Lavorazione CNC POM: selezione del grado, suggerimenti di progettazione e prevenzione dei difetti

Guida alla lavorazione CNC POM: come scegliere gradi, progettare parti ed evitare difetti comuni

Poliossimetilene, POM, noto anche come acetale o, da DuPont, Delrin È uno dei termoplastici di ingegneria più lavorati per la produzione di alta precisione Viene spesso utilizzato per ingranaggi, corpi valvola, boccole e connettori elettronici perché ha un basso coefficiente di attrito, elevata rigidità ed eccezionale stabilità dimensionale.

Tuttavia, la lavorazione Delrin non è così semplice come il semplice inserimento nel tornio Le differenze, sia nelle prestazioni che nella lavorabilità, tra i vari gradi di poliossimetilene (POM), tra POM-H e POM-C ad esempio, influenzano tutto, dalla propensione alla porosità, alla resistenza chimica. Le parti in allumimun a forma di pedaggio con profili occupati che non forniscono supporto possono provocare distorsioni acetaliche.

Inoltre; i numeri dei coefficienti di attrito che vengono fatti passare sul nastro sono un ordine cinque volte impreciso.

Questa è la prima delle tue guide di fabbricazione POM che discute le scelte ingegneristiche che garantiscono che le tue parti POM soddisfino gli standard di tolleranza per rimanere fuori dal contenitore dei rottami. Include: linee guida per la selezione del grado, standard DFM unici per l'acetale, standard limite di minimizzazione dei difetti, grafici di confronto dei materiali e fattori di incentivazione dei costi. Tutti i valori delle proprietà sono elencati con il rispettivo metodo di test ASTM per la conferma rispetto alle schede tecniche dei materiali.

Cosa rende POM una plastica di lavorazione CNC preferita?

Il poliossimetilene (POM) è un materiale termoplastico ingegneristico, con materiali termoplastici altamente cristallini, mentre i metalli non lo sono (strumentali nel conferire alla produzione le qualità metalliche più vicine piuttosto che le materie prime. Dal Riferimento plastico BYU-Idaho, l'alto grado di cristallinità crea una buona resistenza, rigidità, durezza superficiale, proprietà barriera, resistenza ai solventi e un punto di fusione netto“.

Cosa rende unico POM quando si considera Servizi di lavorazione CNC POM è la sua risposta a un utensile da taglio Secondo i macchinisti l'acetale è la plastica ingegneristica più lavorabile, che produce trucioli corti e puliti piuttosto che trucioli filanti e gommosi come nylon o policarbonato. Ciò si traduce in tolleranze più strette, migliore qualità della superficie e tempi di ciclo di lavorazione più brevi.

POM-H (omopolimero) produce una resistenza alla trazione ASTM D638 di 69 MPa e un modulo di trazione di 3 100 MPa Il suo coefficiente di attrito con l'acciaio è 0,20-0,35 come prova ASTM D1894. sufficientemente basso per una superficie di appoggio non lubrificata, anche se è chiaro che la cifra di 0,04 citata da molte guide di lavorazione non viene utilizzata È il coefficiente appartenente a PTFE/Teflon, e la conseguente applicazione errata ha così chiamato ingegneri che raccomandano che POM dovrebbe essere utilizzato come superficie di scorrimento a basso attrito quando un cuscinetto in PTFE o un grado riempito di PTFE farebbero meglio.

La stabilità dimensionale è la ragione per cui il POM viene utilizzato in parti di precisione in cui si desidera un'elevata rigidità Con un assorbimento di umidità di sole 0,25% (ASTM D570) in 24 ore e un coefficiente di dilatazione termica di 110 µm/m·°C (ASTM D696), il POM mostra un'ottima stabilità dimensionale su intervalli di temperatura e umidità che causerebbero l'espansione delle parti in nylon fuori tolleranza Il materiale POM classificato sotto ASTM D6778 offre costantemente tolleranze di ±0,025 mm su parti di precisione che richiedono un'elevata rigidità superiore a 2.900 MPa modulo di flessione.

POM-H vs POM-C vs POM riempito di vetro Quale grado dovresti lavorare?

L'etichettatura “POM” sul disegno non è sufficiente Il POM omopolimero (POM-H ), marchiato Delrin da DuPont, e il POM copolimero (POM-C ) possiedono cristallinità distinta, che produce variazioni quantificabili nella resistenza meccanica, nella resistenza agli attacchi chimici e nella lavorabilità Una scelta sbagliata del POM potrebbe portare alla porosità della linea centrale in sezioni spesse, a guasti fragili chimicamente o a spese inutili.

