CNC-Bearbeitung-Delrin
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Martin.Mu

Experte für Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing

Spezialisiert auf CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Urethanguss, Rapid Tooling, Spritzguss, Metallguss, Blech und Extrusion.

Der ultimative Leitfaden zur CNC-Bearbeitung von POM

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Polyoxymethylen (POM), allgemein bekannt als Acetal oder unter dem Markennamen Delrin®, ist ein technischer Kunststoff. Acetal (Acetal), Polyoxymethylen (POM), Polyacetal (Polyacetal), Polyoxymethylen, das sind seine Namen, und die gebräuchlichsten sind Schwarz und Weiß. In der folgenden Beschreibung erscheinen die verschiedenen Namen des POM zufällig. Obwohl POM von Natur aus undurchsichtig ist, ist es in einer Vielzahl von Farben erhältlich. POM verfügt über eine hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit, gute Gleiteigenschaften (niedriger Reibungskoeffizient) und eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit. Da Acetal wenig Wasser aufnimmt und eine hervorragende Dimensionsstabilität aufweist, ist es eine ausgezeichnete Wahl für komplexe Formen und präzisionsgefertigte Teile. Es ist jedoch instabil und zersetzt sich unter sauren Bedingungen und hohen Temperaturen leicht. Da seine Moleküle eine große Menge Sauerstoff enthalten, ist es schwierig, ihm Flammschutz zu verleihen, und seine Dauereinsatztemperatur liegt zwischen -40 °C und etwa 120 °C. Es gibt zwei gängige Varianten von POM, Homopolyacetal POM-H und Copolyacetal POM-C. POM-H ist hinsichtlich Härte und Steifigkeit größer als POM-C und der Schmelzpunkt von POM-H (172–184 °C) ist höher als POM-C mehr Die Temperatur ist etwa 10 °C höher als die von POM-C (160–175 °C), die Dichte beträgt 1.410–1.420 g/cm3 und die Kristallinität beträgt 75–85 %. Es gibt auch einige modifizierte Polyoxymethylene mit höheren Schmelzpunkten.

POM wurde erstmals 1920 vom deutschen Chemiker Hermann Staudinger entdeckt und 1956 von DuPont (dem ursprünglichen Hersteller von Delrin®-Kunststoff) kommerzialisiert. Wie alle anderen Kunststoffe wird POM durch Destillation von Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen in leichtere Gruppen hergestellt. Die „Destillate“ können dann mit anderen Katalysatoren durch Polymerisation oder Polykondensation zu fertigen Kunststoffen kombiniert werden.

Um Acetal-Homopolymere wie Delrin® herzustellen, muss wasserfreier Formaldehyd durch Reaktion von wässrigem Formaldehyd mit einem Alkohol unter Bildung von Hemiformal hergestellt werden. Anschließend wird Hemiformal erhitzt, um Formaldehyd freizusetzen, das durch Anionenkatalyse polymerisiert wird. Das resultierende Polymer ist stabil, wenn es mit Essigsäureanhydrid unter Bildung eines Polyoxymethylen-Homopolymers reagiert.

Kunststoffeigenschaften und mechanische Spezifikationen von Delrin®

Delrin® kann auch in allgemeinen Industrieanlagen wie Lagern, Zahnrädern, Pumpen und Instrumenten verwendet werden. Die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von Acetal machen es äußerst vielseitig und bieten eine einzigartige Kombination von Eigenschaften, die bei den meisten Metallen oder anderen Kunststoffen nicht zu finden sind. Delrin®-Kunststoffe sind stark, steif und beständig gegen Stöße, Kriechen, Abrieb, Reibung und Ermüdung. Es ist außerdem für seine hervorragende Dimensionsstabilität bei hochpräzisen Bearbeitungen bekannt. Acetal ist auch bei Raumtemperatur beständig gegen Feuchtigkeit, Benzin, Lösungsmittel und viele andere neutrale Chemikalien. Aus gestalterischer Sicht weisen Teile aus extrudiertem POM von Natur aus eine glatte Oberfläche auf.

