Le polyoxyméthylène (POM), communément appelé acétal ou sous sa marque Delrin®, est un plastique technique. Acétal (acétal), polyoxyméthylène (POM), polyacétal (polyacétal), polyoxyméthylène, tels sont ses noms, et les plus courants sont le noir et le blanc. Dans la description qui suit, les différents noms du POM apparaîtront de manière aléatoire. Bien que le POM soit de nature opaque, il est disponible dans une variété de couleurs. Le POM présente une résistance mécanique et une rigidité élevées, de bonnes propriétés de glissement (faible coefficient de frottement) et une excellente résistance à l'usure. Étant donné que l’acétal absorbe peu d’eau et possède une excellente stabilité dimensionnelle, il constitue un excellent choix pour les formes complexes et les pièces usinées avec précision. Cependant, il est instable et se dégrade facilement dans des conditions acides et à haute température. Étant donné que ses molécules contiennent une grande quantité d'oxygène, il est difficile de lui conférer un caractère ignifuge et sa température d'utilisation continue varie de -40°C à environ 120°C. Il existe deux variantes courantes de POM, l'homopolyacétal POM-H et le copolyacétal POM-C, le POM-H est supérieur au POM-C en termes de dureté et de rigidité, et le point de fusion du POM-H (172-184°C) est plus La température est d'environ 10°C supérieure à celle du POM-C (160-175°C), la densité est de 1.410-1.420 g/cm3 et la cristallinité est de 75-85 %. Il existe également des polyoxyméthylènes modifiés avec des points de fusion plus élevés.
Le POM a été découvert pour la première fois par le chimiste allemand Hermann Staudinger en 1920 et commercialisé en 1956 par DuPont (le fabricant original du plastique Delrin®). Comme tous les autres plastiques, le POM est fabriqué en distillant des hydrocarbures en groupes plus légers. Les « distillats » peuvent ensuite être combinés avec d’autres catalyseurs par polymérisation ou polycondensation pour produire des plastiques finis.
Pour fabriquer des homopolymères d'acétal comme le Delrin®, du formaldéhyde anhydre doit être produit en faisant réagir du formaldéhyde aqueux avec un alcool pour former de l'hémiformal. L'hémiformal est ensuite chauffé pour libérer du formaldéhyde, qui est polymérisé par catalyse anionique. Le polymère résultant est stable lorsqu'il réagit avec l'anhydride acétique pour former un homopolymère de polyoxyméthylène.
Propriétés du plastique Delrin® et spécifications mécaniques
Delrin® peut également être utilisé dans les équipements industriels généraux tels que les roulements, les engrenages, les pompes et l'instrumentation. Les excellentes propriétés mécaniques de l'acétal le rendent extrêmement polyvalent, offrant une combinaison unique de propriétés que l'on ne retrouve pas dans la plupart des métaux ou autres plastiques. Les plastiques Delrin® sont solides, rigides et résistants aux chocs, au fluage, à l'abrasion, au frottement et à la fatigue. Il est également connu pour son excellente stabilité dimensionnelle lors d’usinages de haute précision. L'acétal résiste également à l'humidité, à l'essence, aux solvants et à de nombreux autres produits chimiques neutres à température ambiante. Du point de vue de la conception, les pièces en POM extrudé ont naturellement une finition de surface lisse.
Parce que l'acétal est compatible avec Usinage CNC, moulage par injection, Moulage par extrusion, moulage par compression, coulée par rotation, etc., les équipes produit ont la liberté de choisir le processus de fabrication qui correspond le mieux à leur budget et à leurs besoins. Il convient toutefois de noter que les plastiques Delrin® sont souvent difficiles à coller.
Les propriétés des matériaux acétal varient selon la formulation, mais les propriétés mécaniques de l'une des formulations les plus populaires, Delrin® 100 NC010, comprennent :
- Souche de rendement : 26 %
- Limite d'élasticité : 71 MPa
- Densité: 1420 kg / m3
- Absorption d'eau: 0.9%
- Module de traction : 2900 MPa
- Coefficient de dilatation thermique linéaire normal : 110 E-6/K
Delrin® a certaines limites. Par exemple, bien que le Delrin® résiste à de nombreux produits chimiques et solvants, il n’est pas très résistant aux acides forts, aux agents oxydants ou aux rayons UV. Une exposition prolongée aux rayonnements peut déformer la couleur et faire perdre de la résistance aux pièces. De plus, les indices de flamme ne sont pas facilement disponibles pour ce matériau, ce qui limite son utilité dans certaines applications à haute température.
Pourquoi le plastique Delrin® ?