Sì, il vantaggio di lavorabilità rivendicato per il Delrin è impressionante ma condizionale POM-H offre un ulteriore 10 a 15% rispetto al POM-C in durezza, rigidità, resistenza alla trazione e alla compressione Gestisce anche carichi circa 10% più alti prima che si verifichi la deformazione da scorrimento Per applicazioni strutturali a secco e ad alto stress in cui la resistenza è fondamentale, POM-H è sicuramente la scelta più forte.

Tuttavia, gli strumenti POM-C sono più affidabili su una gamma di percorsi utensile Fonti del settore riferiscono che l'acetale del copolimero è meno sensibile alla rifusione e alla deformazione durante tagli lunghi e sottili o alla rimozione di materiali pesanti Il POM-C offre anche una resilienza chimica più ampia rispetto all'omopolimero (pH 4-13 vs POM-H pH 4-9), rendendolo il candidato migliore per le parti soggette a lavori di pulizia, idrocarburi o attacchi alcalini.

Aggiungere 10-30% vetro in peso per produrre POM rinforzato con vetro al fine di aumentare la rigidità e il coefficiente di controllo di espansione I produttori utilizzano staffe e custodie cementate per adattarsi alla bolletta L'utilità del POM riempito di vetro va a scapito di una maggiore usura degli utensili e di una finitura più ruvida della macchina Fare riferimento alla scheda tecnica POM di ogni marca per determinare le proprietà della loro miscela personalizzata individuale.

Regole di progettazione per parti POM lavorate a CNC

Le macchine POM come il metallo, ma questa plastica acetalica non si comporta come una sola nell'attrezzatura, nel controllo della temperatura o nell'alleviamento dello stress di trasferimento Gli incuranti principi di progettazione in alluminio per la produzione porteranno a POM di macchine deformate o fuori specifica. È necessario applicare problemi di progettazione specifici del POM.

Spessore minimo della parete

Mantenere lo spessore minimo della parete a 0,8 mm durante la fresatura CNC e 1,0 mm durante la tornitura Le pareti più sottili si deviano sotto la pressione di serraggio e durante il taglio, portando alla rastremazione formata così come segni di chiacchiere sul prodotto Quando si lavora parti complesse di pom con tasche profonde, aumentare lo spessore della parete a 1,5 mm o utilizzare diversi passaggi di finitura leggera Quando si lavorano componenti POM complicati con tasche profonde, aumentare lo spessore della parete a 1,5 mm o utilizzare diversi passaggi di finitura leggeri.

Gestione del calore (Heat Management) Il problema nascosto (Hat Management)

Il POM ha una conducibilità termica (0,31 W/mK ASTM C177) circa 40 volte inferiore all'alluminio, l'eventuale calore prodotto nella zona di taglio non può essere dissipato attraverso il pezzo rimane concentrato nella zona di taglio dell'utensile Questo è il motivo principale per cui il raffreddamento ad aria è preferibile rispetto al liquido di raffreddamento durante la lavorazione del POM: l'aria compressa secca soffia via i trucioli e dissipa il calore senza lo shock termico che il liquido refrigerante provoca a una bassa conduttività termica, plastica cristallina.

Sollievo dallo stress e stabilità dimensionale

Quando si lavora parti POM della macchina che richiedono tolleranze più strette di ±0,05 mm, è necessario utilizzare un processo di lavorazione a due stadi (stress-relieve ruvido, stress-relieve ruvido). Macchina ruvida la POM a 0.20.3 mm sovradimensionare prima della sollecitazione-cucire la parte in un forno Annealing a 1.0 °C (2 °C sotto la deflessione di calore) rilascia la sollecitazione residua bloccata nella parte dalle fasi di estrusione e lavorazione ruvida Successivamente, la parte di lavorazione misurata entro l'intervallo di tolleranza accettabile immediatamente dopo la lavorazione può spostare fuori tolleranza fino a 244 ore a causa del rilassamento della sollecitazione residua.

