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、、、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，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。
用途：适用于加工各种特殊要求的板，棒等。不仅能加工复杂的四氟制品，还能适用于大板材的模压成型，等压模压成型，自动模压成型，以及精密柱塞挤出成型。PTFE造粒料有利于自动化加工，可以缩短成品的加工周期。
又称低分子量聚四氟乙烯微粉，或聚四氟乙烯超细粉，或聚四氟乙烯蜡，为白色微粉状树脂，是由四氟乙烯经调聚反应得到的分散液再经凝聚、洗涤、干燥而制得，具有优良的耐热性、耐候性、耐寒性、低摩擦性、不粘性、化学稳定性和电绝缘性能等优异性能。另外由于其平均粒径小，所以具有很好的分散性，均匀地与其他材料共混。
悬浮聚四氟乙烯树脂
悬浮聚四氟乙烯树脂为白色颗粒。具有优异的化学稳定性，的电气性能和低摩擦系数等优异的物理性能。
用途:适用于加工清洁度要求较高板、棒、膜等制品,加工普通模压制品,模压加工小制品、异型制品。
悬浮聚四氟乙烯造粒料树脂
悬浮聚四氟乙烯造粒料树脂为白色颗粒，流动性好，具有优异的电性能，化学稳定性和低摩擦系数。
悬浮聚四氟乙烯预烧结树脂为白色颗粒，熔点327℃，具有良好的流动性，低摩擦系数，优良的热稳定性及突出的化学稳定性。
聚四氟乙烯微粉可以单作固体使用，也可以作为塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。与塑料或橡胶混合时可用各种典型的粉末加工方法，如共混等，加入量为5～20%，在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉，可降低摩擦系数，只要加百分之几，就可提高润滑油的寿命。其溶剂分散液还可作脱模剂。
悬浮聚四氟乙烯造粒料树脂为白色颗粒，流动性好，具有优异的电性能，化学稳定性和低摩擦系数。
用途：适用于加工各种特殊要求的板，棒等。不仅能加工复杂的四氟制品，还能适用于大板材的模压成型，等压模压成型，自动模压成型，以及精密柱塞挤出成型。PTFE造粒料有利于自动化加工，可以缩短成品的加工周期。
，又称低分子量聚四氟乙烯微粉，或聚四氟乙烯超细粉，或聚四氟乙烯蜡，为白色微粉状树脂，是由四氟乙烯经调聚反应得到的分散液再经凝聚、洗涤、干燥而制得，具有优良的耐热性、耐候性、耐寒性、低摩擦性、不粘性、化学稳定性和电绝缘性能等优异性能。另外由于其平均粒径小，所以具有很好的分散性，均匀地与其他材料共混。
用途：聚四氟乙烯微粉可以单作固体使用，也可以作为塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。与塑料或橡胶混合时可用各种典型的粉末加工方法，如共混等，加入量为5～20%，在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉，可降低摩擦系数，只要加百分之几，就可提高润滑油的寿命。其溶剂分散液还可作脱模剂。
悬浮聚四氟乙烯预烧结树脂
悬浮聚四氟乙烯预烧结树脂为白色颗粒，熔点327℃，具有良好的流动性，低摩擦系数，优良的热稳定性及突出的化学稳定性。
用途：适用于连续化生产各种规格的挤压或推压管、棒等聚四氟乙烯制品。
悬浮聚四氟乙烯细颗粒树脂
悬浮聚四氟乙烯细颗粒树脂为白色粉状颗粒。具有优异的化学稳定性，的电气性能和低摩擦系数等的物理性能。
用途：适用于加工普通模压制品，适用于加工一般填充制品，适用于模压成型的车削薄膜、车削板等致密制品，适用于加工高强度模压制品。
聚四氟乙烯管是使用高质量的柱塞工挤出管，采用特殊加工工艺，使钢管和塑料管紧密结合，能承受正压1.6Mpa，负压：77Kpa；可在－60℃～+260℃内正常使用，具有可靠优良的耐腐蚀性。输送高温下的强腐蚀性气、液体，这是其它管道所不能代替的。
