Usinagem CNC POM: Seleção de notas, dicas de design e prevenção de defeitos

Guia de usinagem CNC POM: como escolher classes, projetar peças e evitar defeitos comuns

Polioximetileno, POM, também conhecido como acetal ou, pela DuPont, Delrin É um dos termoplásticos de engenharia de usinagem mais para fabricação de alta precisão É frequentemente usado para engrenagens, corpos de válvulas, buchas e conectores eletrônicos porque tem um baixo coeficiente de atrito, alta rigidez e estabilidade dimensional excepcional.

No entanto, a usinagem de Delrin não é tão direta quanto simplesmente inseri-lo no torno As diferenças, tanto no desempenho quanto na usinabilidade, entre os vários graus de polioximetileno (POM), entre POM-H e POM-C por exemplo, influenciam tudo, desde a propensão à porosidade, até a resistência química Peças de alumimun em forma de pedágio com perfis ocupados que não fornecem suporte podem resultar em distorção Acetal.

Além disso; os números dos coeficientes de atrito transmitidos na teia são cinco vezes imprecisos.

Este é o primeiro de seus guias de fabricação POM que discute as escolhas de engenharia que garantem que suas peças POM atendam aos padrões de tolerância para ficar fora da lixeira. Inclui: diretrizes de seleção de grau, padrões DFM exclusivos para acetal, padrões de limite de minimização de defeitos, gráficos de comparação de materiais e fatores de incentivo de custos. Todos os valores das propriedades estão listados com o respectivo método de teste ASTM para confirmação em suas fichas técnicas de materiais.

O que torna o POM um plástico de usinagem CNC preferido?

O polioximetileno (POM) é um termoplástico de engenharia, com termoplásticos que são altamente cristalinos, enquanto os metais não são (instrumentais para dar à fabricação as qualidades metálicas mais próximas, em vez de commodities Do Referência de plásticos BYU-Idaho, o alto grau de cristalinidade cria “boa resistência, rigidez, dureza superficial, propriedades de barreira, resistência ao solvente e um ponto de fusão acentuado”.

O que torna o POM único quando se considera Serviços usinagem CNC POM é a sua resposta a uma ferramenta de corte De acordo com os maquinistas acetal é o plástico de engenharia mais usinável, produzindo chip curto e limpo em vez de chips pegajosos e pegajosos como nylon ou policarbonato Isso resulta em tolerâncias mais apertadas, melhor qualidade da superfície e tempos de ciclo de usinagem mais curtos.

POM-H (homopolímero) produz uma resistência à tração ASTM D638 de 69 MPa e módulo de tração de 3 100 MPa Seu coeficiente de atrito com o aço é de 0,20-0,35 como um teste ASTM D1894. baixo o suficiente para uma superfície de rolamento não lubrificada, embora seja claro que o valor de 0,04 citado por muitas guias de usinagem não é usado É o coeficiente pertencente ao PTFE/Teflon, e a má aplicação resultante tem os chamados engenheiros recomendando que o POM deve ser usado como uma superfície deslizante de baixo atrito quando um rolamento de PTFE ou um grau preenchido com PTFE faria melhor.

A estabilidade dimensional é a razão pela qual o POM é usado em peças de precisão onde a alta rigidez é desejada Com absorção de umidade de 24 horas de apenas 0,251TP3 T (ASTM D570) e um coeficiente de expansão térmica de 110 µm/m·°C (ASTM D696), o POM mostra uma estabilidade dimensional muito boa em relação às faixas de temperatura e umidade que fariam com que as peças de náilon se expandissem para fora da tolerância O material POM classificado sob ASTM D6778 fornece consistentemente tolerâncias de ±0,025 mm em peças de precisão que exigem alta rigidez acima do módulo de flexão de 2.900 MPa.

POM-H vs POM-C vs POM cheio de vidro vs qual grau você deve usar?

Rotular “POM” no desenho não é suficiente O homopolímero POM (POM-H ), marcado como Delrin pela DuPont, e o copolímero POM (POM-C ) possuem cristalinidade distinta, o que produz variações quantificáveis na resistência mecânica, resistência ao ataque químico e usinabilidade A escolha errada do POM pode levar à porosidade da linha central em seções espessas, falha frágil quimicamente ou despesas desnecessárias.

