Polyoxymethyleen (POM), algemeen bekend als acetaal of de merknaam Delrin®, is een technisch plastic. Acetaal (acetaal), polyoxymethyleen (POM), polyacetaal (polyacetaal), polyoxymethyleen, dit zijn de namen, en de meest voorkomende zijn zwart en wit. In de beschrijving die volgt, zullen de verschillende namen van de POM willekeurig verschijnen. Hoewel POM ondoorzichtig van aard is, is het verkrijgbaar in verschillende kleuren. POM heeft een hoge mechanische sterkte en stijfheid, goede glijeigenschappen (lage wrijvingscoëfficiënt) en uitstekende slijtvastheid. Omdat acetaal weinig water absorbeert en een uitstekende maatvastheid heeft, is het een uitstekende keuze voor complexe vormen en nauwkeurig bewerkte onderdelen. Het is echter onstabiel en wordt gemakkelijk afgebroken onder zure omstandigheden en hoge temperaturen. Omdat de moleculen ervan een grote hoeveelheid zuurstof bevatten, is het moeilijk om vlamvertraging te bewerkstelligen, en de continue gebruikstemperatuur varieert van -40°C tot ongeveer 120°C. Er zijn twee veel voorkomende varianten van POM, homopolyacetaal POM-H en copolyacetaal POM-C. POM-H is groter dan POM-C in termen van hardheid en stijfheid, en het smeltpunt van POM-H (172-184°C) is meer De temperatuur is ongeveer 10°C hoger dan die van POM-C (160-175°C), de dichtheid is 1.410-1.420 g/cm3 en de kristalliniteit is 75-85%. Er zijn ook enkele gemodificeerde polyoxymethyleenverbindingen met hogere smeltpunten.
POM werd voor het eerst ontdekt door de Duitse chemicus Hermann Staudinger in 1920 en in 1956 op de markt gebracht door DuPont (de oorspronkelijke fabrikant van Delrin®-plastic). Net als alle andere kunststoffen wordt POM gemaakt door koolwaterstofbrandstoffen in lichtere groepen te destilleren. De “destillaten” kunnen vervolgens door polymerisatie of polycondensatie worden gecombineerd met andere katalysatoren om afgewerkte kunststoffen te produceren.
Om acetaalhomopolymeren zoals Delrin® te maken, moet watervrij formaldehyde worden geproduceerd door waterig formaldehyde te laten reageren met een alcohol om hemiformal te vormen. Hemiformal wordt vervolgens verwarmd om formaldehyde vrij te maken, dat wordt gepolymeriseerd door anionenkatalyse. Het resulterende polymeer is stabiel wanneer het reageert met azijnzuuranhydride om een polyoxymethyleenhomopolymeer te vormen.
Delrin® kunststofeigenschappen en mechanische specificaties
Delrin® kan ook worden gebruikt in algemene industriële apparatuur zoals lagers, tandwielen, pompen en instrumentatie. De uitstekende mechanische eigenschappen van acetaal maken het extreem veelzijdig en bieden een unieke combinatie van eigenschappen die niet in de meeste metalen of andere kunststoffen voorkomen. Delrin®-kunststoffen zijn sterk, stijf en bestand tegen schokken, kruip, slijtage, wrijving en vermoeidheid. Het staat ook bekend om zijn uitstekende maatvastheid tijdens uiterst nauwkeurige bewerkingen. Acetaal is ook bestand tegen vocht, benzine, oplosmiddelen en vele andere neutrale chemicaliën bij kamertemperatuur. Vanuit ontwerpoogpunt hebben onderdelen gemaakt van geëxtrudeerde POM uiteraard een gladde oppervlakteafwerking.
Omdat acetaal compatibel is met CNC-bewerking, spuitgieten, extrusiegieten, compressiegieten, spingieten en meer, productteams hebben de vrijheid om het productieproces te kiezen dat het beste bij hun budget en behoeften past. Het is echter vermeldenswaard dat Delrin®-kunststoffen vaak moeilijk te verlijmen zijn.
