ПОМ-пластики | Свойства материалов для прототипирования деталей

ПОМ (полиоксиметилен) — высокопроизводительный конструкционный термопластик с исключительными механическими свойствами и размерной стабильностью. В данной статье рассматриваются ключевые свойства ПОМ, включая его механические, термические и электрические характеристики, а также области его применения.

Что такое ПОМ-пластик?

Полиоксиметилен (ПОМ), также известный как ацеталь, — кристаллический термопластичный полимер. Это высокоплотный, высококристаллический линейный полимер с превосходными общими эксплуатационными характеристиками. Это высококачественная смола, появившаяся после нейлона и занимающая третье место среди пяти основных инженерных пластиков. По химической структуре молекулярной цепи ПОМ подразделяется на гомополимерный ПОМ (Delrin) и сополимерный ПОМ (Celcon).

Чем отличаются эти два вида? Delrin — это регулярная кристаллическая молекулярная структура, полимеризованная из одного мономера. Celcon — аморфная структура, полученная в результате сополимеризации двух различных мономеров.

Свойства ПОМ

Значительным преимуществом ПОМ является его высокий модуль упругости, высокая жесткость и твердость, отличная усталостная прочность, а также хорошая ударная вязкость и сопротивление ползучести.

Прочность на растяжение и жесткость

Среди всех пластиков ПОМ обладает показателями прочности и жёсткости, относительно близкими к показателям металлов. Во многих областях применения он может заменить такие материалы, как сталь, цинк, алюминий, медь и чугун. С повышением температуры прочность на разрыв и жёсткость ПОМ снижаются.

Сила удара

ПОМ обладает хорошей вязкостью, а его ударная вязкость минимально зависит от температуры. Однако наличие надреза значительно снижает ударную вязкость. поликарбонат, (ПК) и АБС имеют существенно более высокую ударную вязкость, чем ПОМ. ПОМ демонстрирует более высокую ударную вязкость, чем ПК и АБС после многократной усталостной ударной нагрузки.

Усталость Сопротивление

Кристаллические пластики, как правило, обладают более высокой усталостной прочностью, чем аморфные. ПОМ, степень кристалличности которого превышает 70%, демонстрирует превосходную усталостную прочность. Он обладает самым высоким пределом усталости среди всех термопластичных конструкционных пластиков.

Сопротивление ползучести

Благодаря высокой упругости полиоксиметилена (POM), его сопротивление ползучести сопоставимо с другими конструкционными пластиками, такими как нейлон. При температуре 23 °C и нагрузке 21 МПа значение ползучести составляет всего 2.3% после 3000 часов. Более того, значение ползучести относительно мало меняется с температурой, что позволяет ему сохранять хорошее сопротивление ползучести даже при повышенных температурах.

Трение и износостойкость

ПОМ имеет очень низкий коэффициент трения и минимальную скорость износа, при этом его предельное значение скорости сжатия довольно высокое. Это делает его пригодным для деталей, подверженных длительному трению скольжения. Кроме того, ПОМ имеет поверхностную твёрдость, близкую к алюминиевые сплавы, обеспечивает определенную степень самосмазывания в динамических системах трения и создает очень мало шума, демонстрируя превосходные трибологические свойства.

Тепловые свойства

ПОМ имеет высокую температуру изгиба при нагревании (HDT). Гомополимер ПОМ обычно имеет более высокую HDT, чем сополимер ПОМ, но гомополимер ПОМ имеет более низкую термостойкость, чем сополимер. Как правило, рабочая температура ПОМ составляет около 100 °C.

Электрические свойства

ПОМ обладает хорошими электроизоляционными свойствами и практически не подвержен влиянию влажности. В диапазоне частот 10² ~1600⁷ В диапазоне частот 20–100 °C и частоте 10 Гц диэлектрическая проницаемость ПОМ остаётся стабильной на уровне 3.1–3.9. Водопоглощение минимально влияет на диэлектрическую проницаемость. Толщина изделия из ПОМ влияет на его диэлектрическую прочность: более тонкие изделия обладают большей диэлектрической прочностью.

Химическая устойчивость

Полиоксиметилен (POM) обладает высокой стойкостью к маслам и органическим растворителям (таким как углеводороды, спирты, кетоны, сложные эфиры и бензолы). Даже после длительного (более полугода) погружения в среду с повышенными температурами он сохраняет высокую механическую прочность, а скорость изменения массы обычно составляет менее 5%.