Sim, o benefício de usinabilidade reivindicado para o Delrin é impressionante, mas condicional POM-H oferece um adicional de 10 a 151TP3 T em comparação com POM-C em dureza, rigidez, resistência à tração e compressão Ele também lida com cargas cerca de 101TP3 T mais alto antes que a deformação por fluência ocorra Para aplicações estruturais secas e de alta tensão, onde a resistência é primordial, POM-H é definitivamente a escolha mais forte.

No entanto, as ferramentas POM-C de forma mais confiável em uma variedade de caminhos de ferramentas Fontes da indústria relatam que o acetal de copolímero é menos sensível à refusão e deformação durante cortes longos e finos ou remoção de estoque pesado O POM-C também oferece uma resiliência química mais ampla do que o homopolímero (pH 4-13 vs POM-H pH 4-9), tornando-o o melhor candidato para peças sujeitas a trabalhos de limpeza, hidrocarbonetos ou ataques alcalinos.

Adicione o vidro 10-301TP3 T pelo peso para produzir o POM vidro-reforçado a fim aumentar a rigidez e controlar o coeficiente da expansão Os fabricantes usam bracketry e cercos grouted para caber a conta A utilidade do POM vidro-enchido vem à custa do desgaste aumentado da ferramenta e do revestimento mais áspero da máquina Consulte a folha de dados de POM de cada marca para determinar as propriedades de sua mistura feita sob encomenda individual.

Regras de projeto para peças POM usinadas em CNC

As máquinas POM gostam de metal, mas este plástico acetal não se comporta como um em fixação, controle de temperatura ou alívio de tensão de transferência Os princípios de design de alumínio descuidado para fabricação levarão a POMs de máquinas deformadas ou fora de especificação. Problemas de design específicos do POM devem ser aplicados.

Espessura Mínima da Parede

Mantenha a espessura mínima da parede em 0,8 mm ao fresar CNC e 1,0 mm ao girar Paredes mais finas desviam sob pressão de fixação e durante o corte, levando ao cone formado, bem como marcas de vibração no produto Ao usinar peças complexas de pom com bolsos profundos, aumente a espessura da parede para 1,5 mm ou use vários passes de acabamento leves Ao usinar componentes complicados de POM com bolsos profundos, aumente a espessura da parede para 1,5 mm ou use vários passes de acabamento leves.

Gestão de Calor O Problema Oculto

POM tem uma condutividade térmica (0.31 W/mK ASTM C177) aproximadamente 40 vezes mais baixa do que o alumínio Qualquer calor produzido na zona de corte não pode ser dissipado através da peça de trabalho Permanece concentrado na zona de corte da ferramenta Esta é a razão primária que o resfriamento a ar é preferível sobre o líquido de refrigeração quando a usinagem POM: ar comprimido seco sopra os cavacos e dissipa o calor sem o choque térmico que o líquido de refrigeração causa a uma baixa condutividade térmica, plásticos cristalinos.

Alívio de estresse e estabilidade dimensional

Ao usinar peças POM que requerem tolerâncias mais apertadas que ±0,05 mm, é necessário usar um processo de usinagem de dois estágios (áspero, alívio de tensão, acabamento).A máquina áspera o P para 0,20,3 mm superdimensionar por superfície antes do alívio de tensão a peça em um forno de vedação a 140°C (20030°C abaixo da temperatura de deflexão térmica) libera a tensão residual travada na peça pelas etapas de extrusão e usinagem de desbaste Posteriormente, a peça usinada medida dentro da faixa de tolerância aceitável imediatamente após a usinagem pode mudar de tolerância até 2.448 horas devido ao relaxamento da tensão residual.