De materiaaleigenschappen van acetaal variëren per formulering, maar de mechanische eigenschappen van een van de meest populaire formuleringen, Delrin® 100 NC010, omvatten:
- Opbrengstspanning: 26%
- Vloeispanning: 71 MPa
- Dichtheid: 1420 kg/m3
- Wateropname: 0.9%
- Trekmodulus: 2900 MPa
- Normale lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt: 110 E-6/K
Delrin® heeft enkele beperkingen. Hoewel Delrin® bijvoorbeeld bestand is tegen veel chemicaliën en oplosmiddelen, is het niet erg bestand tegen sterke zuren, oxidatiemiddelen of UV-straling. Langdurige blootstelling aan straling kan de kleur vervormen en ervoor zorgen dat onderdelen hun sterkte verliezen. Bovendien zijn er voor dit materiaal niet direct vlamclassificaties beschikbaar, wat de bruikbaarheid ervan bij bepaalde toepassingen bij hoge temperaturen beperkt.
Waarom Delrin® Plastic?
Ondanks deze beperkingen zijn er veel redenen om acetaal boven andere materialen te verkiezen. Vergeleken met andere kunststoffen heeft acetaal een betere kruip-, slag- en chemische bestendigheid, betere maatvastheid en hogere sterkte. Het heeft ook een lagere wrijvingscoëfficiënt.
Acetaal presteert ook beter dan bepaalde metalen. Onderdelen gemaakt van dit materiaal hebben een hogere sterkte-gewichtsverhouding, betere corrosieweerstand en bieden meer mogelijkheden voor onderdeelintegratie. Met acetaal kun je sneller en goedkoper dunnere, lichtere onderdelen maken dan vergelijkbare metalen.
Delrin®-kunststoffen zijn te vinden in bijna elke grote productiesector. In de auto-industrie omvatten veel voorkomende toepassingen zware uitrusting, onderdelen van het brandstofsysteem, luidsprekerroosters en onderdelen van veiligheidssystemen, zoals hardware voor veiligheidsgordels. Delrin® kan ook worden gebruikt in algemene industriële apparatuur zoals lagers, tandwielen, pompen en instrumentatie.
Voordelen van CNC-bewerking van POM
Elektrische kenmerken
POM heeft uitstekende thermische isolatie-eigenschappen, gecombineerd met een uitstekende mechanische sterkte is POM een zeer geschikt materiaal voor elektronische componenten. POM is ook bestand tegen aanzienlijke elektrische spanning, waardoor het geschikt is voor gebruik als hoogspanningsisolator. De lage vochtopname maakt het ook een uitstekend materiaal om elektronische componenten droog te houden.
Mechanische kracht
POM is zeer hard, zeer taai en heeft een lagere dichtheid dan metalen. Hierdoor is het geschikt voor lichtgewicht onderdelen die hoge druk moeten kunnen weerstaan.
Anti vermoeidheid
POM is een zeer duurzaam materiaal met uitstekende weerstand tegen vermoeiingsbreuk in het temperatuurbereik van –40°C tot 80°C. Bovendien wordt de weerstand tegen vermoeidheid minder beïnvloed door vocht, chemicaliën of oplosmiddelen. Deze eigenschap maakt het een ideaal materiaal voor onderdelen die bestand moeten zijn tegen herhaaldelijke schokken en spanningen.
Impact weerstand
POM is bestand tegen onmiddellijke impact zonder falen, voornamelijk vanwege de zeer hoge taaiheid, en speciaal behandelde POM kan een grotere slagvastheid bieden.
Goede maatvastheid
Dimensionale stabiliteit meet het vermogen van een materiaal om zijn normale afmetingen te behouden na blootstelling aan druk, temperatuur en andere omstandigheden tijdens CNC-bewerking. POM vervormt niet tijdens CNC-bewerkingen, is ideaal voor bewerkingen en kan nauwkeurige toleranties bereiken.
