PU Polyurethane
分类: Polymer Materials
标准: GB/T 1040, ASTM D412, JIS K6251
密度: 1.10-1.25 g/cm³
基本信息
- 材料类型
- 弹性体/耐磨材料
- CNC加工特性
- 良好（需控制切削热和刀具刃口锋利度）
- 3/5轴适应性
- 适合
- 变形风险
- 中（薄壁件易变形）
- 粘刀性
- 是
- 切削液推荐
- 建议使用乳化液或水基冷却液，冷却为主，润滑为辅。避免使用油基切削液，以免引起溶胀。
加工要点：PU弹性体切屑呈连续带状，极易粘刀。必须使用锋利刀具、大前角，并配合压缩空气或冷却液及时排屑。切削深度不宜过大，避免局部过热导致材料软化或烧焦。推荐采用高速切削、小切深、大切宽策略。
化学成分
| 元素 | 含量 |
|---|---|
| Polyisocyanate | 40-50% |
| Polyol | 50-60% |
| Catalyst | 0.1-1% |
| Filler | 0-10% |
物理性能
- 硬度
- Shore A 60-95 (常用 Shore A 80-90)
- 热导率
- 0.2-0.3 W/m·K
- 比热容
- 1800-2000 J/kg·K
- 热膨胀系数
- 100-200 ×10⁻⁶/°C
- 熔点
- 180-220 °C (分解温度)
力学性能
- 抗拉强度
- 20-55 MPa
- 屈服强度
- 15-40 MPa (弹性体无明显屈服点)
- 延伸率
- 300-600%
- 断面收缩率
- ~100% (拉断后回弹不明显)
- 冲击韧性
- 无缺口: 不断裂
刀具推荐
- 车削
- 硬质合金涂层刀具（如K10/K20），前角15°-20°，刃口锋利
- 铣削
- 高速钢或硬质合金立铣刀，螺旋角35°-45°，涂层可选DLC
- 钻孔
- 高速钢/硬质合金钻头，锋刃，顶角118°-130°，排屑槽抛光处理
切削参数
车削
速度: 200-500 r/min | 进给: 0.1-0.3 mm/r | 深度: 0.5-2.0 mm
铣削
速度: 800-2500 r/min | 进给: 0.05-0.15 mm/tooth | 深度: 0.5-1.5 mm
钻孔
速度: 600-1500 r/min | 进给: 0.05-0.15 mm/r | 深度: 每次进给不超过3×钻头直径
攻丝
速度: 100-300 r/min | 丝锥规格: M3-M12
热处理
- 无需热处理
- 部分PU可进行后硫化（post-cure）提升弹性模量
表面处理
- 本色加工表面
- 聚氨酯漆涂装
- 喷涂防刮涂层
- 表面纹理压花
材料特性
- 高弹性、高耐磨性
- 良好的回弹和缓冲性能
- 耐油、耐多数溶剂
- 切削时易粘刀、发热敏感
适用场景
- 耐磨衬板、衬套、滚轮
- 密封件、缓冲垫、减震零件
- 软管、夹具垫块、鞋底模具
不适用场景
- 高精度结构承力零件（蠕变大）
- 高温环境（>120°C）长期使用
常见问题
PU在CNC加工时为何容易粘刀？
PU属于弹性体，切屑韧性好、连续不断，切屑与刀具前刀面摩擦产生高温，使材料软化粘附在刀刃上。使用锋利刀具、大前角和充分冷却可缓解粘刀。
加工PU时冷却液如何选择？
推荐水基乳化液，冷却效果好，不会引起PU溶胀。避免使用矿物油基切削液，否则可能导致材料溶胀变形。
PU材料CNC加工后尺寸稳定性如何？
PU弹性大，加工后会有回弹，薄壁件尤其明显。建议进行粗加工后自然放置24h再精加工，或采用多次轻切方式控制公差。
三轴和五轴机床加工PU有何差异？
三轴适合加工简单形状的PU件，如板、块、滚轮。五轴适合复杂曲面零件（例如密封型面），可减少装夹次数，提高表面质量。
PU加工过程中出现烧焦怎么办？
烧焦通常因切削速度过快或切深过大导致局部过热。应立即降低主轴转速和切深，加大冷却液流量，并检查刀具是否钝化。
PU材料可以攻丝吗？
可以，但需要使用丝锥（螺旋槽丝锥），转速宜低（<300 r/min），并配合切削油或气冷，避免材料软化导致螺纹变形。