• Utilizzare utensili in metallo duro affilato e lucidato a base di metallo duro creano calore e degradano la finitura superficiale creando utensili in metallo duro
• Supportare il pezzo in p durante l'intera operazione in cui il POM si distorce sotto le forze di bloccaggio più facilmente dei metalli
• Rilassare la tensione residua lavorazione finale (2448 ore o infornare)
• Eliminare aggressivamente i trucioli dalla zona di taglio. I trucioli POM vengono tagliati nuovamente se non ventilati
• Macchina per tubi POM all'interno di una stanza stabilizzata in temperatura dalla tolleranza target di ±0,025 mm.
• Tenere conto delle caratteristiche uniche di POM 'Questa plastica ad alte prestazioni ha una conduttività termica inferiore di 40× rispetto all'alluminio (0,31 vs 12,5 W/m·K per ASTM C177)

Difetti comuni di lavorazione POM e come prevenirli

La maggior parte dei guasti associati alla lavorazione POM sono diversi dai guasti con alluminio o altre plastiche amorfe I macchinisti progettisti incontreranno problemi di sputtering, distorsione e usura unici per la natura fisica cristallina dei poliossimetileni, nonché problemi di bassa conduttività termica e rilascio di sollecitazioni residue quando i componenti vengono lasciati riposare dopo il taglio Questi otto suggerimenti garantiscono la tolleranza finale e la distorsione della parte minore.

Deformazione e deriva dimensionale

Le parti in POM cristallino o sottile si deformano dopo la lavorazione mentre la sollecitazione residua si stabilizza La deviazione dal piano di riferimento immediatamente dopo la lavorazione può essere maggiore di 0,12 mm ma può essere ridotta a meno di 0,02 mm nel giro di poche ore con una combinazione di metodi di riduzione della sollecitazione residua a basso costo come la ricottura e la rimozione simmetrica del materiale e il raffreddamento ad aria per aiutare a dissipare l'energia termica Questo fenomeno ha indotto i progettisti a credere che le modanature in POM o i prodotti lavorati debbano essere costruiti in un forno dopo la lavorazione ma in realtà è la colpa dello stress interno dei prodotti.

Correzione: una macchina finale a 140 °C prima della lavorazione meccanica a 150 °C Per la ricottura in bagno d'olio con tempo di immersione aumentato, una velocità consigliata è di 40 60 minuti di aumento per 5 mm di spessore della parete Per la ricottura in bagno d'aria (forno), aumentare di 20-30 minuti per 5 mm In alternativa, le parti possono essere cotte a vapore in acqua di rubinetto all'ebollizione per 5-6 ore e raffreddare naturalmente.

Formazione Burr

A causa della tenacità e della duttilità del POM, il flusso di plastica avviene all'avanguardia, anziché alla tosatura pulita, e sulla faccia tagliata vengono generate baffi simili a baffi, soprattutto dopo la fresatura e la foratura del CNC. Utilizzare un rastrello affilato e positivo (6-0), velocità di taglio elevate e fresatura in salita per ridurre l'altezza della bava. La lavorazione delle parti in POM con sbavatura è la norma. Nelle produzioni è efficace una fresatura controllata o una sbavatura criogenica. Un processo di lavorazione controllato con angoli di spoglia positivi di 6-10° produce componenti POM che soddisfano Ra 0,8 µm o meglio sulle facce di tenuta critiche.

Scioglimento e scolorimento superficiale

Quando il calore si accumula più velocemente di quanto il POM possa liberarsene, la superficie si smalta e si scioglie Il processo si verifica più comunemente durante la perforazione di fori profondi senza cicli di beck o con strumenti opachi a velocità di alimentazione elevate Il punto di fusione del POM-100 è di 165175 °C, appena al di sopra delle temperature raggiunte durante la lavorazione aggressiva Ridurre il numero di giri del mandrino, rettificare i trapani su un rastrello negativo o neutro (0-2), utilizzare la perforazione a peck (utensile di retrazione ogni 1-2 diametri del trapano) e utilizzare aria compressa per soffiare via il calore.

Guida decisionale sulla selezione dei materiali POM vs N vs PEEK vs ABS

POM è un'eccellente plastica pom, ma non è la scelta giusta per ogni applicazione La selezione onesta del materiale richiede il confronto di valori specifici in condizioni di test standardizzate La proprietà non è vaga affermazioni su quale plastica “better.” La tabella seguente utilizza i dati con riferimento ASTM per darti un confronto diretto.

Dove POM è la scelta: Ingranaggi, cuscinetti, boccole e qualsiasi altra funzione standard di fresatura, foratura o tornitura in cui sono importanti basso attrito e stabilità dimensionale in condizioni di umidità variabile L'assorbimento d'acqua 0.25% di POM gli consente di tenere tolleranze strette dove il nylon si gonfia di circa 10 volte quella quantità 0,20 a basso coefficiente di attrito (0,20 a 35 per ASTM D1894) accoppiato con sub-0,3TP3T assorbimento di umidità è il motivo per cui questa plastica di ingegneria domina cuscinetti a secco e applicazioni di ingranaggi.