Wrijvingseigenschappen
Bewegende mechanische onderdelen hebben vaak smering nodig om de wrijving te verminderen die ze veroorzaken als ze tegen elkaar wrijven. CNC-gefreesde POM-onderdelen zijn inherent glad en vereisen geen smering. Deze functie kan worden gebruikt als onderdeel van machines waarbij externe smeertoestellen het product kunnen verontreinigen, zoals voedselverwerkende machines.
stevigheid
De hoge treksterkte en duurzaamheid van POM maken het een geschikt materiaal voor toepassingen met hoge spanning. POM is zeer sterk en wordt vaak gebruikt als vervanger van staal- en aluminiumlegeringen.
Vocht bestendig
Zelfs onder de meest vochtige omstandigheden neemt POM zeer weinig water op. Dit betekent dat het de structurele integriteit behoudt, zelfs bij onderwatertoepassingen.
Kruipweerstand
POM is een zeer taai materiaal dat veel stress kan weerstaan zonder te falen. Deze uitzonderlijke duurzaamheid maakt het tot het materiaal bij uitstek voor onderdelen in veel industrieën.
Elektrische isolatie
POM is een uitstekende isolator. Vanwege deze eigenschap wordt het in veel elektronische producten gebruikt.
Nadelen van CNC-bewerking van POM
Lage hechting
Vanwege de chemische resistentie reageert POM niet goed op lijmen, waardoor het moeilijk te verlijmen is.
Brandbaar
POM is niet zelfdovend en zal branden totdat de zuurstof verdwenen is. Voor het bestrijden van een POM-brand is het gebruik van een klasse A-brandblusser vereist.
Thermische gevoeligheid:
CNC-bewerking van POM bij hoge temperaturen kan vervorming veroorzaken.
Problemen die u gemakkelijk tegenkomt bij CNC-bewerking van POM
Over het algemeen zijn de belangrijkste problemen bij de CNC-bewerking van POM vervorming en scheuren. Er zijn hier ook twee soorten veelvoorkomende scheuren: de ene zijn directe scheuren tijdens CNC-bewerking en de andere zijn verborgen scheuren (meestal veroorzaakt door interne spanning). Langzaam kraken na CNC-bewerking is frustrerend.
Als het geselecteerde POM-materiaal niet goed is, of als de maattolerantie-eisen relatief hoog zijn, wordt aanbevolen om na de ruwe bewerking te gloeien om de interne spanning te elimineren, wat de vervorming na het afwerken aanzienlijk kan verminderen. Er zullen bepaalde verschillen zijn tussen verschillende fabrikanten of kwaliteiten van POM-materialen. De volgende procesparameters zijn uitsluitend ter referentie:
Na de voorbewerking wordt oliebadgloeien (in hete olie) of luchtbadgloeien (in een oven) uitgevoerd. Pas de gloeitemperatuur aan, die doorgaans 10-20°C (ongeveer 140-150°C) lager is dan de warmtevervormingstemperatuur van het product. Voor het gloeien in een oliebad verhoogt u de gloeitijd met 40-60 minuten voor elke wanddikte van 5 mm, voor het luchtbadgloeien verlengt u de gloeitijd met 20-30 minuten voor elke wanddikte van 5 mm en laat u op natuurlijke wijze afkoelen tot kamertemperatuur na voltooiing.
Een andere “aardemethode”-gloeimethode (gloeitemperatuur 100°C)
Wanneer de omgevingstemperatuur van de CNC-onderdelen lager is dan 80 ° C, plaats ze dan 5-6 uur in kokend water na de ruwe bewerking en laat ze op natuurlijke wijze afkoelen tot kamertemperatuur. Met voldoende tijd kunnen ook natuurlijke verouderingsmethoden worden gebruikt. Na een ruwe verwerking moet het ongeveer een week op natuurlijke wijze op kamertemperatuur (bij voorkeur constante temperatuur) worden bewaard.
