Polyoxymethylen (POM), běžně známý jako acetal nebo jeho obchodní značka Delrin®, je technický plast. Acetal (acetal), polyoxymethylen (POM), polyacetal (polyacetal), polyoxymethylen, to jsou jeho názvy a ty běžné jsou černobílé. V následujícím popisu se budou náhodně objevovat různé názvy POM. Přestože je POM svou povahou neprůhledný, je dostupný v různých barvách. POM má vysokou mechanickou pevnost a tuhost, dobré kluzné vlastnosti (nízký koeficient tření) a vynikající odolnost proti opotřebení. Vzhledem k tomu, že acetal absorbuje málo vody a má vynikající rozměrovou stabilitu, je vynikající volbou pro složité tvary a přesně obráběné díly. Je však nestabilní a snadno se rozkládá za kyselých podmínek a vysokých teplot. Vzhledem k tomu, že jeho molekuly obsahují velké množství kyslíku, je obtížné propůjčit zpomalovač hoření a teplota jeho nepřetržitého použití se pohybuje od -40 °C do přibližně 120 °C. Existují dvě běžné varianty POM, homopolyacetal POM-H a kopolyacetal POM-C, POM-H je větší než POM-C, pokud jde o tvrdost a tuhost, a bod tání POM-H (172-184 °C) je více Teplota je asi o 10 °C vyšší než teplota POM-C (160-175 °C), hustota je 1.410-1.420 g/cm3 a krystalinita je 75-85 %. Existují také některé modifikované polyoxymethyleny s vyššími teplotami tání.
POM byl poprvé objeven německým chemikem Hermannem Staudingerem v roce 1920 a komercializován v roce 1956 společností DuPont (původní výrobce plastů Delrin®). Stejně jako všechny ostatní plasty se POM vyrábí destilací uhlovodíkových paliv do lehčích skupin. „Destiláty“ pak mohou být kombinovány s jinými katalyzátory prostřednictvím polymerace nebo polykondenzace za účelem výroby hotových plastů.
K výrobě acetalových homopolymerů, jako je Delrin®, musí být bezvodý formaldehyd vyroben reakcí vodného formaldehydu s alkoholem za vzniku hemiformalu. Hemiformal je poté zahříván, aby se uvolnil formaldehyd, který je polymerizován aniontovou katalýzou. Výsledný polymer je stabilní, když reaguje s acetanhydridem za vzniku polyoxymethylenového homopolymeru.
Plastové vlastnosti a mechanické specifikace Delrin®
Delrin® lze také použít v obecných průmyslových zařízeních, jako jsou ložiska, ozubená kola, čerpadla a přístrojové vybavení. Díky vynikajícím mechanickým vlastnostem je acetal extrémně univerzální a nabízí jedinečnou kombinaci vlastností, které se nenacházejí u většiny kovů nebo jiných plastů. Plasty Delrin® jsou pevné, tuhé a odolné vůči nárazu, tečení, oděru, tření a únavě. Je také známý pro svou vynikající rozměrovou stabilitu při vysoce přesném obrábění. Acetal je také odolný vůči vlhkosti, benzínu, rozpouštědlům a mnoha dalším neutrálním chemikáliím při pokojové teplotě. Z hlediska designu mají díly vyrobené z extrudovaného POM přirozeně hladký povrch.
Protože acetal je kompatibilní s CNC obrábění, vstřikování, vytlačování, lisování, odstředivé lití a další, produktové týmy si mohou svobodně vybrat výrobní proces, který nejlépe vyhovuje jejich rozpočtu a potřebám. Je však třeba poznamenat, že plasty Delrin® se často obtížně lepí.
Vlastnosti acetalového materiálu se liší podle složení, ale mechanické vlastnosti jedné z nejoblíbenějších formulací, Delrin® 100 NC010, zahrnují:
- Výtěžnost: 26 %
- Mez kluzu: 71 MPa
- Hustota: 1420 kg/m3
- Absorpce vody: 0.9%
- Modul v tahu: 2900 MPa
- Normální koeficient lineární tepelné roztažnosti: 110 E-6/K
Delrin® má určitá omezení. Přestože je například Delrin® odolný vůči mnoha chemikáliím a rozpouštědlům, není příliš odolný vůči silným kyselinám, oxidačním činidlům nebo UV záření. Dlouhodobé vystavení záření může zkreslit barvu a způsobit ztrátu pevnosti dílů. Kromě toho nejsou pro tento materiál snadno dostupné hodnoty plamene, což omezuje jeho použitelnost v určitých vysokoteplotních aplikacích.