Malgré ces limites, il existe de nombreuses raisons de choisir l’acétal plutôt que d’autres matériaux. Comparé à d’autres plastiques, l’acétal présente une meilleure résistance au fluage, aux chocs et aux produits chimiques, une meilleure stabilité dimensionnelle et une résistance plus élevée. Il présente également un coefficient de friction plus faible.
L'acétal surpasse également certains métaux. Les pièces fabriquées à partir de ce matériau ont des rapports résistance/poids plus élevés, une meilleure résistance à la corrosion et offrent plus de possibilités d'intégration de pièces. Avec l'acétal, vous pouvez fabriquer des pièces plus fines et plus légères plus rapidement et à moindre coût que des métaux comparables.
Les plastiques Delrin® se trouvent dans presque tous les grands secteurs manufacturiers. Dans l'industrie automobile, les applications courantes incluent les équipements lourds, les composants du système de carburant, les grilles de haut-parleurs et les composants du système de sécurité tels que le matériel de ceinture de sécurité. Delrin® peut également être utilisé dans les équipements industriels généraux tels que les roulements, les engrenages, les pompes et l'instrumentation.
Avantages de l'usinage CNC POM
Caractéristiques électriques
Le POM possède d'excellentes propriétés d'isolation thermique, couplées à son excellente résistance mécanique, le POM est un matériau très approprié pour les composants électroniques. Le POM peut également résister à des contraintes électriques importantes, ce qui le rend approprié pour une utilisation comme isolant haute tension. Sa faible absorption d’humidité en fait également un excellent matériau pour garder les composants électroniques au sec.
Force mécanique
Le POM est très dur, très ductile et a une densité inférieure à celle des métaux. Ce qui le rend adapté aux pièces légères qui doivent résister à une pression élevée.
Anti-fatigue
Le POM est un matériau très durable avec une excellente résistance à la rupture par fatigue dans la plage de températures allant de –40°C à 80°C. De plus, sa résistance à la fatigue est moins affectée par l’humidité, les produits chimiques ou les solvants. Cette propriété en fait un matériau idéal pour les pièces devant résister à des chocs et des contraintes répétés.
Résistance aux chocs
Le POM peut résister à un impact instantané sans défaillance, principalement en raison de sa très haute ténacité, et le POM spécialement traité peut offrir une plus grande résistance aux chocs.
Bonne stabilité dimensionnelle
La stabilité dimensionnelle mesure la capacité d'un matériau à conserver ses dimensions normales après exposition à la pression, à la température et à d'autres conditions lors de l'usinage CNC. Le POM ne se déforme pas lors de l'usinage CNC, est idéal pour l'usinage et peut atteindre des tolérances précises.
Propriétés de friction
Les pièces mécaniques en mouvement nécessitent souvent une lubrification pour réduire la friction qu’elles créent lorsqu’elles frottent les unes contre les autres. Les pièces POM usinées CNC sont intrinsèquement lisses et ne nécessitent pas de lubrification. Cette fonctionnalité peut être utilisée dans le cadre de machines où des lubrificateurs externes peuvent contaminer le produit, comme les robots culinaires.
Solidité
La haute résistance à la traction et la durabilité du POM en font un matériau approprié pour les applications à fortes contraintes. Le POM est très résistant et est souvent utilisé en remplacement de l’acier et des alliages d’aluminium.
Résiste à l'humidité
Même dans les conditions les plus humides, le POM absorbe très peu d’eau. Cela signifie qu'il maintient l'intégrité structurelle même dans les applications sous-marines.
Résistance au fluage
Le POM est un matériau très résistant qui peut résister à de nombreuses contraintes sans se briser. Cette durabilité exceptionnelle en fait le matériau de choix pour les pièces de nombreuses industries.
Isolation électrique
Le POM est un excellent isolant. Grâce à cette propriété, il est utilisé dans de nombreux produits électroniques.
Inconvénients de l'usinage CNC POM
Faible adhérence
En raison de sa résistance chimique, le POM ne répond pas bien aux adhésifs, ce qui rend son collage difficile.
Inflammable
Le POM n'est pas auto-extinguible et brûlera jusqu'à ce que l'oxygène disparaisse. La lutte contre un incendie de POM nécessite l'utilisation d'un extincteur de classe A.
Sensibilité thermique:
L'usinage CNC du POM à haute température peut provoquer une déformation.
Problèmes facilement rencontrés dans l'usinage CNC POM
D'une manière générale, les principaux problèmes rencontrés par l'usinage CNC du POM sont la déformation et la fissuration. Il existe également deux types de fissures courantes ici, l'une est des fissures directes lors de l'usinage CNC et l'autre est des fissures cachées (généralement causées par des contraintes internes). Les fissures lentes après l'usinage CNC sont frustrantes.
