Il poliossimetilene (POM), comunemente noto come acetale o con il marchio Delrin®, è un tecnopolimero. Acetale (acetale), poliossimetilene (POM), poliacetale (poliacetale), poliossimetilene, questi sono i suoi nomi e quelli comuni sono in bianco e nero. Nella descrizione che segue appariranno in modo casuale i vari nomi del POM. Sebbene il POM sia di natura opaca, è disponibile in una varietà di colori. Il POM ha elevata resistenza meccanica e rigidità, buone proprietà di scorrimento (basso coefficiente di attrito) ed eccellente resistenza all'usura. Poiché l'acetale assorbe poca acqua e ha un'eccellente stabilità dimensionale, è una scelta eccellente per forme complesse e parti lavorate con precisione. Tuttavia, è instabile e si degrada facilmente in condizioni acide e ad alte temperature. Poiché le sue molecole contengono una grande quantità di ossigeno, è difficile conferire proprietà ritardanti di fiamma e la sua temperatura di uso continuo varia da -40°C a circa 120°C. Esistono due varianti comuni di POM, POM-H omopoliacetale e POM-C copoliacetale. POM-H è maggiore di POM-C in termini di durezza e rigidità e il punto di fusione di POM-H (172-184°C) è continua La temperatura è circa 10°C superiore a quella del POM-C (160-175°C), la densità è 1.410-1.420 g/cm3 e la cristallinità è 75-85%. Esistono anche alcuni poliossimetilene modificati con punti di fusione più elevati.
Il POM fu scoperto per la prima volta dal chimico tedesco Hermann Staudinger nel 1920 e commercializzato nel 1956 da DuPont (il produttore originale della plastica Delrin®). Come tutte le altre materie plastiche, il POM viene prodotto distillando idrocarburi in gruppi più leggeri. I “distillati” possono poi essere combinati con altri catalizzatori attraverso la polimerizzazione o la policondensazione per produrre plastiche finite.
Per produrre omopolimeri acetalici come Delrin®, la formaldeide anidra deve essere prodotta facendo reagire la formaldeide acquosa con un alcol per formare emiformale. L'emiformale viene quindi riscaldato per rilasciare formaldeide, che viene polimerizzata mediante catalisi anionica. Il polimero risultante è stabile quando fatto reagire con anidride acetica per formare un omopolimero di poliossimetilene.
Proprietà della plastica Delrin® e specifiche meccaniche
Delrin® può essere utilizzato anche in apparecchiature industriali generali come cuscinetti, ingranaggi, pompe e strumentazione. Le eccellenti proprietà meccaniche dell'acetale lo rendono estremamente versatile, offrendo una combinazione unica di proprietà non presenti nella maggior parte dei metalli o altre plastiche. Le plastiche Delrin® sono robuste, rigide e resistenti agli urti, allo scorrimento, all'abrasione, all'attrito e alla fatica. È noto anche per la sua eccellente stabilità dimensionale durante la lavorazione ad alta precisione. L'acetale è inoltre resistente all'umidità, alla benzina, ai solventi e a molti altri prodotti chimici neutri a temperatura ambiente. Dal punto di vista del design, le parti realizzate in POM estruso hanno naturalmente una finitura superficiale liscia.
Perché l'acetale è compatibile con Lavorazione CNC, stampaggio a iniezione, stampaggio per estrusione, stampaggio per compressione, fusione a rotazione e altro ancora, i team di prodotto hanno la libertà di scegliere il processo di produzione che meglio si adatta al loro budget e alle loro esigenze. Tuttavia, vale la pena notare che le plastiche Delrin® sono spesso difficili da incollare.
Le proprietà del materiale acetalico variano in base alla formulazione, ma le proprietà meccaniche di una delle formulazioni più popolari, Delrin® 100 NC010, includono:
- Ceppo di rendimento: 26%
- Carico di snervamento: 71 MPa
- Densità: 1420 kg/m3
- Assorbimento d'acqua: 0.9%
- Modulo di trazione: 2900 MPa
- Coefficiente di dilatazione termica lineare normale: 110 E-6/K
Delrin® presenta alcune limitazioni. Ad esempio, sebbene Delrin® sia resistente a molti prodotti chimici e solventi, non è molto resistente agli acidi forti, agli agenti ossidanti o ai raggi UV. L'esposizione prolungata alle radiazioni può distorcere i colori e far perdere resistenza alle parti. Inoltre, i gradi di fiamma non sono facilmente disponibili per questo materiale, il che ne limita l'utilità in alcune applicazioni ad alta temperatura.
Perché la plastica Delrin®?