Weil Acetal kompatibel ist mit CNC-Bearbeitung, Spritzguss, Extrusionsformen, Formpressen, Schleuderguss und mehr: Produktteams haben die Freiheit, den Herstellungsprozess zu wählen, der am besten zu ihrem Budget und ihren Anforderungen passt. Es ist jedoch zu beachten, dass Delrin®-Kunststoffe oft schwer zu verkleben sind.

Die Materialeigenschaften von Acetal variieren je nach Formulierung, aber die mechanischen Eigenschaften einer der beliebtesten Formulierungen, Delrin® 100 NC010, umfassen:

Delrin® weist einige Einschränkungen auf. Beispielsweise ist Delrin® zwar gegen viele Chemikalien und Lösungsmittel beständig, jedoch nicht sehr beständig gegen starke Säuren, Oxidationsmittel oder UV-Strahlung. Eine längere Einwirkung von Strahlung kann zu Farbverfälschungen führen und dazu führen, dass Teile an Festigkeit verlieren. Darüber hinaus sind für dieses Material keine Flammschutzwerte verfügbar, was seinen Nutzen bei bestimmten Hochtemperaturanwendungen einschränkt.

Warum Delrin®-Kunststoff?

Trotz dieser Einschränkungen gibt es viele Gründe, Acetal anderen Materialien vorzuziehen. Im Vergleich zu anderen Kunststoffen weist Acetal eine bessere Kriech-, Schlag- und Chemikalienbeständigkeit, eine bessere Dimensionsstabilität und eine höhere Festigkeit auf. Es hat auch einen niedrigeren Reibungskoeffizienten.

Acetal übertrifft auch bestimmte Metalle. Aus diesem Material hergestellte Teile weisen ein höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, eine bessere Korrosionsbeständigkeit und mehr Möglichkeiten für die Teileintegration auf. Mit Acetal können Sie dünnere, leichtere Teile schneller und kostengünstiger herstellen als mit vergleichbaren Metallen.

Delrin®-Kunststoffe sind in nahezu allen wichtigen Fertigungsbereichen zu finden. Zu den üblichen Anwendungen in der Automobilindustrie gehören Hochleistungsgetriebe, Kraftstoffsystemkomponenten, Lautsprechergitter und Sicherheitssystemkomponenten wie Sicherheitsgurtbeschläge. Delrin® kann auch in allgemeinen Industrieanlagen wie Lagern, Zahnrädern, Pumpen und Instrumenten verwendet werden.

Vorteile der CNC-Bearbeitung von POM

Elektrische Eigenschaften

POM verfügt über hervorragende Wärmeisolationseigenschaften, gepaart mit seiner hervorragenden mechanischen Festigkeit ist POM ein sehr geeignetes Material für elektronische Komponenten. POM hält auch erheblichen elektrischen Belastungen stand und eignet sich daher für den Einsatz als Hochspannungsisolator. Seine geringe Feuchtigkeitsaufnahme macht es außerdem zu einem hervorragenden Material, um elektronische Bauteile trocken zu halten.

Mechanische Festigkeit

POM ist sehr hart, sehr duktil und hat eine geringere Dichte als Metalle. Dadurch eignet es sich für leichte Teile, die hohem Druck standhalten müssen.

Anti-Ermüdung

POM ist ein sehr langlebiges Material mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen Ermüdungsbruch im Temperaturbereich von –40 °C bis 80 °C. Darüber hinaus wird seine Ermüdungsbeständigkeit weniger durch Feuchtigkeit, Chemikalien oder Lösungsmittel beeinträchtigt. Diese Eigenschaft macht es zu einem idealen Material für Teile, die wiederholten Stößen und Belastungen standhalten müssen.

Schlagfestigkeit

POM kann sofortigen Stößen ohne Ausfall standhalten, vor allem aufgrund seiner sehr hohen Zähigkeit, und speziell behandeltes POM kann eine höhere Schlagfestigkeit bieten.

Gute Dimensionsstabilität

Die Dimensionsstabilität misst die Fähigkeit eines Materials, seine normalen Abmessungen beizubehalten, nachdem es während der CNC-Bearbeitung Druck, Temperatur und anderen Bedingungen ausgesetzt wurde. POM verformt sich bei der CNC-Bearbeitung nicht, ist ideal für die Bearbeitung und kann präzise Toleranzen erreichen.