Si le matériau POM sélectionné n'est pas bon ou si les exigences de tolérance dimensionnelle sont relativement élevées, il est recommandé de recuire après un usinage grossier pour éliminer sa contrainte interne, ce qui peut réduire considérablement la déformation après finition. Il existe certaines différences entre les différents fabricants ou qualités de matériaux POM. Les paramètres de processus suivants sont uniquement à titre de référence :
Après l'ébauche, un recuit au bain d'huile (dans l'huile chaude) ou au bain d'air (au four) est effectué. Ajustez la température de recuit, qui est généralement inférieure de 10 à 20 °C (environ 140 à 150 °C) à la température de déformation thermique du produit. Pour le recuit par bain d'huile, augmentez le temps de recuit de 40 à 60 minutes pour chaque épaisseur de paroi de 5 mm, pour le recuit par bain d'air, augmentez le temps de recuit de 20 à 30 minutes pour chaque épaisseur de paroi de 5 mm et laissez refroidir naturellement à température ambiante. après achèvement.
Une autre méthode de recuit « méthode de la terre » (température de recuit 100°C)
Lorsque la température ambiante des pièces CNC est inférieure à 80 °C, mettez-les dans de l'eau bouillante pendant 5 à 6 heures après un usinage grossier et laissez-les refroidir naturellement à température ambiante. Avec suffisamment de temps, des méthodes de vieillissement naturelles peuvent également être utilisées. Après un traitement grossier, il doit être naturellement placé à température ambiante (de préférence à température constante) pendant environ une semaine.
Causes de déformation courantes et contre-mesures de l'usinage CNC POM
Tout d'abord, il est préférable de s'assurer que la taille du flan de la pièce est cohérente lors de l'usinage CNC, ce qui est plus propice à la saisie d'une déformation relativement constante et au contrôle de la tolérance dans une plage relativement étroite.
1. Le serrage provoque une déformation
Le matériau POM se déforme lorsqu'il est serré et revient à son état d'origine lorsqu'il est desserré. A ce stade, vous pouvez envisager de changer la forme de serrage afin d'augmenter la surface de contact de la pièce. Par exemple, l'étau d'établi rembourre les objets, les fixe avec de la colle, etc. Pour les feuilles plus grandes, des ventouses sous vide peuvent être utilisées, mais le flan doit être plat. Il est recommandé de fixer un côté avec de la colle avant de balayer, puis de fixer la surface lisse avec une ventouse pour un usinage grossier.
2. La chaleur de coupe provoque une déformation
Les matériaux POM ont une mauvaise résistance à la chaleur et sont sensibles à la chaleur et se déforment facilement en raison d'un refroidissement insuffisant pendant le traitement. Tout d’abord, l’outil doit être affûté pour que la chaleur générée lors de la coupe soit relativement faible. Deuxièmement, la quantité de coupe peut être réduite, la coupe peut être divisée en plusieurs fois et le liquide de refroidissement peut être augmenté. Le but est de minimiser la génération de chaleur ou d'éliminer rapidement la chaleur générée lors de la coupe.
3. Déformation élastique
Le matériau POM a une grande élasticité. Lors de la découpe, la pièce en contact avec l'outil se déforme vers l'intérieur en raison de l'élasticité du matériau. Lorsque l'outil s'éloigne, la pièce coupée et pressée se déformera dans une certaine mesure. À ce stade, il est nécessaire d'effectuer plusieurs réglages de compensation d'outil en fonction de l'effet de coupe réel. La découpe à cycles multiples avec une petite quantité de coupe pendant le traitement peut réduire la déformation dimensionnelle causée par l'élasticité du matériau.
4. Déformation sous contrainte interne
Étant donné que le coefficient de dilatation thermique des plastiques techniques est supérieur à celui des métaux, lorsque la surépaisseur d'usinage est importante, une déformation se produira en raison de l'élimination des contraintes internes. Premièrement, une sélection et un traitement appropriés des matériaux (comme ci-dessus). Deuxièmement, lorsque la quantité d'enlèvement de matière est relativement importante, essayez de placer un matériau aussi épais que possible, contrôlez la marge et utilisez un traitement symétrique (que la conception de la pièce elle-même soit raisonnable ou non est en fait critique) pour compenser les contraintes et les déformations causées. par transformation.