Nonostante queste limitazioni, ci sono molte ragioni per scegliere l’acetale rispetto ad altri materiali. Rispetto ad altre materie plastiche, l'acetale presenta una migliore resistenza allo scorrimento viscoso, agli urti e agli agenti chimici, una migliore stabilità dimensionale e una maggiore resistenza. Ha anche un coefficiente di attrito più basso.
L'acetale supera anche alcuni metalli. Le parti realizzate con questo materiale hanno rapporti resistenza/peso più elevati, una migliore resistenza alla corrosione e offrono maggiori opportunità di integrazione delle parti. Con l'acetale è possibile realizzare parti più sottili e leggere in modo più rapido ed economico rispetto ai metalli comparabili.
Le plastiche Delrin® si trovano in quasi tutti i principali settori manifatturieri. Nell'industria automobilistica, le applicazioni comuni includono ingranaggi per carichi pesanti, componenti del sistema di alimentazione, griglie degli altoparlanti e componenti del sistema di sicurezza come l'hardware delle cinture di sicurezza. Delrin® può essere utilizzato anche in apparecchiature industriali generali come cuscinetti, ingranaggi, pompe e strumentazione.
Vantaggi della lavorazione CNC POM
Caratteristiche elettriche
Il POM ha eccellenti proprietà di isolamento termico, abbinate alla sua eccellente resistenza meccanica, il POM è un materiale molto adatto per componenti elettronici. Il POM può anche resistere a stress elettrici significativi, rendendolo adatto all'uso come isolante ad alta tensione. Il suo basso assorbimento di umidità lo rende anche un materiale eccellente per mantenere asciutti i componenti elettronici.
Resistenza meccanica
Il POM è molto duro, molto duttile e ha una densità inferiore rispetto ai metalli. Rendendolo adatto a parti leggere che devono resistere ad alta pressione.
Antistanchezza
Il POM è un materiale molto durevole con eccellente resistenza alla rottura per fatica nell'intervallo di temperature compreso tra –40°C e 80°C. Inoltre, la sua resistenza alla fatica è meno influenzata da umidità, sostanze chimiche o solventi. Questa proprietà lo rende un materiale ideale per le parti che devono resistere a impatti e sollecitazioni ripetuti.
Resistenza all'impatto
Il POM può resistere a un impatto immediato senza guasti, principalmente grazie alla sua elevata tenacità, e il POM trattato in modo speciale può fornire una maggiore resistenza agli urti.
Buona stabilità dimensionale
La stabilità dimensionale misura la capacità di un materiale di mantenere le sue dimensioni normali dopo l'esposizione a pressione, temperatura e altre condizioni durante la lavorazione CNC. Il POM non si deforma durante la lavorazione CNC, è ideale per la lavorazione meccanica e può raggiungere tolleranze precise.
Proprietà frizionali
Le parti meccaniche in movimento spesso richiedono lubrificazione per ridurre l'attrito che creano quando sfregano l'una contro l'altra. Le parti in POM lavorate a CNC sono intrinsecamente lisce e non richiedono lubrificazione. Questa funzionalità può essere utilizzata come parte di macchinari in cui i lubrificatori esterni possono contaminare il prodotto, come i robot da cucina.
Robustezza
L'elevata resistenza alla trazione e la durabilità del POM lo rendono un materiale adatto per applicazioni ad alto stress. Il POM è molto resistente e viene spesso utilizzato in sostituzione dell'acciaio e delle leghe di alluminio.
A prova di umidità
Anche nelle condizioni più umide, il POM assorbe pochissima acqua. Ciò significa che mantiene l'integrità strutturale anche nelle applicazioni subacquee.
Resistenza allo scorrimento
Il POM è un materiale molto resistente in grado di sopportare molte sollecitazioni senza cedimenti. Questa eccezionale durata lo rende il materiale preferito per le parti in molti settori.
Isolamento elettrico
Il POM è un ottimo isolante. A causa di questa proprietà, viene utilizzato in molti prodotti elettronici.
Svantaggi della lavorazione CNC POM
Bassa adesione
A causa della sua resistenza chimica, il POM non risponde bene agli adesivi, rendendo difficile l'incollaggio.
Infiammabile
Il POM non è autoestinguente e brucerà finché l'ossigeno non sarà esaurito. La lotta contro un incendio POM richiede l'uso di un estintore di Classe A.
Sensibilità termica:
La lavorazione CNC del POM ad alte temperature può causare deformazioni.
Problemi facilmente riscontrabili nella lavorazione CNC POM
In generale, i principali problemi incontrati dalla lavorazione CNC del POM sono la deformazione e la fessurazione. Ci sono anche due tipi di crepe comuni qui, una è diretta durante la lavorazione CNC e l'altra è nascosta (solitamente causata da stress interno). La rottura lenta dopo la lavorazione CNC è frustrante.
