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聚四氟乙烯(PTFE)具有切削力小、导热系数低、热膨胀系数高、熔点低等特点。本文所讨论的PTFE薄壁件具有薄壁结构、薄壁厚度、各种沟槽、倒角等结构。在车削加工过程中容易受到热变形的影响,给尺寸和形位公差的精度控制带来不确定因素。滑动环是xxsar伺服平台滚动轴上的一个典型零件,用于密封滚动轴壳体与U型架之间的转台轴承。为了大限度地减少密封时的滑动摩擦,滑环采用片式开槽结构。考虑到摩擦等因素,本设计采用聚四氟乙烯为原料。
聚四氟乙烯零件结构与加工特性主要有:
(1)片式结构。零件外径153mm,总厚度仅为2.5+0.08 0mm,可见该零件加工时难以夹持。
(2)结构特征多。为了减少接触面积从而减小滑动摩擦等因素,设计了众多的槽(矩形、V形)、倒角等,且特征尺寸较小,其两端面一端为矩形沟槽及内台阶,另一端为V形沟槽,到内孔、外圆边缘均为0.5mm,厚度薄处约0.5mm,在材料易变形的情况下更是增加了零件加工难度。
(3)非金属材料对温度敏感。在常温下,聚四氟乙烯材料的线膨胀系数约为(1/℃),车削时产生热量会导致变形,恢复常温时出现超差。
(4)非金属材料易变形且精度要求高。
PTFE纤维的性能
1、耐化学性
PTFE分子中的“C—F”键具有的键能,分子链呈螺旋形构象,且为非极性和结晶结构,使得PTFE具有极的耐化学性。除元素氟和强氟化介质(如三氟化氯)、熔融碱金属以及300℃的氢氧化钠以外,PTFE几乎不受任何化学试剂的腐蚀,所有的强酸、强碱、强氧化剂、盐类对PTFE均无影响,甚至在王水中煮沸,其质量和性能也都没有任何变化。对于有机化合物,除了芳烃和卤化胺类对其有轻微的溶胀外,其他有机溶剂对PTFE都没有影响,所以被誉为“塑料王”。
2、热学性能
PTFE具有极的耐高低温性能 ,可长时间在-190~260℃的温度范围内使用,不但能够承受高达290℃的瞬间高温 ,而且在-260℃的低温下不发脆 ,还可保持一定的挠曲性。因此在一些恶劣的环境下,经常用到 PTFE制品。
3、力学性能
由于PTFE分子链为非极性,其大分子间相互吸引力很小;加之分子链为无支链的高钢性链,缠结很小,导致PTFE力学性能不佳。PTFE在负荷长期作用下,蠕变较大,易发生冷流现象。但其耐疲劳性,一般不会出现性的疲劳破坏。除上述性能外,PTFE还具有良好的阻燃性能,的润滑性 、拒水性和电绝缘性能,抵御紫外线性能等。
聚四氟乙烯PTFE纤维在高温烟气过滤方面有着重要的作用。采用 聚四氟乙烯PTFE纤维或PTFE纤维同其他耐高温纤维混合,可制成高温复合过滤毡,该滤料具有很好的耐腐蚀、耐高温、耐摩擦等性能,适用于高温、高湿、高黏性粉尘行业或带有酸碱性、腐蚀性化学气体的工业烟尘净化,是其他过滤材料所无法比拟的。目前安徽元琛环保科技股份有限公司研制的PTFE纤维复合针刺毡滤料已应用于垃圾焚化炉、化工 、冶炼等行业的烟气除尘。
聚四氟乙烯PTFE材料具有的耐腐蚀、耐老化、低摩擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好的特性使其非常适合应用于制造耐腐蚀要求高,使用温度100℃的密封件。如机器、热交换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件,玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件,轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。
PTFE材料固有的低损耗与小介电常数使其可做成漆包线,以用于微型电机、热电偶、控制装置等;PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想绝缘材料,也是航空航天等工业电子部件不可缺少的材料之一;
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