• Use ferramentas afiadas de metal duro, ferramentas polidas criam calor e degradam o acabamento superficial
• Apoie a peça de trabalho pom durante toda a operação. O POM distorce sob as forças de fixação mais facilmente do que os metais
• Relaxe a tensão residual (24 horas finais de usinagem ou cozimento)
• Limpe agressivamente os cavacos da zona de corte. Os cavacos POM são recortados se não forem ventilados
• Máquina de tubo POM dentro de uma sala com temperatura estabilizada a partir da tolerância alvo de ±0,025 mm.
• Leve em conta as características únicas de usinagem da POM (este plástico de alto desempenho tem condutividade térmica 40× menor que o alumínio (0,31 vs 12,5 W/m·K por ASTM C177)

Defeitos comuns de usinagem POM e como evitá-los

A maioria das falhas associadas à usinagem POM são diferentes das falhas com alumínio ou outros plásticos amorfos O projeto de maquinistas encontrará problemas de pulverização catódica, distorção e desgaste que são exclusivos da natureza física cristalina dos polioximetilenos, bem como baixa condutividade térmica e problemas de liberação de tensão residual quando os componentes são deixados para sentar após o corte Essas oito pontas garantem tolerância final e menor distorção da peça.

Warping e Deriva Dimensional

Peças cristalinas ou finas de POM urdem após a usinagem à medida que a tensão residual se estabiliza O desvio do plano de referência imediatamente após a usinagem pode ser superior a 0,12 mm, mas pode ser reduzido para menos de 0,02 mm em questão de horas com uma combinação de métodos residuais de baixo custo de alívio de tensão, como recozimento e remoção simétrica de material, e resfriamento a ar para auxiliar na dissipação de energia térmica Esse fenômeno fez com que os projetistas acreditassem que as molduras POM ou produtos usinados devem ser construídos em um forno após a usinagem, mas na realidade é a tensão interna dos produtos que é a culpada.

Correção: um a 14-14 °150 ° antes da usinagem final Para o recozimento do banho de óleo com tempo de imersão aumentado, uma taxa recomendada é 40 minutos de aumento por 5 mm de espessura da parede Para o recozimento do banho de ar (forno), aumente por 20-30 minutos por 5 mm. Alternativamente, as peças podem ser cozidas no vapor em água da torneira fervendo por 5-6 horas e esfriar naturalmente.

Formação Burr

Devido à tenacidade e ductilidade do POM, o fluxo de plástico ocorre na aresta de corte, em vez de cisalhamento limpo, e rebarbas semelhantes a bigodes são geradas na face de corte, especialmente após a fresagem e perfuração cnc Use ancinho afiado e positivo (6-10), altas velocidades de corte e fresagem de subida para ajudar a reduzir a altura da rebarba Rebarbarbando peças POM após a usinagem é a norma O despolim ou despolimização criogênica é eficaz em produções de volume Um processo de usinagem controlada com ângulos de inclinação positivos de 6-10° produz componentes POM que atendem Ra 0,8 µm ou melhor em faces críticas de vedação.

Derretimento e descoloração de superfície

Quando o calor se acumula mais rápido do que o POM pode se livrar, o esmalte de superfície e derrete O processo mais comumente ocorre durante a perfuração de furos profundos sem ciclos de bicar ou com ferramentas opacas em altas taxas de alimentação O ponto de fusão do POM-100 é de 165 175 °C, apenas pouco acima das temperaturas alcançadas durante a usinagem agressiva Reduzir a rotação do fuso, retificar brocas para um ancinho negativo ou neutro (0-2), usar perfuração peck (retrair ferramenta a cada 1-2 diâmetros de broca) e usar ar comprimido para soprar o calor.

Guia de decisão de seleção de material POM vs N PEEK vs ABS

POM é um excelente plástico pom, mas não é a escolha certa para cada aplicação A seleção honesta de materiais requer a comparação de valores de propriedades específicas sob condições de teste padronizadas (não há reivindicações vagas sobre qual plástico é melhor.“ A tabela a seguir usa dados referenciados pela ASTM para fornecer uma comparação direta.

Onde POM é a escolha: Engrenagens, rolamentos, buchas e qualquer outro recurso padrão de fresagem, perfuração ou torneamento em que o baixo atrito e a estabilidade dimensional em condições de umidade variável são importantes A absorção de água 0,251TP3 T da POM permite que ela se mantenha tolerâncias apertadas onde o náilon incha cerca de 10 vezes mais que 35 por ASTM D1894 (baixo coeficiente de atrito 0,20) emparelhado com sub-0,3% de absorção de umidade é por isso que este plástico de engenharia domina as aplicações de rolamentos e engrenagens de funcionamento a seco.