Proč Delrin® Plastic?
Navzdory těmto omezením existuje mnoho důvodů, proč zvolit acetal před jinými materiály. Ve srovnání s jinými plasty má acetal lepší tečení, rázovou a chemickou odolnost, lepší rozměrovou stabilitu a vyšší pevnost. Má také nižší koeficient tření.
Acetal také překonává některé kovy. Díly vyrobené z tohoto materiálu mají vyšší poměr pevnosti k hmotnosti, lepší odolnost proti korozi a nabízejí více příležitostí pro integraci dílů. S acetalem můžete vyrábět tenčí a lehčí díly rychleji a levněji než srovnatelné kovy.
Plasty Delrin® se nacházejí téměř ve všech hlavních výrobních odvětvích. V automobilovém průmyslu patří mezi běžné aplikace těžká zařízení, součásti palivového systému, mřížky reproduktorů a součásti bezpečnostních systémů, jako jsou bezpečnostní pásy. Delrin® lze také použít v běžných průmyslových zařízeních, jako jsou ložiska, ozubená kola, čerpadla a přístrojové vybavení.
Výhody CNC obrábění POM
Elektrické vlastnosti
POM má vynikající tepelně izolační vlastnosti, spolu s vynikající mechanickou pevností je POM velmi vhodným materiálem pro elektronické součástky. POM také odolá značnému elektrickému namáhání, takže je vhodný pro použití jako vysokonapěťový izolátor. Jeho nízká absorpce vlhkosti z něj také dělá vynikající materiál pro udržení elektronických součástek v suchu.
Mechanická síla
POM je velmi tvrdý, velmi tažný a má nižší hustotu než kovy. Díky tomu je vhodný pro lehké díly, které musí odolávat vysokému tlaku.
Proti únavě
POM je velmi odolný materiál s vynikající odolností proti únavovému porušení v teplotním rozsahu –40°C až 80°C. Navíc jeho odolnost proti únavě méně ovlivňuje vlhkost, chemikálie nebo rozpouštědla. Tato vlastnost z něj dělá ideální materiál pro díly, které musí odolávat opakovaným nárazům a namáhání.
Odolnost proti nárazu
POM vydrží okamžitý náraz bez poruchy, především díky své velmi vysoké houževnatosti, a speciálně upravený POM může poskytnout větší odolnost proti nárazu.
Dobrá rozměrová stabilita
Rozměrová stabilita měří schopnost materiálu udržet si své normální rozměry po vystavení tlaku, teplotě a dalším podmínkám během CNC obrábění. POM se během CNC obrábění nedeformuje, je ideální pro obrábění a může dosáhnout přesných tolerancí.
Třecí vlastnosti
Pohyblivé mechanické části často vyžadují mazání, aby se snížilo tření, které vytvářejí, když se o sebe třou. CNC obráběné díly POM jsou ze své podstaty hladké a nevyžadují mazání. Tato funkce může být použita jako součást strojního zařízení, kde mohou externí maznice kontaminovat produkt, jako jsou kuchyňské roboty.
robustnost
Vysoká pevnost v tahu a trvanlivost POM z něj činí vhodný materiál pro vysoce namáhané aplikace. POM je velmi pevný a často se používá jako náhrada oceli a hliníkových slitin.
Odolnost proti vlhkosti
I za těch nejvlhčích podmínek absorbuje POM velmi málo vody. To znamená, že zachovává strukturální integritu i při podvodních aplikacích.
Odolnost proti tečení
POM je velmi houževnatý materiál, který bez poruch vydrží velké namáhání. Tato výjimečná odolnost z něj činí materiál volby pro díly v mnoha průmyslových odvětvích.
Elektrická izolace
POM je výborný izolant. Díky této vlastnosti se používá v mnoha elektronických produktech.
Nevýhody CNC obrábění POM
Nízká přilnavost
Kvůli své chemické odolnosti nereaguje POM dobře na lepidla, což ztěžuje lepení.
Hořlavý
POM není samozhášivý a bude hořet, dokud nedojde kyslík. Hašení požáru POM vyžaduje použití hasicího přístroje třídy A.
Tepelná citlivost:
CNC obrábění POM při vysokých teplotách může způsobit deformaci.