Reibungseigenschaften

Bewegliche mechanische Teile erfordern oft eine Schmierung, um die Reibung zu verringern, die sie beim Aneinanderreiben erzeugen. CNC-bearbeitete POM-Teile sind von Natur aus glatt und erfordern keine Schmierung. Diese Funktion kann als Teil von Maschinen verwendet werden, bei denen externe Schmiereinrichtungen das Produkt verunreinigen können, wie z. B. Küchenmaschinen.

Robustheit

Die hohe Zugfestigkeit und Haltbarkeit von POM machen es zu einem geeigneten Material für Anwendungen mit hoher Beanspruchung. POM ist sehr fest und wird häufig als Ersatz für Stahl- und Aluminiumlegierungen verwendet.

Feuchtigkeitsbeständig

Selbst unter feuchtesten Bedingungen nimmt POM nur sehr wenig Wasser auf. Dies bedeutet, dass die strukturelle Integrität auch bei Unterwasseranwendungen erhalten bleibt.

Kriechfestigkeit

POM ist ein sehr robustes Material, das hohen Belastungen ohne Ausfall standhält. Diese außergewöhnliche Haltbarkeit macht es zum Material der Wahl für Teile in vielen Branchen.

Elektrische Isolierung

POM ist ein ausgezeichneter Isolator. Aufgrund dieser Eigenschaft wird es in vielen elektronischen Produkten verwendet.

Nachteile der CNC-Bearbeitung von POM

Geringe Haftung

Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit reagiert POM nicht gut auf Klebstoffe, was die Verklebung erschwert.

Brennbar

POM ist nicht selbstverlöschend und brennt, bis der Sauerstoff verschwunden ist. Die Bekämpfung eines POM-Brandes erfordert die Verwendung eines Feuerlöschers der Klasse A.

Wärmeempfindlichkeit:

Die CNC-Bearbeitung von POM bei hohen Temperaturen kann zu Verformungen führen.

Bei der CNC-Bearbeitung von POM treten leicht Probleme auf

Im Allgemeinen sind Verformungen und Risse die Hauptprobleme bei der CNC-Bearbeitung von POM. Es gibt hier auch zwei Arten von häufigen Rissen: zum einen direkte Risse während der CNC-Bearbeitung und zum anderen versteckte Risse (normalerweise durch innere Spannung verursacht). Langsame Risse nach der CNC-Bearbeitung sind frustrierend.

Wenn das ausgewählte POM-Material nicht gut ist oder die Anforderungen an die Maßtoleranz relativ hoch sind, wird empfohlen, es nach der Grobbearbeitung zu glühen, um seine inneren Spannungen zu beseitigen, was die Verformung nach der Endbearbeitung erheblich reduzieren kann. Es gibt gewisse Unterschiede zwischen verschiedenen Herstellern oder Qualitäten von POM-Materialien. Die folgenden Prozessparameter dienen nur als Referenz:

Nach der Grobbearbeitung wird ein Ölbadglühen (in heißem Öl) oder ein Luftbadglühen (im Ofen) durchgeführt. Passen Sie die Glühtemperatur an, die im Allgemeinen 10–20 °C (ca. 140–150 °C) niedriger ist als die Wärmeverformungstemperatur des Produkts. Beim Ölbadglühen erhöhen Sie die Glühzeit um 40–60 Minuten für jede Wandstärke von 5 mm, beim Luftbadglühen erhöhen Sie die Glühzeit um 20–30 Minuten für jede Wandstärke von 5 mm und kühlen auf natürliche Weise auf Raumtemperatur ab nach Fertigstellung.

Eine weitere Glühmethode nach der Erdmethode (Glühtemperatur 100 °C)

Wenn die Umgebungstemperatur der CNC-Teile unter 80 °C liegt, legen Sie sie nach der Grobbearbeitung 5–6 Stunden lang in kochendes Wasser und kühlen Sie sie auf natürliche Weise auf Raumtemperatur ab. Bei genügend Zeit können auch natürliche Alterungsmethoden angewendet werden. Nach der groben Verarbeitung sollte es etwa eine Woche lang auf natürliche Weise bei Raumtemperatur (vorzugsweise konstante Temperatur) aufbewahrt werden.