Onde Nylon é a escolha: tenacidade ao impacto e amortecimento de vibração Nylon 6/6 tem maior ductilidade e maior resistência à tração do que POM. Use-o para caixas de encaixe rápido, suportes estruturais e qualquer aplicação estrutural onde a energia é absorvida sob cargas de nylon também se autolubrifica, sendo muito escorregadio quando molhado.

Onde PEEK é a escolha: aplicações de alta temperatura acima de 150 °C, ambientes químicos agressivos e aplicações que requerem esterilização. ESPREITAR é 4-6 vezes mais caro para a máquina CNC do que o POM, portanto certamente não é um material de primeira escolha.

Onde o ABS é a escolha: Em prototipagem, carcaças cosméticas, qualquer aplicação onde a capacidade de pintura e a ligação são mais importantes do que a resistência e a usinabilidade é um alto benefício. Máquinas ABS é mais econômico quando o volume de produção se antecipa às peças estruturais.

Drivers de custos em usinagem CNC POM

O custo da usinagem cnc de pom em uma loja CNC é uma função de seis fatores diferentes e interconectados que nem sempre são intuitivos Essas considerações de custo para POM permitirão que você tome decisões de projeto de peças que minimizem o custo sem sacrificar seus requisitos.

As vantagens da usinagem cnc sobre a moldagem por injeção na produção de baixo volume são claras: sem custos de ferramentas, redesenho rápido e peças de primeira fabricação mais rápidas Com base na economia de escala, os custos de usinagem tendem a dominar até que as quantidades atinjam uma ordem de várias mil partes, momento em que as economias de escala favorecem a moldagem por injeção Sempre solicite cotações para ambos ao planejar quantidades de produção de peças personalizadas POM mantém uma vantagem de custo por peça sobre PEEK em 46× em tolerâncias equivalentes, tornando POM a escolha padrão para aplicações de temperatura não extrema sob 100 °C (UL 746 B).

Aplicações da indústria onde o POM supera alternativas

O POM faz bom uso de si mesmo não por ser uma resina de uso geral incrível, mas por ter propriedades específicas que outros plásticos não conseguem igualar facilmente.

Componentes do sistema de combustível automotivo: Os corpos das válvulas e as engrenagens da bomba de combustível se beneficiam da resistência à gasolina e ao diesel, da estabilidade dimensional por meio de ciclagem térmica e da operação de baixo atrito O copolímero POM-C atende a essas propriedades, e esses componentes das bombas POM também se beneficiam das propriedades de resistência a hidrocarbonetos do material genérico.

Dispositivos médicos e instrumentação: várias reuniões de notas POM ASTM F1855 (Especificação de padrões para polioximetileno para aplicação médica) e as especificações USP Classe VI são usadas para componentes de caneta de insulina, alças de ferramentas cirúrgicas e engrenagens de bombas de distribuição granulares Peças esterilizáveis, biocompatíveis e usinadas com precisão são todas produzidas a partir de um material, POM.

Elektronic Kontaktierungen und Isolatoren: Devido à sua boa resistência térmica ocorre uma estabilidade dimensional muito boa dos materiais POM em alterações cíclicas, bem como devido à sua boa alta resistência dielétrica (19,7 kV/mm de acordo com ASTM D149) um dos materiais mais adequados para corpos conectores e distâncias insensíveis. E as peças não alteram o alinhamento de contato dentro do campo de temperatura de operação e não apresentam inchaço de umidade que desqualifica o uso de náilon.

Pom usinado Para engrenagens e guias transportadoras: Dado o seu baixo coeficiente de atrito e alta capacidade de auto-lubrificação, pom usinado pode ser usado como dentes de engrenagem, guias de corrente e rolos transportadores para aplicações de serviço leve em equipamentos de processamento de alimentos e embalagem Alguns graus aprovados pela FDA satisfazem os requisitos para contato com alimentos pelos regulamentos da FDA 21 CFR 177.2470.

Perguntas frequentes POM CNC Usinagem