Veel voorkomende vervormingsoorzaken en tegenmaatregelen bij CNC-bewerking van POM
Allereerst is het het beste om ervoor te zorgen dat de blanco-grootte van het werkstuk consistent is tijdens CNC-bewerking, wat bevorderlijker is voor het opvangen van relatief consistente vervormingen en het controleren van de tolerantie binnen een relatief klein bereik.
1. Vastklemmen veroorzaakt vervorming
POM-materiaal vervormt wanneer het wordt vastgeklemd en keert terug naar de oorspronkelijke staat wanneer het wordt losgemaakt. Op dit moment kunt u overwegen om de klemvorm te wijzigen om het contactoppervlak van het werkstuk te vergroten. De bankschroef zet bijvoorbeeld dingen vast, zet ze vast met lijm, enzovoort. Voor grotere platen kunnen vacuümzuignappen worden gebruikt, maar de plano moet vlak zijn. Het wordt aanbevolen om één kant met lijm vast te zetten voordat u gaat vegen, en vervolgens het gladde oppervlak met een zuignap vast te zetten voor ruwe bewerking.
2. Snijwarmte veroorzaakt vervorming
POM-materialen hebben een slechte hittebestendigheid, zijn gevoelig voor hitte en vervormen gemakkelijk door onvoldoende koeling tijdens de verwerking. Allereerst moet het gereedschap scherp zijn, zodat de tijdens het snijden gegenereerde warmte relatief klein is. Ten tweede kan de hoeveelheid snijwerk worden verminderd, kan het snijwerk in meerdere keren worden verdeeld en kan het koelmiddel worden verhoogd. Het doel is om de warmteontwikkeling te minimaliseren of de tijdens het snijden gegenereerde warmte snel te verwijderen.
3. Elastische vervorming
POM-materiaal heeft een hoge elasticiteit. Bij het snijden vervormt het onderdeel dat in contact komt met het gereedschap naar binnen vanwege de elasticiteit van het materiaal. Wanneer het gereedschap weg beweegt, zal het deel dat wordt gesneden en geperst een bepaalde mate vervormen. Op dit moment is het noodzakelijk om meerdere gereedschapscompensatie-aanpassingen uit te voeren op basis van het daadwerkelijke snij-effect. Meerdere cycli snijden met een kleine snijhoeveelheid tijdens de verwerking kan de dimensionale vervorming verminderen die wordt veroorzaakt door materiaalelasticiteit.
4. Interne spanningsvervorming
Omdat de thermische uitzettingscoëfficiënt van technische kunststoffen groter is dan die van metalen, zal er, wanneer de bewerkingstoeslag groot is, vervorming optreden als gevolg van het elimineren van interne spanning. Ten eerste: de juiste selectie en verwerking van materialen (zoals hierboven). Ten tweede, wanneer de hoeveelheid materiaalverwijdering relatief groot is, probeer dan een zo dik mogelijk materiaal te plaatsen, de marge te beheersen en symmetrische verwerking te gebruiken (of het onderdeelontwerp zelf nu redelijk is of niet, is feitelijk van cruciaal belang) om de veroorzaakte spanningen en vervormingen te compenseren. door verwerking.
Eenmaal voltooid, moet er ook aandacht worden besteed aan temperatuurbeheersing tijdens overdracht en opslag. Handhaaf indien mogelijk de temperatuur om te voorkomen dat de onderdelen vervormen als gevolg van temperatuurveranderingen. Vergeet niet om het oppervlak te beschermen om krassen enz. te voorkomen.
