亚克力与聚碳酸酯加工：主要区别和选择正确的材料

发布于2022年11月16日

之前于 2022 年 11 月 16 日在 fastradius.com 上发布

亚克力，也称为有机玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)，和聚碳酸酯都是轻质透明塑料，适合通过 CNC 加工制造零件。亚克力以其强度和透明度而闻名，使其成为标准玻璃的绝佳替代品，而聚碳酸酯非常坚韧且耐冲击，非常适合需要透明度和更高耐用性的应用，例如安全玻璃。

虽然丙烯酸和聚碳酸酯在许多方面相似，但这两种常见材料之间存在一些重要差异，这些差异可能使一种材料比另一种材料更适合特定应用，或影响加工过程，从而影响交货时间和成本。在本文中，我们将介绍您需要了解的有关加工丙烯酸和聚碳酸酯的知识，以便您可以为您的项目选择最佳的制造选项，并创建适合您选择的材料的设计。

加工亚克力和聚碳酸酯：您需要了解的内容

在加工亚克力时，铸造亚克力通常比挤压亚克力更好，因为后者在加工过程中更容易破裂或碎裂。这意味着有时需要仔细选择刀具路径策略以避免零件碎裂。此外，由于丙烯酸树脂不太耐热，因此必须使用锋利的切削工具才能获得光滑的表面光洁度。丙烯酸的低熔点意味着在加工过程中还需要使用比其他塑料更低的切削进给率，因为更高的进给率会产生更多的摩擦和热量，并可能损坏零件。如有必要，亚克力可在加工前保存在冰箱中，以确保其尽可能保持凉爽。

聚碳酸酯具有韧性和抗冲击性，更适合机械加工，特别适合数控铣削。然而，在加工聚碳酸酯时，切削工具的锋利度仍然很重要，因为如果加工过程中产生过多热量，聚碳酸酯板可能会熔化。由于聚碳酸酯比丙烯酸树脂更不易碎裂，因此它往往更容易加工，并且允许使用更标准的刀具路径策略。此外，由于有更高的温度工作范围，因此可以使用更积极的策略，导致问题的可能性更小，从而可能节省时间和金钱。

丙烯酸和聚碳酸酯的应用

丙烯酸和聚碳酸酯都重量轻，可加工，并且具有独特的特性，使其适合跨行业的一系列应用。

亚克力是汽车、建筑和航空航天工业中流行的材料，通常用于干燥箱、镜头、辐射防护罩和干燥器等物品。此外，它的透明度、强度和高抗冲击性使其成为玻璃的绝佳替代品，您可以发现它通常用于温室、水族馆、玻璃容器、安全屏障等。

与丙烯酸一样，聚碳酸酯在汽车、航空航天和建筑行业中很受欢迎，但其耐热性和强大的尺寸稳定性使其在医疗行业中非常受欢迎，因为聚碳酸酯部件可以承受有限的高压灭菌器和辐照灭菌。在其更常见的应用中，聚碳酸酯通常用于购买点零售展示、面罩、建筑特征、透明歧管、防弹窗等等。

使用亚克力制作零件的优点和缺点

亚克力具有一系列积极的属性，包括：

• 透明度：  亚克力可以允许高达 92% 的光线穿过，使其比某些等级的玻璃和大多数其他热塑性塑料更透明。它也可以在不牺牲透明度的情况下进行着色，尽管也可以制造更多不透明的丙烯酸部件。
• 强度：  亚克力比玻璃更坚固、更耐冲击。大多数等级的亚克力的强度是玻璃的四到八倍。
• 环境耐受性：  亚克力天然具有耐刮擦、耐风化和耐紫外线辐射的特性，非常适合户外应用。
• 耐化学性：  亚克力耐多种化学物质，包括碱、洗涤剂、清洁剂和稀无机酸。
• 吸湿性：  亚克力吸湿性低，因此在户外应用中使用时可以保持其尺寸。
• 与涂层的兼容性：  亚克力部件可以涂有抗静电层、硬涂层或防眩层，以提高其表面质量、延长其使用寿命并确保满足特定要求。
• 负担能力：  尽管丙烯酸树脂具有强度、耐用性和透明度，但其制造和加工成本仍然相对较低。相比之下，聚碳酸酯的价格大约高出 35 - 40%。
• 颜色：  亚克力有多种颜色可供选择。

CNC 加工亚克力并非没有缺点。如前所述，亚克力比聚碳酸酯更容易破裂和碎裂，而且加工起来稍微困难一些，因为它会失去结构完整性并在超过 160°C 的温度下开始熔化。在设计用于 CNC 加工的亚克力零件时，您需要记住相对较低的熔点，因为它使材料在制造过程中更容易变形。为了避免熔化风险并实现高质量的表面光洁度，使用适当的进给速度和道次深度至关重要。同样，为了减少颤动并实现高质量切割，亚克力零件应使用短槽长度和切削深度约为钻头直径一半的刀具进行加工。

您产品的预期用途也将决定亚克力是否是您项目的最佳选择。例如，丙烯酸树脂的极高生物相容性使其成为骨植入物、假牙或其他皮肤接触应用的良好选择；同样，它的耐候性、耐紫外线辐射性和耐刮擦性使其非常适合户外使用的部件。另一方面，亚克力可能不是暴露在高温环境（例如洗碗机或微波炉）的食品容器的最佳选择，因为亚克力部件只能在 149°F (65°C) 的温度下保持其尺寸，此时它们会开始软化。 