Häufige Verformungsursachen und Gegenmaßnahmen bei der CNC-Bearbeitung von POM

Zunächst ist es am besten, sicherzustellen, dass die Rohlingsgröße des Werkstücks während der CNC-Bearbeitung konsistent ist, was dazu beiträgt, relativ konsistente Verformungen zu erfassen und die Toleranz innerhalb eines relativ engen Bereichs zu kontrollieren.

1. Klemmung führt zu Verformung

POM-Material verformt sich beim Klemmen und kehrt beim Lösen in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Zu diesem Zeitpunkt können Sie über eine Änderung der Spannform nachdenken, um die Kontaktfläche des Werkstücks zu vergrößern. Zum Beispiel polstert der Schraubstock Dinge, fixiert sie mit Kleber und so weiter. Für größere Bleche können Vakuumsauger verwendet werden, allerdings muss der Zuschnitt eben sein. Es wird empfohlen, vor dem Fegen eine Seite mit Klebstoff zu fixieren und anschließend die glatte Oberfläche zur Grobbearbeitung mit einem Saugnapf zu fixieren.

2. Schneidhitze führt zu Verformungen

POM-Materialien weisen eine schlechte Hitzebeständigkeit auf, sind hitzeempfindlich und verformen sich aufgrund unzureichender Kühlung während der Verarbeitung leicht. Zunächst einmal muss das Werkzeug scharf sein, damit die beim Schneiden entstehende Hitze relativ gering ist. Zweitens kann die Zerspanungsmenge reduziert werden, der Zerspanungsprozess kann mehrfach aufgeteilt werden und die Kühlmittelmenge kann erhöht werden. Der Zweck besteht darin, die Wärmeentwicklung zu minimieren oder die beim Schneiden entstehende Wärme schnell abzuleiten.

3. Elastische Verformung

POM-Material hat eine hohe Elastizität. Beim Schneiden verformt sich der mit dem Werkzeug in Kontakt stehende Teil aufgrund der Elastizität des Materials nach innen. Wenn sich das Werkzeug wegbewegt, verformt sich das geschnittene und gepresste Teil um einen bestimmten Betrag. Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, mehrere Werkzeugkompensationsanpassungen entsprechend der tatsächlichen Schneidwirkung durchzuführen. Durch mehrmaliges Schneiden mit geringer Schnittmenge während der Bearbeitung kann die durch die Materialelastizität verursachte Dimensionsverformung verringert werden.

4. Verformung durch innere Spannung

Da der Wärmeausdehnungskoeffizient von technischen Kunststoffen größer ist als der von Metallen, kommt es bei großer Bearbeitungszugabe zu Verformungen aufgrund der Beseitigung innerer Spannungen. Erstens die richtige Auswahl und Verarbeitung der Materialien (wie oben). Zweitens: Wenn der Materialabtrag relativ groß ist, versuchen Sie, ein möglichst dickes Material aufzutragen, den Spielraum zu kontrollieren und eine symmetrische Bearbeitung zu verwenden (ob das Design des Teils selbst sinnvoll ist oder nicht, ist eigentlich entscheidend), um verursachte Spannungen und Verformungen auszugleichen durch Verarbeitung.

Nach der Fertigstellung sollte auch auf die Temperaturkontrolle während des Transports und der Lagerung geachtet werden. Wenn möglich, halten Sie die Temperatur aufrecht, um zu verhindern, dass sich die Teile aufgrund von Temperaturänderungen verformen. Denken Sie gleichzeitig daran, die Oberfläche zu schützen, um Kratzer usw. zu vermeiden.