Veelvoorkomende oorzaken van kraken
De bovengenoemde mate van vervorming is gevoeliger voor scheuren, maar dit is slechts een deel van de reden. Er zijn verschillende redenen waarom POM-materialen tijdens het gebruik barsten:
- 1. De hoeveelheid meseten is te groot tijdens CNC-bewerking;
- 2. Gebruik direct een grotere boor om gaten te boren, de snijkracht is te groot en gemakkelijk te kraken;
- 3. Bij het CNC-frezen van diepe gaten trekt de boor zich niet herhaaldelijk terug om spanen te verwijderen, worden de spanen niet voldoende afgevoerd en verschijnen er extrusiescheuren;
- 4. Onvoldoende koeling, onvoldoende koeling van boorgaten, resulterend in scheuren als gevolg van overmatige snijwarmte en snijkracht;
- 5. Als de voedingssnelheid te hoog is, zal de interne spanning van de POM-staaf scheuren veroorzaken;
- 6. Bij het boren is de snijkant van de boor versleten. Als de boor niet op tijd wordt gerepareerd, zal de harde boor barsten veroorzaken.
Selectie van CNC-bewerkingsmethoden
CNC frezen
We beschikken over 3-assige/4-assige/5-assige bewerkingsmogelijkheden voor al uw gebruik en behoefte aan door Delrin bewerkte onderdelen, waardoor we complexe CNC-gefreesde POM-onderdelen kunnen verwerken met behoud van hoge precisie, precisie, flexibiliteit en consistentie. We kunnen ook CNC-frezen en CNC-draaien verzorgen voor andere behoeften bij de productie van acetaalonderdelen. Als u overweegt POM-materiaal te gebruiken om uw gewenste CNC-producten te maken.
CNC draaien
Tijdens CNC-bewerking is koeling vereist om slijtage te verminderen en warmte te geleiden om smelten te voorkomen. Het wordt aanbevolen om eerst persluchtkoeling of vaste smering te gebruiken en daarna koelvloeistof. De snelheid mag niet te hoog zijn en de voeding en betrokkenheid mogen niet te groot zijn. De spaanhoek en ontlastingshoek van het gereedschap kunnen iets groter zijn en de snijkant moet scherp zijn. De voorhoek van veelgebruikte hogesnelheidsstaaldraaigereedschappen is ongeveer 25°~40°, en de achterhoek is ongeveer 10°~20°. De klemkracht van de spantang moet zo klein mogelijk zijn.
CNC-boren
Boor niet direct met een grote boor, het is aan te raden eerst een klein gaatje te boren en dan op lage snelheid te ruimen. De boor moet scherp worden gehouden en u kunt de volgende boren gebruiken: tophoek 60°~90°, spiraalhoek 10°~20°, hellingshoek 0°, rughoek 10°~15°. Bij het boren mag de kracht in de voedingsrichting niet te groot zijn en moet het gereedschap op tijd worden teruggetrokken (doorgaans 5-6 mm diep) om de spanen te verwijderen en af te koelen. Bij het boren door gaten moet bij snel boren de voedingssnelheid worden verlaagd, zodat de boor het materiaal niet in axiale richting wegduwt.
CNC-draadsnijden
Behalve verschillende gereedschappen zijn ze over het algemeen hetzelfde, dat wil zeggen dat vervorming bij het klemmen moet worden vermeden, het gereedschap scherp moet worden gehouden, de voedingssnelheid klein moet zijn en de koeling voldoende moet zijn.
Toepassing van CNC-bewerking van POM-onderdelen
1. Auto-industrie
In de automobielsector worden POM-kunststoffen gebruikt in onderdelen van brandstofsystemen, raammechanismen en diverse interieur- en exterieurcomponenten.
2. Elektrische en elektronische componenten
De elektrisch isolerende eigenschappen van POM maken het geschikt voor de productie van connectoren, schakelaars en isolerende componenten in de elektronica.
3. Consumentengoederen en apparaten
POM-kunststoffen worden veel gebruikt voor het maken van ritsen, gespen, handvatten en andere componenten voor consumptiegoederen en apparaten.
4. Medische apparaten
Op medisch gebied wordt POM gebruikt voor de productie van chirurgische instrumenten, medicijnafgiftesystemen en andere medische hulpmiddelen vanwege de biocompatibiliteit.
5. Technische en industriële onderdelen
De mechanische sterkte en slijtvastheid van POM maken het een uitstekende keuze voor een breed scala aan technische en industriële componenten.