聚四氟乙烯管用途导线绝缘护套，腐蚀性流体介质管道、各种高频率下使用的电绝缘零件等。
聚四氟乙烯管特点
聚四氟乙烯(PTFE)具有极优的化学稳定性，能耐所有强酸、强碱、强氧化剂，与各种溶剂也不发生作用。PTFE使用温度范围较广，常压下可以长期应用于-180℃~250℃，在250℃高温下处理1000h后，其力学性能变化很小。PTFE具有很低的摩擦因数，是一种良好的减摩，自润滑材料，其静摩擦系数小于动摩擦系数，因此用以制作轴承有启动阻力小，运转平滑的优点。由于PTFE性，耐热及不吸水，因此又是一种优良的电绝缘材料。还具有优良的耐老化性，不黏性及不燃性。
聚四氟乙烯制成的棒材、管材、薄膜、轴承、垫圈、阀门等各种异型材和零件，广泛应用于机械、化工、、电气电子、国防工业、科技、卫生及电绝缘等领域。
聚四氟乙烯管特点：
聚四氟乙烯模压管(PTFE)具有极优的化学稳定性，能耐所有强酸、强碱、强氧化剂，与各种溶剂也不发生作用。PTFE使用温度范围较广，常压下可以长期应用于-180℃~250℃，在250℃高温下处理1000h后，其力学性能变化很小。PTFE具有很低的摩擦因数，是一种良好的减摩，自润滑材料，其静摩擦系数小于动摩擦系数，因此用以制作轴承有启动阻力小，运转平滑的优点。由于PTFE性，耐热及不吸水，因此又是一种优良的电绝缘材料。还具有优良的耐老化性，不黏性及不燃性。
聚四氟乙烯管，广泛应用于机械、化工、、电气电子、国防工业、科技、卫生及电绝缘等领域。
聚四氟乙烯超细粉是由四氟乙烯经调聚反应而得到的分散。可用作塑料、橡胶、油墨、涂料、润滑油脂的防黏、减摩、阻燃添加剂。
特性能：
产品纯度，分子量1万以下，粒径在0.5-15μm的PTFE微粉系列，不仅保持着聚四氟乙烯原有的所有优良性能，还具有许多特的性能：如无自凝聚性、无静电效应、相溶性好、分子量低、分散性好、自润滑性高、摩擦系数降低明显等等。
用途：
聚四氟乙超细微粉可以单作固体使用，也可以作为塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。与塑料或橡胶混合时可用各种典型的粉末加工方法，如共混等，加入量为5～20%，在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉，可降低摩擦系数，只要加百分之几，就可提高润滑油的寿命。
聚四氟乙烯具有一系列优异的性能：200~260度高温下长期使用，耐低温还是软在100度；耐腐蚀性水和各种溶剂；耐候塑料的老化寿命；高润滑--塑料摩擦系数小，不粘有小表面张力在固体材料不坚持任何材料。
无，生理惰性；优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料。聚四氟乙烯材料广泛应用于国防军工、原子能、石油、无线电、电力机械、化工等重要行业。主要产品：聚四氟乙烯棒材、管材、板材、旋板。聚四氟乙烯四氟乙烯聚合物。英文缩写是聚四氟乙烯。
虽然碳碳键和碳-氟键的全氟化碳是需要吸收能量的346.94和484.88kj/mol分别聚四氟乙烯可以产生只有能量171.38kj聚四氟乙烯1摩尔。所以在热解，聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。
聚四氟乙烯在260,370和420℃时失重率每小时分别为1×10-4，4x10-3和9×10-2。可以看出，聚四氟乙烯在260可以长期使用。由于高温热解，有副产品，fluorophobe和也产生，所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触。
机械性能的摩擦系数很小，只有1/5的聚乙烯，这是氟碳表面的重要特征。由于氟碳链分子间作用力极低，PTFE不粘。聚四氟乙烯在较宽的温度范围内196～260度具有优异的力学性能，氟碳聚合物的特点之一是在低温下保持脆性。
高能辐射降解聚四氟乙烯的耐辐射性能明显降低，聚合物的电性能和力学性能明显下降。聚四氟乙烯是由自由基聚合制备四氟乙烯。工业聚合是在大量水中进行，以分散反应热和控制温度。
