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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、、、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。
聚四氟乙烯（Teflon或PTFE），俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。
基本信息
中文名称
聚四氟乙烯
外文名称
polytetrafluoroethylene
英文简称
PTFE
分子式
(C2F4)n
分子量
100.015612
熔点
327℃
密 度
2200kg/m3
安全性描述
S24/25
危险性描述
R41
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。
是由四氟乙烯经调聚反应而得到的分散聚四氟乙烯微粉。平均粒径小于5μm，比表面大于10m2/g，摩擦系数0.06～0.07，润滑性好，能很好地分散在许多材料中。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。其溶剂分散液还可作脱模剂。聚四氟乙烯微粉，主要是做添加剂使用。可以添加到其他塑料，油墨，润滑剂，涂料，或者直接当润滑剂使用。
绝缘类
1.电线电缆的C级绝缘材料；2.双水内冷汽轮发电机定子和转子引水管和热电偶的护套；3.高频、超高频通讯设备和雷达的微波绝缘材料；4.印刷线路基板及马达、变压器（含气体变压器）绝缘材料；5.空调、电子炉、各种加热器及六氟化硫断路器的绝缘材料
一、聚四氟乙烯油封材质优点
聚四氟乙烯(PTFE)又名或塑料王，是四氟乙烯单体的共聚物，它具有下列优点：
(1)化学稳定性：几乎所有的化学抗性，强酸、强碱或强氧化剂及溶剂等对它均不起作用。
(2)热稳定性：裂解温度在400℃以上。因此，聚四氟乙烯能够在-200℃～300℃温度范围内正常工作。
(3)减摩性：聚四氟乙烯材料磨擦系数极低，仅0.02，是橡胶的1/40。
(4)自润滑性：聚四氟乙烯材料表面具有突出的自润滑性，几乎所有粘性物质均不能粘附到它的表面上去。
二、聚四氟乙烯油封填充改性
纯聚四氟乙烯不耐磨，要使它具有实用性，必需对它填充改性处理。我们采用二种方法：一种是无机物填充改性，在聚四氟乙烯里加入玻璃纤维、碳素纤维、石墨、二硫化钼等。另一种是物填充改性，在聚四氟乙烯里加入聚苯脂、聚苯硫醚等(适用于净水、食品，品密封)。通过填充改性使聚四氟乙烯耐磨性能提高了2000倍，又增加了钢性、导热性，使油封达到高寿命要求。
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