Problémy, se kterými se lze snadno setkat při CNC obrábění POM
Obecně řečeno, hlavními problémy, se kterými se setkává CNC obrábění POM, jsou deformace a praskání. Také se zde vyskytují dva druhy běžných trhlin, jednou jsou přímé trhliny při CNC obrábění a druhou jsou skryté trhliny (obvykle způsobené vnitřním pnutím). Pomalé praskání po CNC obrábění je frustrující.
Pokud vybraný materiál POM není dobrý, nebo jsou požadavky na rozměrovou toleranci relativně vysoké, doporučuje se po hrubém obrábění žíhat, aby se eliminovalo jeho vnitřní pnutí, které může značně snížit deformaci po dokončení. Mezi různými výrobci nebo třídami materiálů POM budou určité rozdíly. Následující parametry procesu jsou pouze orientační:
Po hrubém opracování se provádí žíhání v olejové lázni (v horkém oleji) nebo žíhání ve vzduchové lázni (v peci). Upravte teplotu žíhání, která je obecně o 10-20 °C (asi 140-150 °C) nižší než teplota tepelné deformace produktu. Pro žíhání v olejové lázni prodlužte dobu žíhání o 40-60 minut pro každou tloušťku stěny 5 mm, pro žíhání ve vzduchové lázni prodlužte dobu žíhání na 20-30 minut pro každou tloušťku stěny 5 mm a ochlaďte přirozeně na pokojovou teplotu po dokončení.
Další metoda žíhání „metodou“ (teplota žíhání 100°C)
Když je okolní teplota CNC dílů nižší než 80 °C, vložte je po hrubém opracování na 5-6 hodin do vroucí vody a přirozeně ochlaďte na pokojovou teplotu. S dostatkem času lze využít i přirozené metody stárnutí. Po hrubém zpracování by měla být přirozeně umístěna při pokojové teplotě (nejlépe konstantní teplotě) asi týden.
Běžné příčiny deformací a protiopatření CNC obrábění POM
Nejprve je nejlepší zajistit, aby velikost polotovaru obrobku byla během CNC obrábění konzistentní, což více přispívá k zachycení relativně konzistentní deformace a řízení tolerance v relativně blízkém rozsahu.
1. Upnutí způsobuje deformaci
Materiál POM se při upnutí deformuje a po uvolnění se vrátí do původního stavu. V tuto chvíli můžete zvážit změnu upínací formy, abyste zvětšili kontaktní plochu obrobku. Například lavicový svěrák věci podloží, zafixuje lepidlem a podobně. Pro větší archy lze použít vakuové přísavky, ale přířez musí být plochý. Před zametáním se doporučuje jednu stranu zafixovat lepidlem a hladký povrch pak zafixovat přísavkou pro hrubé opracování.
2. Řezné teplo způsobuje deformaci
POM materiály mají špatnou tepelnou odolnost a jsou citlivé na teplo a snadno se deformují v důsledku nedostatečného chlazení během zpracování. V první řadě musí být nástroj ostrý, aby teplo vznikající při řezání bylo relativně malé. Za druhé lze snížit množství řezání, řezání lze rozdělit na více časů a lze zvýšit chladicí kapalinu. Účelem je minimalizovat tvorbu tepla nebo rychle odstranit teplo vznikající při řezání.
3. Elastická deformace
Materiál POM má vysokou elasticitu. Při řezání se část, která je v kontaktu s nástrojem, deformuje dovnitř díky pružnosti materiálu. Když se nástroj vzdálí, součást, která je řezaná a lisovaná, se o určitou hodnotu zdeformuje. V tomto okamžiku je nutné provést více úprav kompenzace nástroje podle skutečného řezného účinku. Vícecyklové řezání s malým množstvím řezu během zpracování může snížit rozměrovou deformaci způsobenou elasticitou materiálu.
4. Deformace vnitřního napětí
Vzhledem k tomu, že koeficient tepelné roztažnosti technických plastů je větší než u kovů, dojde při velkém přídavku na obrábění k deformaci v důsledku eliminace vnitřního pnutí. Za prvé, správný výběr a zpracování materiálů (jak je uvedeno výše). Za druhé, když je množství úběru materiálu relativně velké, snažte se umístit co nejtlustší materiál, ovládejte okraj a použijte symetrické zpracování (zda je samotný návrh dílu přiměřený nebo ne, je ve skutečnosti kritický), abyste vyrovnali způsobené napětí a deformace. zpracováním.