Se il materiale POM selezionato non è buono o i requisiti di tolleranza dimensionale sono relativamente elevati, si consiglia di ricottura dopo la lavorazione di sgrossatura per eliminare lo stress interno, che può ridurre notevolmente la deformazione dopo la finitura. Ci saranno alcune differenze tra diversi produttori o gradi di materiali POM. I seguenti parametri di processo sono solo di riferimento:
Dopo la lavorazione di sgrossatura viene eseguita la ricottura a bagno d'olio (in olio caldo) o la ricottura a bagno d'aria (in forno). Regolare la temperatura di ricottura, che generalmente è 10-20°C (circa 140-150°C) inferiore alla temperatura di distorsione termica del prodotto. Per la ricottura a bagno d'olio, aumentare il tempo di ricottura di 40-60 minuti per ogni spessore di parete di 5 mm, per la ricottura a bagno d'aria, aumentare il tempo di ricottura di 20-30 minuti per ogni spessore di parete di 5 mm e raffreddare naturalmente a temperatura ambiente dopo il completamento.
Un altro metodo di ricottura “metodo terra” (temperatura di ricottura 100°C)
Quando la temperatura ambiente delle parti CNC è inferiore a 80°C, immergerle in acqua bollente per 5-6 ore dopo la lavorazione grossolana e lasciarle raffreddare naturalmente a temperatura ambiente. Con un tempo sufficiente si possono utilizzare anche metodi di invecchiamento naturale. Dopo la lavorazione grossolana, va posto naturalmente a temperatura ambiente (preferibilmente temperatura costante) per circa una settimana.
Cause comuni di deformazione e contromisure della lavorazione CNC POM
Prima di tutto, è meglio garantire che la dimensione del grezzo del pezzo sia coerente durante la lavorazione CNC, il che è più favorevole a cogliere una deformazione relativamente coerente e a controllare la tolleranza entro un intervallo relativamente ristretto.
1. Il serraggio provoca deformazione
Il materiale POM si deforma quando viene bloccato e ritorna al suo stato originale quando viene allentato. A questo punto, puoi prendere in considerazione la modifica della forma di bloccaggio per aumentare la superficie di contatto del pezzo. Ad esempio, la morsa da banco fissa gli oggetti, li fissa con la colla e così via. Per fogli più grandi è possibile utilizzare ventose a vuoto, ma il pezzo grezzo deve essere piatto. Si consiglia di fissare un lato con la colla prima di spazzare, quindi fissare la superficie liscia con una ventosa per lavorazioni grossolane.
2. Il taglio termico provoca deformazione
I materiali POM hanno scarsa resistenza al calore e sono sensibili al calore e si deformano facilmente a causa del raffreddamento insufficiente durante la lavorazione. Innanzitutto l'utensile deve essere affilato in modo che il calore generato durante il taglio sia relativamente ridotto. In secondo luogo, la quantità di taglio può essere ridotta, il taglio può essere suddiviso in più volte e il refrigerante può essere aumentato. Lo scopo è ridurre al minimo la generazione di calore o rimuovere rapidamente il calore generato durante il taglio.
3. Deformazione elastica
Il materiale POM ha un'elevata elasticità. Durante il taglio la parte a contatto con l'utensile si deforma verso l'interno a causa dell'elasticità del materiale. Quando l'utensile si allontana, la parte tagliata e pressata si deformerà di una certa quantità. A questo punto, è necessario eseguire più regolazioni di compensazione dell'utensile in base all'effettivo effetto di taglio. Il taglio a cicli multipli con una piccola quantità di taglio durante la lavorazione può ridurre la deformazione dimensionale causata dall'elasticità del materiale.
4. Deformazione da stress interno
Poiché il coefficiente di dilatazione termica dei tecnopolimeri è maggiore di quello dei metalli, quando il sovrametallo di lavorazione è elevato, si verificherà una deformazione dovuta all'eliminazione dello stress interno. Innanzitutto, la corretta selezione e lavorazione dei materiali (come sopra). In secondo luogo, quando la quantità di materiale rimosso è relativamente grande, provare a posizionare il materiale più spesso possibile, controllare il margine e utilizzare l'elaborazione simmetrica (il fatto che il design della parte sia ragionevole o meno sia effettivamente critico) per compensare lo stress e la deformazione causata mediante elaborazione.
Una volta completato, occorre prestare attenzione anche al controllo della temperatura durante il trasferimento e la conservazione. Se possibile, mantenere la temperatura per evitare che le parti si deformino a causa degli sbalzi di temperatura. Allo stesso tempo, ricordarsi di proteggere la superficie per evitare graffi, ecc.