Dove il Nylon è la scelta: tenacità all'urto e smorzamento delle vibrazioni Il Nylon 6/6 ha una duttilità più elevata e una resistenza alla trazione più elevata rispetto al POM Utilizzalo per alloggiamenti a scatto, staffe strutturali e qualsiasi applicazione strutturale in cui l'energia viene assorbita sotto carichi d'urto Il nylon si autolubrifica anche, essendo molto scivoloso quando bagnato.

Dove il PEEK è la scelta: applicazioni ad alta temperatura superiori a 150 °C, ambienti chimici aggressivi e applicazioni che richiedono sterilizzazione. SBIRCIARE è 4-6 volte più costoso per la macchina CNC rispetto al POM, quindi non è certamente un materiale di prima scelta.

Dove l'ABS è la scelta: nella prototipazione, gli alloggiamenti cosmetici, qualsiasi applicazione in cui la verniciabilità e l'incollaggio sono più importanti della resistenza e della lavorabilità è un vantaggio elevato. Macchinario ABS è più conveniente quando il volume di produzione prevede parti strutturali.

Driver di costo nella lavorazione CNC POM

Il costo della lavorazione cnc del pom in un negozio CNC è funzione di sei diversi fattori interconnessi che non sono sempre intuitivi Queste considerazioni sui costi per POM ti permetteranno di prendere decisioni di progettazione di pezzi che minimizzano i costi senza sacrificare le tue esigenze.

I vantaggi della lavorazione cnc rispetto allo stampaggio a iniezione nella produzione a basso volume sono chiari: nessun costo di attrezzaggio, riprogettazione rapida e parti di prima fabbricazione più rapide In base all'economia di scala, i costi di lavorazione tendono a dominare fino a quando le quantità raggiungono un ordine di diverse migliaia di parti, a quel punto le economie di scala favoriscono lo stampaggio a iniezione Richiedi sempre preventivi per entrambi quando pianifichi quantità di produzione di parti pom personalizzate POM mantiene un vantaggio in termini di costo per parte rispetto a PEEK di 46× a tolleranze equivalenti, rendendo POM la scelta predefinita per applicazioni non a temperatura estrema inferiori a 100 °C (UL 746B).

Applicazioni del settore in cui il POM supera le alternative

POM fa buon uso di se stessa non essendo una fantastica resina di uso generale ma avendo proprietà specifiche che altre plastiche non possono eguagliare facilmente.

Componenti del sistema di alimentazione per autoveicoli: i corpi delle valvole negli ingranaggi delle pompe di carburante e beneficiano della resistenza alla benzina e al diesel, della stabilità dimensionale attraverso il ciclo termico e del funzionamento a basso attrito Il copolimero POM-C soddisfa queste proprietà e questi componenti delle pompe POM beneficiano anche delle proprietà di resistenza agli idrocarburi del materiale generico.

Dispositivi medici e strumentazione: vari gradi POM incontro ASTM F1855 (Specifiche standard per poliossimetilene per applicazione medica) e le specifiche USP Classe VI sono utilizzate per i componenti della penna per insulina, le maniglie degli utensili chirurgici e gli ingranaggi della pompa di erogazione granulare Le parti sterilizzabili, biocompatibili e lavorate con precisione sono tutte prodotte dall'unico materiale, POM.

Elektronic Kontaktierungen und Isolatoren: grazie alla sua buona resistenza termica si verifica un'ottima stabilità dimensionale dei materiali POM nei cambiamenti ciclici e grazie alla sua buona forza dielettrica elevata (19,7kV/mm secondo ASTM D149) uno dei materiali più adatti per i corpi dei connettori e distanze insensibili. E le parti non modificano l'allineamento dei contatti in corrispondenza del campo di funzionamento della temperatura e non hanno il rigonfiamento dell'umidità che squalifica l'uso del nylon.

Pom lavorato Per ingranaggi e guide per trasportatori: Dato il loro basso coefficiente di attrito e l'elevata capacità di autolubrificazione, pom lavorato può essere utilizzato come denti di ingranaggi, guide a catena e rulli trasportatori per applicazioni leggere nelle apparecchiature di lavorazione e confezionamento degli alimenti Alcuni gradi approvati dalla FDA soddisfano i requisiti per il contatto con gli alimenti dalle normative FDA 21 CFR 177.2470.

Domande frequenti sulla lavorazione CNC POM