Häufige Ursachen für Risse

Der oben genannte Verformungsgrad ist anfälliger für Risse, aber das ist nur ein Teil des Grundes. Es gibt mehrere Gründe, warum POM-Materialien im Betrieb reißen:

Auswahl von CNC-Bearbeitungsmethoden

CNC-Bearbeitung von POM

CNC-Fräsen

Wir verfügen über 3-Achsen-/4-Achsen-/5-Achsen-Bearbeitungskapazitäten, die für jeden Einsatz und Bedarf an Delrin-bearbeiteten Teilen geeignet sind. Dadurch können wir komplexe CNC-bearbeitete POM-Teile bearbeiten und dabei hohe Präzision, Präzision, Flexibilität und Konsistenz beibehalten. Für andere Anforderungen bei der Herstellung von Acetalteilen können wir auch CNC-Fräsen und CNC-Drehen anbieten. Wenn Sie erwägen, POM-Material zur Herstellung Ihrer gewünschten CNC-Produkte zu verwenden.

CNC-Bearbeitung-Delrin

CNC-Drehen

Während der CNC-Bearbeitung ist Kühlung erforderlich, um den Verschleiß zu reduzieren und Wärme abzuleiten, um ein Schmelzen zu verhindern. Es wird empfohlen, zuerst Druckluftkühlung oder Feststoffschmierung und dann Kühlmittel zu verwenden. Die Geschwindigkeit sollte nicht zu hoch sein und der Vorschub und Eingriff sollten nicht zu groß sein. Der Span- und Freiwinkel des Werkzeugs kann etwas größer sein und die Schneidkante muss scharf sein. Der vordere Winkel häufig verwendeter Schnellarbeitsstahldrehwerkzeuge beträgt etwa 25° bis 40° und der hintere Winkel beträgt etwa 10° bis 20°. Die Spannkraft des Spannfutters sollte möglichst gering sein.

CNC-Bohren

CNC-Bohren

Bohren Sie nicht direkt mit einem großen Bohrer. Es wird empfohlen, zuerst ein kleines Loch zu bohren und dann mit niedriger Geschwindigkeit zu bohren. Der Bohrer muss scharf gehalten werden, und Sie können sich auf die folgenden Bohrer beziehen: Spitzenwinkel 60°~90°, Spiralwinkel 10°~20°, Spanwinkel 0°, Rückenwinkel 10°~15°. Beim Bohren sollte die Kraft in Vorschubrichtung nicht zu groß sein und das Werkzeug sollte rechtzeitig zurückgezogen werden (im Allgemeinen 5 bis 6 mm tief), um die Späne zu entfernen und abzukühlen. Beim Bohren von Durchgangslöchern sollte beim schnellen Bohren der Vorschub reduziert werden, damit der Bohrer das Material nicht in axialer Richtung wegdrückt.

CNC-Gewinde aus Kunststoff

CNC-Gewindeschneiden

Bis auf unterschiedliche Werkzeuge sind sie im Allgemeinen gleich, d. h. beim Spannen sollten Verformungen vermieden werden, das Werkzeug sollte scharf gehalten werden, der Vorschub sollte gering sein und die Kühlung sollte ausreichend sein.

Anwendung der CNC-Bearbeitung von POM-Teilen

1. Automobilindustrie

Im Automobilbereich werden POM-Kunststoffe in Kraftstoffsystemkomponenten, Fensterhebern sowie verschiedenen Innen- und Außenkomponenten eingesetzt.

2. Elektrische und elektronische Komponenten

Aufgrund seiner elektrisch isolierenden Eigenschaften eignet sich POM für die Herstellung von Steckverbindern, Schaltern und isolierenden Bauteilen in der Elektronik.

3. Konsumgüter und Haushaltsgeräte

POM-Kunststoffe werden häufig zur Herstellung von Reißverschlüssen, Schnallen, Griffen und anderen Komponenten für Konsumgüter und Geräte verwendet.

4. Medizinische Geräte

Im medizinischen Bereich wird POM aufgrund seiner Biokompatibilität zur Herstellung chirurgischer Instrumente, Arzneimittelverabreichungssysteme und anderer medizinischer Geräte verwendet.

5. Technische und industrielle Teile

Die mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit von POM machen es zu einer hervorragenden Wahl für eine Vielzahl technischer und industrieller Komponenten.

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