聚合温度为40～80，压力为3～26kg／kg，可用无机硫酸盐、过氧化物作引发剂，也可采用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合放热171.38kj。分散聚合需要perfluorotype添加表面活性剂，如全氟辛酸及其盐类。
聚四氟乙烯生料带（PTFE生料带）是一种耐腐蚀、耐高温的优良密封材料，可用于水管、腐蚀性流体输送管材、蒸气管路接头的密封材料。
生产工艺及特性
又称密封带，止泄带。是由聚四氟乙烯分散树脂经糊状挤出、压延而成的不含任何添加剂的带状制品。呈白色、表面光滑，质地均匀，具有优异的耐热性、耐腐蚀性，并且自粘性、贴合性好，有很好的密封性。可广泛用于纯氧、煤气、强氧化剂、强腐蚀性介质和高温蒸汽等管道螺纹丝口密封以及泵、阀、设备形状复杂的填充密封。
聚四氟乙烯生料带具有很多优良的性能。诸如很低的摩擦系数、不粘的表面性、宽广的使用温度范围-180℃-260℃、优良的耐老化及耐化学腐蚀性能等等。
膨体聚四氟乙烯生料带采用聚四氟乙烯作原料，它具有微细长纤维和节组成的网状膨体结构。膨体聚四氟乙烯生料带并具有韧性好、纵向强度高、横向易于变形的特点。它是盘更及螺纹上密封的理想材料。但它不能在与高浓度氧气或液氧相接触的场合使用。膨体聚四氟乙烯生料带主要用作盘更及螺纹口密封。
聚四氟乙烯生料带性质：
化学
绝缘性：不受环境及频率的影响，体积电阻可达1018欧姆·厘米，介质损耗小，击穿电压高。
耐高低温性：对温度的影响变化不大，温域范围广，可使用温度-190~260℃。
自润滑性：具有塑料中小的摩擦系数，是理想的无油润滑材料。
表面不粘性：已知的固体材料都不能粘附在表面上，是一种表面能小的固体材料。
耐大气老化性，耐辐照性能和较低的渗透性：长期暴露于大气中，表面及性能保持不变。
不燃性：限氧指数在90以下。
物理
聚四氟乙烯的机械性质较软。具有非常低的表面能。
现实际应用中，许多用液态生料带取代固体生料带，液态生料在管路螺纹密封剂具有粘接强度高、密封性好、耐腐蚀、耐高温、耐老化等特点.精密过滤装置，安装，是目前的螺纹密封剂。
聚四氟乙烯生料带应用广泛用于消防、造船、气、自来水、仪表、空调、气管、油管、液压管等工业民用管路螺纹密封与锁固。
聚四氟乙烯[PTFE,F4]是当今世界上耐腐蚀性能材料之一，因此得塑料王之美称。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。商品名为“特氟隆”。聚四氟乙烯的基本结构为.-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-.聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和溶剂的,它本身对人没有性，但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致作用。能在+250℃至-180℃的温度下长期工作，除熔融和液氟外，能耐其它一切化学品用作工程塑料.
聚乙烯:简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。具有优良的耐低温性能(使用温度可达-70～-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。
简写：nCH2=CH2→
分为高压法、低压法、中压法三种。高压法用来生产低密度聚乙烯
聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。
聚乙烯的种类
（1）LDPE：低密度聚乙烯、高压聚乙烯
（2）LLDPE：线形低密度聚乙烯
（3）MDPE：中密度聚乙烯、树脂
（4）HDPE：度聚乙烯、低压聚乙烯
（5）UHMWPE：超高分子量聚乙烯
（6）改性聚乙烯：CPE、交联聚乙烯（PEX）