Смола ПОМ обладает хорошей устойчивостью к разбавленным кислотам, но подвержена растрескиванию под воздействием сильных кислот, особенно серной, соляной, азотной, сернистой и азотистой кислот.

Погодостойкость

Атмосферостойкость полиоксиметиленового (ПОМ) полимера далека от идеала. При наружном применении для повышения долговечности следует добавлять поглотители УФ-излучения или антиоксиданты.

Процессы обработки POM

Полиоксиметилен (POM) можно формовать и перерабатывать стандартными методами термопластической обработки, включая литье под давлением, экструзию, выдувное формование и компрессионное формование. Литье под давлением является наиболее распространённым методом. Экструзия в основном используется для производства листов и стержней, которые затем могут быть подвергнуты вторичной переработке в готовые изделия. Выдувное формование дополняет литьё под давлением для производства полых изделий.

Литье под давлением

Оборудование: Используйте односторонний полнопроходной шнек с резким сжатием и стандартным наконечником. Соотношение длины к диаметру должно быть около 18, степень сжатия — 2–3, а длина дозирующей секции — 4–5D. Скорость вращения шнека обычно составляет 50–60 об/мин, а противодавление поддерживается на уровне около 0.6 МПа. Сопло должно быть прямоточным с обратной конусностью и должно быть оснащено нагревательным пояском, температура которого регулируется трансформатором-регулятором напряжения. Диаметр сопла должен быть достаточно большим.

Плесень: Литниковая система состоит из литника, литниковых каналов и литников. Литник должен быть коротким и толстым, диаметром примерно на 1 мм больше диаметра сопла и конусностью 3°–5°. Часто используются трапециевидные литники со стандартным размером: ширина в верхней части в три раза больше ширины в нижней, а глубина – в два раза больше ширины в нижней части. Размеры литника (например, толщина) должны определяться с учетом толщины изделия и других факторов; существуют различные типы литников, и оптимальный вариант следует выбирать в соответствии с конструкцией изделия.

Процесс формования: Обычно материал не требует предварительной сушки. Однако предварительная сушка необходима, если гранулы материала охлаждались погружением в воду или при формовании прецизионных деталей. Необходимо точно контролировать температуру цилиндра; слишком высокая температура может привести к изменению цвета и разложению материала, а слишком низкая — к плохой пластификации.

Экструзия

Используйте равномерный дозирующий шнек постоянного диаметра с соотношением длины к диаметру 20:24. Дозирующая часть должна составлять примерно 1/4 от общей длины шнека, а степень сжатия — 3:4.

Конструкция шнека варьируется в зависимости от вязкости материала. Шнеки с глубокими каналами предназначены для высокой вязкости, а шнеки с мелкими каналами – для средней вязкости. Предварительная сушка необходима, если влагопоглощение материала превышает 0.25%. Детали экструдера, контактирующие с материалом, не должны содержать медь и сплавы, способствующие термическому разложению. Конкретные условия процесса, такие как соотношение длины к диаметру, степень сжатия и температура головки, различаются для различных продуктов (например, труб, листов, оболочек проводов).

Выдувное формование

Используется стандартная выдувная машина, требующая точного и точного управления. Соотношение длины/диаметра шнека составляет 16–20, а коэффициент впрыска – 2.0–3.5. Материал пресс-формы выбирается в зависимости от типа изделия. Температура пресс-формы обычно составляет 93–127 °C, а давление воздуха – 0.35–1.20 МПа. Для различных изделий, формованных выдувом (например, бочек, дорожных сумок, распылителей), требуются особые условия процесса, такие как соотношение длины/диаметра, степень сжатия, температура цилиндра и скорость вращения шнека.

Обработка CNC

При обработке ПОМ на станках с ЧПУ литьевые заготовки с припуском 3–5 мм идеально подходят для деталей сложной формы, тогда как простые формы можно вырезать из прутков высокой плотности (1.41–1.43 г/см³) с использованием водяного охлаждения, приспособлений из алюминиевого сплава и тисков с мягкими губками (усилие зажима 5–10 кН) или вакуумного отсоса (≥ 0.1 МПа для тонких деталей) для минимизации деформаций и напряжений.