Cause comuni di cracking
Il suddetto grado di deformazione è più soggetto a fessurazioni, ma questo è solo uno dei motivi. Esistono diversi motivi per cui i materiali POM si rompono durante il funzionamento:
- 1. La quantità di coltello consumato è eccessiva durante la lavorazione CNC;
- 2. Utilizzare direttamente una punta da trapano più grande per praticare i fori, la forza di taglio è troppo grande ed è facile da rompere;
- 3. Quando si lavorano fori profondi con CNC, la punta del trapano non si ritira ripetutamente per rimuovere i trucioli, i trucioli non vengono scaricati sufficientemente e compaiono crepe di estrusione;
- 4. Raffreddamento insufficiente, raffreddamento insufficiente dei fori di perforazione, con conseguenti crepe dovute all'eccessivo calore di taglio e forza di taglio;
- 5. Se la velocità di avanzamento è troppo elevata, lo stress interno dell'asta POM causerà crepe;
- 6. Durante la foratura, il tagliente della punta è usurato. Se la punta del trapano non viene riparata in tempo, il trapano duro causerà crepe.
Selezione dei metodi di lavorazione CNC
fresatura CNC
Disponiamo di capacità di lavorazione a 3 assi/4 assi/5 assi per soddisfare ogni vostro utilizzo ed esigenza di parti lavorate in Delrin, consentendoci di gestire parti complesse in POM lavorate a CNC mantenendo alta precisione, precisione, flessibilità e consistenza. Possiamo anche fornire fresatura e tornitura CNC per altre esigenze nella produzione di parti in acetale. Se stai pensando di utilizzare materiale POM per realizzare i prodotti CNC desiderati.
Tornitura CNC
Il raffreddamento è necessario durante la lavorazione CNC per ridurre l'usura e condurre il calore per prevenire la fusione. Si consiglia di utilizzare prima il raffreddamento ad aria compressa o la lubrificazione solida, quindi utilizzare il liquido refrigerante. La velocità non dovrebbe essere troppo elevata e l'avanzamento e l'impegno non dovrebbero essere troppo grandi. L'angolo di spoglia e l'angolo di scarico dell'utensile possono essere leggermente maggiori e il tagliente deve essere affilato. L'angolo anteriore degli utensili di tornitura in acciaio rapido comunemente utilizzati è di circa 25°~40° e l'angolo posteriore è di circa 10°~20°. La forza di serraggio del mandrino dovrebbe essere la minima possibile.
Foratura CNC
Non forare direttamente con una punta grande, si consiglia di praticare prima un piccolo foro e poi alesare a bassa velocità. La punta del trapano deve essere mantenuta affilata ed è possibile fare riferimento alle seguenti punte da trapano: angolo dell'apice 60°~90°, angolo dell'elica 10°~20°, angolo di inclinazione 0°, angolo posteriore 10°~15°. Durante la foratura, la forza nella direzione di avanzamento non deve essere eccessiva e l'utensile deve essere retratto in tempo (generalmente 5~6 mm di profondità) per la rimozione dei trucioli e il raffreddamento. In caso di fori passanti è necessario ridurre la velocità di avanzamento in caso di foratura rapida, in modo che la punta non spinga via il materiale in direzione assiale.
Filettatura CNC
Ad eccezione dei diversi utensili, sono generalmente gli stessi, ovvero si dovrebbe evitare la deformazione durante il bloccaggio, l'utensile dovrebbe essere mantenuto affilato, la velocità di avanzamento dovrebbe essere piccola e il raffreddamento dovrebbe essere sufficiente.
Applicazione di parti POM di lavorazione CNC
1. Industria automobilistica
Nel settore automobilistico, le plastiche POM vengono utilizzate nei componenti del sistema di alimentazione, negli alzacristalli e in vari componenti interni ed esterni.
2. Componenti elettrici ed elettronici
Le proprietà elettricamente isolanti del POM lo rendono adatto alla produzione di connettori, interruttori e componenti isolanti in elettronica.
3. Beni di consumo ed elettrodomestici
La plastica POM è ampiamente utilizzata per realizzare cerniere, fibbie, maniglie e altri componenti per beni di consumo ed elettrodomestici.
4. Dispositivi medici
In campo medico, il POM viene utilizzato per produrre strumenti chirurgici, sistemi di somministrazione di farmaci e altri dispositivi medici grazie alla sua biocompatibilità.
5. Parti ingegneristiche e industriali
La robustezza meccanica e la resistenza all'usura del POM lo rendono una scelta eccellente per un'ampia varietà di componenti tecnici e industriali.