20 мм/об | — | Цикл шаговой подачей для глубоких отверстий (>3xD). Стандартная заточка сверла подходит. | Нарезание резьбы | 20–40 | — | — | Используйте 2-лопастные спиральные метчики. Резьбоформирующие метчики работают хорошо. | Точение (наружный диаметр) | 200–400 | 0.10–0.25 мм/об | 1–3 мм | Острый резец, полированная передняя поверхность для хорошей отделки. Тепловое расширение POM Коэффициент теплового расширения POM примерно в 10 раз больше, чем у стали (110 vs 11 мкм/м·°C). Если вы удерживаете допуски ±0.02 мм, одно только тепло от обработки может вызвать изменение размера на 0.05–0.1 мм. Используйте обдув воздухом или туманную СОЖ, делайте лёгкие чистовые проходы и дайте детали остыть перед финальным измерением. ### Влага — не большая проблема POM поглощает очень мало влаги (0.2% при насыщении). Размерное изменение от влаги незначимо для большинства применений. Вам не нужно сушить POM перед обработкой, если только вы не работаете к очень жёстким допускам (<0.01 мм) в условиях высокой влажности. Даже в этом случае эффект мал по сравнению с тепловым расширением. ## PEEK — когда он стоит своих денег PEEK — это суперкар инженерных пластиков. Он делает то, чего не может ни один другой полимер: непрерывное использование при 260°C, прочность на разрыв приближается к алюминию, химическая стойкость почти ко всему и биосовместимость для медицинских имплантатов. Он также стоит как суперкар относительно других пластиков. ### Когда действительно использовать PEEK | Применение | Почему PEEK, а не что-то другое | Авиакосмические конструкционные кронштейны | Должны выдерживать 200°C+ при заданной прочности. POM и Нейлон не справятся. Экономия веса vs алюминий — 40–50%. | Медицинские / хирургические имплантаты | Биосовместим, стерилизуем (автоклав), рентгенопрозрачен. Ничто другое не закрывает все три требования. | Обработка полупроводниковых пластин | Должен выдерживать химикаты плазменного травления и высокую температуру. PTFE недостаточно прочен конструктивно. | Нефтегазовое оборудование | Высокое давление, высокая температура, воздействие сероводорода. PEEK выдерживает там, где POM деградирует. | Подшипники в высокотемпературных условиях | POM размягчается выше 85°C. PEEK сохраняет прочность до 260°C. Не выбирайте PEEK по умолчанию Мы регулярно видим чертежи с указанием PEEK, где POM подошёл бы без проблем. Обоснование обычно: «мы хотим лучшее». Так не работает выбор материала. PEEK стоит в 10–15 раз больше за килограмм и обрабатывается в 3–4 раза медленнее. Если применение не требует высокой температуры, химической стойкости сверх возможностей POM или биосовместимости — вы переплачиваете. Посчитайте перед указанием. ### Обработка PEEK — трудности и решения PEEK полукристаллический и абразивный. Он тупит инструмент быстрее, чем можно было бы ожидать от «пластика». Вот что нужно знать: | Операция | Скорость (м/мин) | Подача | Глубина резания | Примечания | Черновая (концевая фреза) | 150–250 | 0.08–0.15 мм/зуб | 1–3 мм | Твёрдый сплав без покрытия OK для коротких серий. Алмазное покрытие для производства. | Чистовая (концевая фреза) | 200–350 | 0.05–0.10 мм/зуб | 0.1–0.3 мм | Острый инструмент критичен. Тупой = расслоение поверхности. | Сверление | 40–80 | 0.05–0.12 мм/об | — | Цикл шаговой подачей обязателен. Стружка PEEK тянущаяся и забивает канавки. | Точение | 150–250 | 0.08–0.15 мм/об | 0.5–2 мм | Используйте острые чистовые пластины с полированной передней поверхностью. Износ инструмента — это реальность Инструменты из твёрдого сплава без покрытия служат около 30–60 минут резания на PEEK до заметного износа по задней поверхности. Инструменты с алмазным покрытием служат в 5–10 раз дольше. Если вы обрабатываете партию из 50+ деталей PEEK, алмазный инструмент окупает себя. Для разового прототипа твёрдый сплав без покрытия подходит — просто проверяйте износ чаще. ### Теплоотвод при работе с PEEK PEEK имеет низкую теплопроводность (0.25 Вт/мК — примерно 1/700 от алюминия). Тепло, генерируемое на режущей кромке, остаётся сконцентрированным в малой зоне. Это вызывает две проблемы: локальное тепловое расширение (влияющее на размерную точность) и потенциальную термическую деградацию поверхности (материал может начать размягчаться или обесцвечиваться выше 340°C). Решение: Используйте обдув воздухом или минимальную туманную СОЖ. Обильная подача СОЖ для PEEK обычно не рекомендуется, так как может вызвать растрескивание от теплового удара. Обдув воздухом удаляет стружку и охлаждает зону резания без риска теплового удара. Держите скорости резания умеренными — не пытайтесь обрабатывать PEEK на скоростях POM. ### Сушка PEEK перед обработкой PEEK поглощает некоторое количество влаги (0.5% при равновесии). Для большинства операций по обработке это некритично, но для высокотемпературных применений или авиакосмических деталей с жёсткими допусками высушите материал: 120–150°C в течение 3–4 часов в конвекционной печи. Храните в пакете с силикагелем, если не обрабатываете сразу после сушки. ## Нейлон (PA6 / PA66) — проблема влажности Нейлон вязкий, износостойкий и стоит дешевле POM. Проблема — вода. Нейлон поглощает влагу как губка — до 2.5% по весу при 50% относительной влажности. Это вызывает размерное разбухание (до 0.3% линейное), снижение жёсткости до 50% и резко изменяет поведение при обработке. Если вы не учтёте влажность, ваши детали будут неправильного размера. ### Влияние влажности на свойства нейлона | Состояние | Влага % | Размерное изменение | Прочность на разрыв | Жёсткость | При получении (сухое хранение) | 0.2–0.5% | Близко к номиналу | 80 МПа | Высокая (сухой и жёсткий) | После сушки в печи | <0.1% | Минимальное | 80–85 МПа | Наивысшая | Равновесие при 50% RH | 1.5–2.5% | +0.2–0.3% линейное | 55–65 МПа | На 30–50% ниже | Насыщенный (погружение) | 8–10% | +1.0–1.5% линейное | 40–50 МПа | На 60–70% ниже ### Сушка нейлона — делайте правильно Для любой детали с допусками жёстче ±0.1 мм просушите нейлон перед обработкой. Стандартная процедура: | Шаг | Подробности | Температура сушки | 80–100°C для PA6/PA66. НЕ превышайте 120°C — нейлон окисляется и обесцвечивается. | Время сушки | 4–8 часов для прутка/блока до 50 мм. Более крупные сечения — дольше (12–24 часа). | Проверка | Вес должен перестать уменьшаться. Сравните с полностью сухим весом по спецификации поставщика. | Обрабатывайте немедленно | Нейлон быстро впитывает влагу обратно. Обрабатывайте в течение 4–6 часов после извлечения из печи. Храните завёрнутым в плёнку между операциями. | Финальный размер | Если деталь будет работать во влажной среде, рассмотрите обработку с небольшим недовыпуском для учёта равновесного влагопоглощения. Проектируйте с учётом влажности Если ваша деталь из нейлона работает во влажной среде (под водой, мойка, на улице), она РАЗБУХНЕТ. Не боритесь с этим — проектируйте под это. Либо обрабатывайте деталь в сухом состоянии и примите, что она вырастет до равновесных размеров в эксплуатации, либо предварительно кондиционируйте материал до ожидаемой рабочей влажности перед обработкой. Второй подход даёт более предсказуемые финальные размеры. ### Обработка нейлона | Операция | Скорость (м/мин) | Подача | Глубина резания | Примечания | Черновая | 200–400 | 0.12–0.25 мм/зуб | 2–4 мм | Острая 2-лопастная твердосплавная. Нейлон режется быстро, но легко плавится. | Чистовая | 300–600 | 0.06–0.12 мм/зуб | 0.2–0.5 мм | Лёгкие проходы. Плавление — основной риск. | Сверление | 40–80 | 0.08–0.15 мм/об | — | Цикл шаговой подачей. Нейлон повторно сваривает стружку, если не удалять. Нейлон плавится, не режется чисто Если видите волокнистую, пушистую стружку и вязкую шероховатость поверхности — вы генерируете слишком много тепла. Снизьте скорость или увеличьте подачу для правильного стружкообразования. Обдув воздухом помогает. У нейлона низкая температура плавления (~220°C) и плохая теплопроводность — тепло накапливается быстро. ### Нейлон 6 vs Нейлон 66 vs Литьевой нейлон (MC) | Свойство | PA6 | PA66 | MC Нейлон (литьевой) | Температура плавления | 220°C | 260°C | Н/Д (литьёвой из мономера) | Макс. рабочая температура | 80–100°C | 120°C | 100–120°C | Влагопоглощение | Выше (~2.7%) | Умеренное (~2.5%) | Ниже (~1.5%) | Жёсткость | Ниже | Выше | Умеренная | Доступность | Пруток, лист, труба | Пруток, лист, труба | В основном крупные трубы и листы | Лучше для | Общего назначения | Высокой температуры | Крупных деталей, подшипников ## PTFE (Teflon) — обращаться осторожно PTFE имеет самый низкий коэффициент трения из всех твёрдых материалов (0.05–0.10) и стойкость практически ко всем химикатам. Это хорошие новости. Плохие: он мягкий (прочность на разрыв 25–35 МПа), ползёт под любой постоянной нагрузкой, деформируется при давлении зажима и крайне сложен в обработке до жёстких допусков. Если нужна CNC точность — PTFE обычно неправильный выбор. ### Проблема деформации Скорость ползучести (холодное течение) PTFE в 100–1000 раз выше, чем у POM или PEEK. Что это значит на практике: если зажать деталь PTFE в тисках, она деформируется. Отпустите — деталь не пружинит обратно, остаётся деформированной. Обработать до ±0.05 мм уже на