零件使用聚碳酸酯的优点和缺点

使用聚碳酸酯的优点包括：

• 透明度：  聚碳酸酯是一种天然透明的热塑性塑料，可以像玻璃一样有效地透光，使其成为镜片、照明和防弹玻璃的理想选择。与丙烯酸一样，聚碳酸酯可以在不牺牲透明度的情况下进行着色。
• 品种：  市场上有多种聚碳酸酯配方，包括玻璃填充和符合 FDA 标准的变体，因此您很可能能够找到一种满足您项目需求的产品。
• 强度和抗冲击性：  聚碳酸酯的拉伸强度约为玻璃的 200 倍，并且具有很高的抗冲击性。因此，它经常用于防弹玻璃和防护装备。
• 收缩率和尺寸稳定性：  聚碳酸酯在大多数条件下都能保持其尺寸，并且收缩率较低，为 0.6 – 0.9%。
• 环境耐受性：  聚碳酸酯天然能够抵抗紫外线辐射，并且可以承受不同的湿度水平和波动的温度，这使其成为户外应用和眼镜的出色材料。
• 耐化学性：  聚碳酸酯可耐受多种化学品，包括稀酸、油、蜡、脂肪族碳氢化合物、酒精和油脂。
• 吸湿性：  与丙烯酸相比，聚碳酸酯的吸湿性略低。
• 与涂层的兼容性：  与丙烯酸一样，聚碳酸酯组件可以涂有抗静电、硬涂层和防眩光层。聚碳酸酯还与紫外线和防雾层兼容。
• 高机械加工性：  由于聚碳酸酯非常耐用且耐热，因此比丙烯酸树脂更容易加工。

虽然聚碳酸酯具有许多优点，但在 CNC 加工项目中使用聚碳酸酯也存在一些缺点，包括成本高和容易出现凹痕。此外，由于聚碳酸酯很容易划伤，因此更有可能需要精加工，而只有某些精加工工艺（例如蒸汽抛光和涂层）才适用于聚碳酸酯部件，这使情况变得复杂。

此外，值得注意的是，聚碳酸酯零件也容易在较厚的部分出现凹陷或空隙。为了防止这种情况发生，最好将较厚的元件分解成更小、更薄的部分，以便稍后组装。通过记住成本，很容易记住这个技巧 - 由于原材料成本和加工时间，用单块聚碳酸酯加工厚部件通常比加工较小部件更昂贵。

丙烯酸和聚碳酸酯的饰面选项

有多种可用于丙烯酸和聚碳酸酯的精加工选项，其中一些可以帮助您的零件在外观和感觉上为最终使用应用做好准备，甚至提高清晰度：

• 加工完成：  标准且最经济的表面处理“加工状态”或“铣削状态”意味着不对零件进行额外的后处理。加工后的零件具有紧密的尺寸光洁度，可能代表一种更快、更实惠的制造选择。在某些情况下，加工零件可能会有细小但可见的表面工具痕迹、瑕疵或划痕。
• 喷砂：  喷砂是一种经济的表面处理方法，可打造均匀的外观，往往会留下暗淡或缎面的表面，可有效去除工具痕迹和表面瑕疵。
• 蒸汽抛光： 此精加工选项使用溶剂蒸汽将哑光或不透明表面转变为光滑、高光泽或光学透明的表面。蒸汽抛光通常用于不可接受粗糙表面或透明度至关重要的零件。 

如果在切割过程中足够小心，丙烯酸和聚碳酸酯零件的机加工表面通常是半透明的，但如果材料熔化，则可能会变得几乎不透明。如果发生熔化，可以通过蒸汽抛光等后处理选项来解决表面不透明问题。然而，值得注意的是，亚克力和聚碳酸酯零件的加工表面不会是光学透明的，尽管如果使用金刚石工具，可能会实现光学透明，但这必须在报价过程中特别要求，因为这会显着增加成本。

底线：比较亚克力和聚碳酸酯的加工

对于包含机加工丙烯酸的设计应特别小心，因为应力开裂的可能性会增加。考虑到这一点，建议使用锋利的切割工具，以避免熔化丙烯酸或导致破裂；尽管硬质合金刀具价格便宜得多，但金刚石刀具可产生最佳的表面光洁度。还需要使用相对较快的进给速度来防止亚克力熔化，但请记住，进给速度太快可能会导致极高的切削压力和破损。

虽然聚碳酸酯由于其刚性、韧性、耐用性和较高的熔点而通常更适合机械加工，但缺点是聚碳酸酯的透明度不如丙烯酸。但是，如果您需要创建特定用途的零件，例如防护装备、保险丝盒或大型、坚韧的部件，那么透明度可能不是问题。另一方面，如果您正在设计一款以透明度为首要任务的产品，那么花费额外的精力来加工亚克力可能是值得的。

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为您的制造项目选择合适的材料可能是成功与失败的区别。虽然我们已经探讨了丙烯酸和聚碳酸酯的优点和缺点，但值得记住的是，它们并不是您唯一的选择。许多 CNC 加工材料可能与您零件的设计和预期应用兼容，选择合适的材料可能是一个复杂的过程。 

幸运的是，像 SyBridge 这样的制造合作伙伴可以降低复杂性并解决某些材料所面临的挑战。除了帮助您决定丙烯酸、聚碳酸酯或其他材料是否最适合您的零件之外，我们的团队还可以为您提供所需的工具和专业知识，以确保生产尽可能顺利且经济高效地进行。开始您的项目非常简单：只需创建一个帐户并上传您的设计即可立即获取零件报价。或者，要详细了解我们如何使您的项目成为可能，请立即联系我们。