Une fois terminé, il convient également de prêter attention au contrôle de la température pendant le transfert et le stockage. Si possible, maintenez la température pour éviter que les pièces ne se déforment à cause des changements de température. Pensez par la même occasion à protéger la surface pour éviter les rayures, etc.
Causes courantes de fissuration
Le degré de déformation mentionné ci-dessus est plus sujet aux fissures, mais ce n’est qu’une partie de la raison. Il existe plusieurs raisons pour lesquelles les matériaux POM se fissurent pendant le fonctionnement :
- 1. La quantité de couteau mangée est trop importante lors de l'usinage CNC ;
- 2. Utilisez directement un foret plus grand pour percer des trous, la force de coupe est trop importante et il est facile de se fissurer ;
- 3. Lors de l'usinage CNC de trous profonds, le foret ne recule pas à plusieurs reprises pour éliminer les copeaux, les copeaux ne sont pas suffisamment déchargés et des fissures d'extrusion apparaissent ;
- 4. Refroidissement insuffisant, refroidissement insuffisant des trous de perçage, entraînant des fissures dues à une chaleur et une force de coupe excessives ;
- 5. Si la vitesse d'alimentation est trop rapide, la contrainte interne de la tige POM provoquera des fissures ;
- 6. Lors du perçage, le tranchant du foret est usé. Si le foret n'est pas réparé à temps, le foret dur provoquera des fissures.
Sélection de méthodes d'usinage CNC
fraisage CNC
Nous disposons de capacités d'usinage 3 axes/4 axes/5 axes pour répondre à toutes vos utilisations et besoins en matière de pièces usinées Delrin, nous permettant de gérer des pièces POM usinées CNC complexes tout en conservant une haute précision, précision, flexibilité et cohérence sexuelle. Nous pouvons également assurer le fraisage CNC et le tournage CNC pour d’autres besoins dans la production de pièces en acétal. Si vous envisagez d'utiliser du matériau POM pour fabriquer les produits CNC de votre choix.
Tournage CNC
Le refroidissement est nécessaire pendant l'usinage CNC pour réduire l'usure et conduire la chaleur pour éviter la fusion. Il est recommandé d'utiliser d'abord un refroidissement par air comprimé ou une lubrification solide, puis d'utiliser un liquide de refroidissement. La vitesse ne doit pas être trop rapide, et l'avance et l'engagement ne doivent pas être trop importants. L'angle de coupe et l'angle de dépouille de l'outil peuvent être légèrement plus grands et le tranchant doit être tranchant. L'angle avant des outils de tournage en acier rapide couramment utilisés est d'environ 25° à 40° et l'angle arrière est d'environ 10° à 20°. La force de serrage du mandrin doit être aussi faible que possible.
Perçage CNC
Ne percez pas directement avec un gros foret, il est recommandé de percer d'abord un petit trou puis d'aléser à basse vitesse. Le foret doit être maintenu affûté et vous pouvez vous référer aux forets suivants : angle au sommet 60°~90°, angle d'hélice 10°~20°, angle de coupe 0°, angle arrière 10°~15°. Lors du perçage, la force dans le sens d'alimentation ne doit pas être trop importante et l'outil doit être rétracté à temps (généralement de 5 à 6 mm de profondeur) pour l'élimination des copeaux et le refroidissement. Pour percer des trous traversants, l'avance doit être réduite lors d'un perçage rapide afin que le foret ne repousse pas le matériau dans la direction axiale.
Filetage CNC
À l'exception des différents outils, ils sont généralement les mêmes, c'est-à-dire que la déformation doit être évitée lors du serrage, l'outil doit rester affûté, la vitesse d'avance doit être faible et le refroidissement doit être suffisant.
Application des pièces POM d'usinage CNC
1. Industrie automobile
Dans le secteur automobile, les plastiques POM sont utilisés dans les composants du système de carburant, les lève-vitres et divers composants intérieurs et extérieurs.
2. Composants électriques et électroniques
Les propriétés électriquement isolantes du POM le rendent adapté à la production de connecteurs, d'interrupteurs et de composants isolants en électronique.
3. Biens de consommation et appareils électroménagers
Les plastiques POM sont largement utilisés pour fabriquer des fermetures éclair, des boucles, des poignées et d’autres composants destinés aux biens de consommation et aux appareils électroménagers.
4. Dispositifs médicaux
Dans le domaine médical, le POM est utilisé pour produire des instruments chirurgicaux, des systèmes d'administration de médicaments et d'autres dispositifs médicaux en raison de sa biocompatibilité.
5. Pièces d'ingénierie et industrielles
La résistance mécanique et la résistance à l’usure du POM en font un excellent choix pour une grande variété de composants techniques et industriels.