пределе. ±0.01 мм — нереалистично. ### Как зафиксировать PTFE для обработки | Техника | Когда использовать | Подробности | Мягкие кулачки с широкой площадкой контакта | Общее фрезерование | Используйте мягкие кулачки из алюминия, обработанные под профиль детали. Максимальная площадь контакта минимизирует локальное давление. | Двусторонний скотч + вакуум | Тонкие листы, торцевое фрезерование | Приклейте лист к плоской плите. Работает для элементов только с одной стороны. | Низкое давление закрепления | Любой критический элемент | Используйте минимальную силу закрепления, обеспечивающую надёжное удержание детали. Тестируйте на обрезках. | PTFE с наполнителем | Когда нужна лучшая обрабатываемость | PTFE, наполненный стекловолокном, углеродом или бронзой, значительно жёстче и легче в обработке. Ущерб для химической стойкости и чистоты. ### Обработка PTFE | Операция | Скорость (м/мин) | Подача | Примечания | Черновая | 150–300 | 0.10–0.20 мм/зуб | Острые инструменты, лёгкие проходы. PTFE вязкий — стружка налипает на инструмент. | Чистовая | 200–400 | 0.05–0.10 мм/зуб | Нулевой или чуть отрицательный передний угол помогает резать чисто, а не выталкивать. | Сверление | 30–60 | 0.05–0.10 мм/об | Цикл шаговой подачей каждые 1–2 мм. PTFE захватывает сверло и удлиняет отверстие. Предупреждение о здоровье при работе с PTFE При нагревании PTFE выше 350°C (что может произойти на режущей кромке при тупом инструменте или чрезмерной скорости) он разлагается и выделяет пары, вызывающие полимерную лихорадку (гриппоподобные симптомы). Используйте острые инструменты, умеренные скорости и хорошую вентиляцию. Это реальный риск, не теоретический. Рассмотрите литые заготовки вместо CNC Для уплотнений, прокладок и простых профилей обычно дешевле и точнее заказать PTFE методом компрессионного формования с приближением к чистовым размерам. ЧПУ-обработка PTFE — крайний случай. Обсудите с поставщиком литые заготовки — получите лучшие детали при меньшей стоимости. ## Типичные ошибки Большинство из этих мы совершали сами. Учитесь на нашем опыте. | Ошибка | Последствия | Решение | Указание PEEK, когда хватает POM | 10–15x стоимость материала, 3–4x увеличение времени обработки, без выигрыша в характеристиках | Проверьте фактические требования по температуре, химии и нагрузке. POM справляется с большинством механических деталей при комнатной температуре. | Обработка нейлона без сушки | Размеры детали меняются на 0.2–0.3% при поглощении влаги. Жёсткие допуски теряются в течение дней. | Сушите при 80–100°C 4–8 часов. Обрабатывайте в течение 4–6 часов после извлечения из печи. | Использование обильной СОЖ для PEEK или PC | Тепловой удар может вызвать микротрещины на PEEK. PC может получить трещины от напряжения. Ни один из них не выигрывает от обильной СОЖ. | Используйте обдув воздухом по умолчанию для всех инженерных пластиков. | Зажим PTFE в обычных тисках | Деформация детали под давлением кулачков. Размерная точность потеряна. Следы от кулачков на поверхности. | Используйте мягкие кулачки с широкой площадкой контакта. Минимальное усилие зажима. Рассмотрите литые заготовки. | Работа тупыми инструментами на пластиках | Нагрев вызывает плавление, плохую шероховатость поверхности, размерные ошибки. POM становится вязким, нейлон приваривает стружку обратно на деталь. | Меняйте инструмент при первых признаках износа. Пластики не прощают тупых режущих кромок. | Измерение деталей пока они горячие | Тепловое расширение даёт ложные показания. Деталь POM размером 50.00 мм сразу после обработки может быть 49.95 мм при комнатной температуре. | Дайте деталям остыть до комнатной температуры (20–25°C) перед финальным контролем. Для жёстких допусков ждите 30–60 минут. | Использование 4-лопастных фрез для нейлона или UHMW | Канавки забиваются стружкой, плохая шероховатость, возможная поломка инструмента. | Используйте 2-лопастные концевые фрезы для лучшей эвакуации стружки. | Нев учёт теплового расширения в проектировании | Пластики расширяются в 5–10 раз больше стали на градус. Деталь POM длиной 100 мм меняется на 0.1 мм при изменении температуры на 10°C. | Если рабочая температура отличается от температуры обработки более чем на 20°C, рассчитайте размерное изменение и скомпенсируйте в конструкции. Краткий справочник допусков по пластикам POM: реалистично до ±0.02 мм при аккуратности. Нейлон (сухой): ±0.03–0.05 мм. PEEK: ±0.02–0.03 мм. PEI: ±0.03 мм. PC: ±0.03–0.05 мм. PTFE: ±0.1 мм в лучшем случае. UHMW: ±0.1–0.2 мм. Жёстче этих диапазонов — напрашиваетесь на проблемы при стабильном производстве.