Стержень из оргстекла PMMA: конструкционный и светотехнический прокат
Стержень из оргстекла PMMA — монолитный профиль круглого сечения, изготовленный из полиметилметакрилата (ПММА, акриловое стекло). Материал получают суспензионной или блочной полимеризацией метилметакрилата; стержни формуют экструзией или литьём с последующей механической калибровкой диаметра. В отличие от листового акрила, стержневой прокат имеет нормированную прямолинейность и допуск по диаметру, что критично при токарной обработке и посадке в узлы с натягом.
Оптическое пропускание ПММА в видимом диапазоне — 92 % при толщине 3 мм, показатель преломления — 1,49. Плотность — 1,18–1,19 г/см, что примерно вдвое ниже силикатного стекла. Модуль упругости при растяжении — 2900–3300 МПа, предел прочности — 65–75 МПа. Ударная вязкость по Шарпи без надреза — 15–20 кДж/м. Теплостойкость по Вика — 90–105 C в зависимости от марки; температура эксплуатации без нагрузки — от –40 C до +70 C, при кратковременном нагреве до +80 C возможна потеря формоустойчивости.
Марки и нормативная база
- Литьевой ПММА (cast) — высокомолекулярный, минимальные внутренние напряжения, лучшая полируемость кромки.
- Экструзионный ПММА (extruded) — стабильный диаметр по длине, ниже влагопоглощение, пригоден для автоматической резки.
- ГОСТ 17622-72 — общие технические условия на органическое стекло.
- ISO 7823-2 — требования к экструдированным профилям из ПММА.
- DIN 7748 — допуски на диаметры стержней из термопластов.
- Марки с УФ-стабилизацией — для наружного применения и светотехники.
Технические параметры стержневого проката
| Диаметр, мм | Допуск, мм | Длина хлыста, мм | Плотность, г/см | Светопропускание, % |
|---|---|---|---|---|
| 6 | 0,10 | 2000 | 1,18 | 92 |
| 20 | 0,20 | 2000 | 1,19 | 91 |
| 40 | 0,30 | 1000–2000 | 1,19 | 90 |
| 60 | 0,50 | 1000 | 1,19 | 88 |
| 80 | 0,80 | 1000 | 1,19 | 86 |
Механическая обработка
Стержень из ПММА обрабатывается на токарных станках с ЧПУ, фрезерных центрах и отрезных пилах. Скорость резания при точении — 200–400 м/мин, подача — 0,1–0,3 мм/об; применяют резцы с полированной передней поверхностью и углом заточки 10–15. При сверлении используют спиральные свёрла с углом при вершине 60–90 и обязательным отводом стружки, иначе перегрев выше +80 C вызывает локальное размягчение и «прижог» кромки. Шлифовка ведётся абразивом зернистостью М40–М14, полировка — пастой на основе оксида церия. Отжиг заготовок при +70…+75 C в течение 2–4 ч снимает внутренние напряжения после механообработки.
Области применения
- Световоды и торцевые излучатели в светотехнических приборах, лампах и панелях индикации.
- Изоляционные тяги, штанги и распорки в распределительных устройствах до 10 кВ.
- Смотровые окна, иллюминаторы и уровнемерные стёкла в химической аппаратуре.
- Опорные втулки, ролики и направляющие в конвейерных линиях пищевых производств.
- Модельная оснастка, шаблоны и мастер-модели в литейном и прессовом производстве.
- Декоративные элементы, стойки и дистанционные прокладки в мебельном производстве.
Химическая стойкость и условия эксплуатации
ПММА устойчив к разбавленным кислотам, растворам солей, минеральным маслам и спиртам. Нестоек к концентрированным щелочам, кетонам, сложным эфирам, ароматическим углеводородам и хлорированным растворителям — при контакте возникает набухание и растрескивание под напряжением. Влагопоглощение за 24 ч — 0,3–0,4 %, что требует учёта при изготовлении деталей с жёсткими допусками. УФ-облучение без стабилизатора вызывает пожелтение и снижение светопропускания; для наружных конструкций применяют марки с УФ-абсорберами.
Вопросы и ответы
Чем литьевой стержень из ПММА отличается от экструзионного?
Литьевой имеет более высокую молекулярную массу, меньше внутренних напряжений и лучше полируется, но допуск по диаметру шире. Экструзионный точнее калиброван по сечению и дешевле в серийных партиях.
При какой температуре стержень из оргстекла теряет формоустойчивость?
Теплостойкость по Вика составляет 90–105 C в зависимости от марки. При нагреве выше +80 C без нагрузки начинается деформация, поэтому детали узлов с нагревом проектируют с учётом этого предела.
Можно ли склеивать стержни из ПММА между собой?
Да, дихлорметаном, дихлорэтаном или клеем на основе метилметакрилата. Соединение получается прозрачным, прочность на сдвиг достигает 20–30 МПа при полной полимеризации шва.
Какой диаметр стержня доступен для токарной обработки?
Стандартный сортамент — от 6 до 80 мм с шагом 2–5 мм. Крупные диаметры до 150 мм поставляются под заказ литьевым способом с допуском 1,0 мм.