Po dokončení je třeba věnovat pozornost také kontrole teploty během přepravy a skladování. Pokud je to možné, udržujte teplotu, abyste zabránili deformaci dílů vlivem teplotních změn. Zároveň nezapomeňte chránit povrch, aby nedošlo k poškrábání atd.
Běžné příčiny praskání
Výše zmíněný stupeň deformace je náchylnější k praskání, ale to je jen část důvodu. Existuje několik důvodů, proč materiály POM během provozu praskají:
- 1. Během CNC obrábění je příliš velké množství ořezávání nože;
- 2. K vrtání otvorů použijte přímo větší vrták, řezná síla je příliš velká a snadno praskne;
- 3. Při CNC obrábění hlubokých děr vrták opakovaně neustupuje, aby odstranil třísky, třísky nejsou dostatečně odváděny a objevují se praskliny při vytlačování;
- 4. Nedostatečné chlazení, nedostatečné chlazení vrtaných otvorů, což má za následek praskliny v důsledku nadměrného řezného tepla a řezné síly;
- 5. Pokud je rychlost podávání příliš vysoká, vnitřní pnutí tyče POM způsobí praskliny;
- 6. Při vrtání dochází k opotřebení břitu vrtáku. Pokud není vrták včas opraven, tvrdý vrták způsobí prasknutí.
Výběr metod CNC obrábění
CNC frézování
Máme možnosti 3osého/4osého/5osého obrábění, aby vyhovovaly každému vašemu použití a potřebám obráběných dílů Delrin, což nám umožňuje zpracovávat složité CNC obráběné díly POM při zachování vysoké přesnosti, přesnosti, flexibility a konzistence pohlaví. Můžeme také zajistit CNC frézování a CNC soustružení pro další potřeby při výrobě acetalových dílů. Pokud uvažujete o použití materiálu POM k výrobě požadovaných CNC produktů.
CNC soustružení
Chlazení je nutné během CNC obrábění pro snížení opotřebení a vedení tepla, aby se zabránilo roztavení. Doporučuje se nejprve použít chlazení stlačeným vzduchem nebo tuhé mazání a poté použít chladicí kapalinu. Rychlost by neměla být příliš vysoká a posuv a záběr by neměly být příliš velké. Úhel čela a úhel sklonu nástroje mohou být o něco větší a řezná hrana musí být ostrá. Přední úhel běžně používaných soustružnických nástrojů z rychlořezné oceli je asi 25°~40° a zadní úhel je asi 10°~20°. Upínací síla sklíčidla by měla být co nejmenší.
CNC vrtání
Nevrtejte přímo velkým vrtákem, doporučuje se nejprve vyvrtat malý otvor a poté vystružovat při nízké rychlosti. Vrták musí být udržován ostrý a můžete použít následující vrtáky: vrcholový úhel 60°~90°, úhel šroubovice 10°~20°, úhel čela 0°, úhel hřbetu 10°~15°. Při vrtání by síla ve směru posuvu neměla být příliš velká a nástroj by měl být včas zasunut (obvykle 5~6 mm hluboko), aby došlo k odstranění třísek a ochlazení. Pro vrtání průchozích otvorů je třeba při rychlém vrtání snížit rychlost posuvu, aby vrták neodtlačoval materiál v axiálním směru.
CNC řezání závitů
S výjimkou různých nástrojů jsou obecně stejné, to znamená, že při upínání by se mělo zabránit deformaci, nástroj by měl být udržován ostrý, rychlost posuvu by měla být malá a chlazení by mělo být dostatečné.
Aplikace CNC obrábění dílů POM
1. Automobilový průmysl
V automobilovém průmyslu se POM plasty používají v součástech palivových systémů, ovladačích oken a různých vnitřních a vnějších součástech.
2. Elektrické a elektronické součástky
Díky elektricky izolačním vlastnostem je POM vhodný pro výrobu konektorů, spínačů a izolačních součástek v elektronice.
3. Spotřební zboží a spotřebiče
POM plasty se široce používají k výrobě zipů, přezek, rukojetí a dalších komponentů pro spotřební zboží a spotřebiče.
4. Zdravotnické prostředky
V lékařské oblasti se POM používá k výrobě chirurgických nástrojů, systémů pro podávání léků a dalších lékařských zařízení kvůli své biokompatibilitě.
5. Strojírenské a průmyslové díly
Mechanická pevnost a odolnost proti opotřebení z POM činí vynikající volbu pro širokou škálu strojírenských a průmyslových komponent.