В Getzshape мы предоставляем высокоточные Обработка с ЧПУ для инженерных пластиков, обеспечивая исключительное качество и точность. Наши материалы POM (полиоксиметилен) доступны в двух цветовых вариантах — чёрном и белом, оба из которых универсальны для различных применений. Если не указаны особые допуски, мы придерживаемся стандарта ISO 2768-c, чтобы гарантировать стабильные и надёжные результаты.

Вторичная обработка

Полиоксиметилен (POM) по своим техническим характеристикам схож с латунью: он жёсткий и выделяет мало тепла. Его можно обрабатывать точением, пилением, фрезерованием, сверлением, штамповкой и нарезанием резьбы.

Применение ПОМ

ПОМ в основном используется для замены цветных металлов (таких как медь, алюминий и цинк) при производстве различных механических компонентов и широко применяется в автомобильной, механической, электронной, электротехнической, строительной и сантехнической промышленности.

Автомобильная

Полиоксиметилен (POM) широко используется в качестве энергосберегающего материала в автомобилестроении. Это обусловлено его способностью способствовать снижению веса транспортного средства, снижению расхода топлива и замене различных металлов, что снижает энергозатраты на формовку и обработку. Например, использование POM для автомобильных дверных и оконных ручек, заменяя оригинальные хромированные металлические или нержавеющие детали, обеспечивает экономию затрат на 23% и сокращает количество этапов обработки с 13 до 5. По сравнению с некоторыми другими инженерными пластиками, POM демонстрирует исключительную стойкость к целому ряду химических веществ, используемых в автомобилях. Сополимер POM особенно превосходит их в этом отношении. Например, благодаря чрезвычайной стабильности сополимера POM к автомобильным охлаждающим жидкостям, большинство компонентов автомобильных радиаторов изготавливаются из сополимера POM.

ПОМ в основном используется в следующих трех областях автомобилестроения:

1. Система подачи топлива в двигатель: используется для изготовления сливных клапанов радиатора, крышек радиатора, расширительных бачков охлаждающей жидкости, крыльчаток водяных насосов, корпусов водяных клапанов, крышек топливных баков, горловин топливных баков, топливных насосов, корпусов карбюраторов, различных выпускных регулирующих клапанов, педалей акселератора и других деталей.
2. Система электрооборудования: используется для производства вентиляторов отопителей, клапанов воздушных компрессоров, выключателей освещения, рычагов управления отопителями, комбинированных переключателей, шестерен и подшипниковых опор электродвигателей стеклоочистителей, а также насосов мойки.
3. Система кузова: используется для изготовления кронштейнов солнцезащитных козырьков, втулок рессор, корпусов спидометров, корпусов антенных механизмов, опор внутренних зеркал, компонентов дверных замков, ручек стеклоподъемников, рам оконных стекол и направляющих роликов, подшипников поворотных кулаков, деталей тормозов, компонентов рулевого колеса и петель отсеков.

Спецтехника

Полиоксиметилен (POM) широко используется для изготовления различных шестерён, подшипников, пружин, кулачков, болтов, гаек, а также конструктивных элементов механического оборудования, таких как корпуса насосов, кожухи и рабочие колеса. Шестерни, зубчатые муфты и подшипники из POM широко используются в качестве конструктивных деталей силовых передач общего назначения.

Электроника

Полиоксиметилен (POM) обладает низким коэффициентом рассеяния, высокой диэлектрической прочностью и сопротивлением изоляции, а также превосходной дугостойкостью, что обуславливает его широкое применение в электронике, электроприборах и офисных автоматах. Полиоксиметилен (POM) может использоваться для изготовления компонентов телефонов, магнитофонов, видеомагнитофонов, телевизоров, компьютеров, факсимильных аппаратов, принтеров, CD- и VCD-плееров и т. д., таких как телефонные диски и клавиши, телевизионные реле и катушки катушек, компоненты управления компьютерами, детали таймеров, кассетодержатели для магнитофонов, кулачки микропереключателей и реверсивные слайдеры, переключатели и лотки для CD-чейнджеров, передние шасси принтеров и решётки динамиков. POM также используется для изготовления компонентов различных электроинструментов, таких как корпуса электрических гайковертов, корпуса электрических ножниц для стрижки овец, корпуса угольных буров и рукоятки переключателей.

Строительство и сантехника

В строительстве и сантехнике ПОМ используется для изготовления оконных рам, раковин, резервуаров для воды, дверных и оконных роликов, небольших мебельных роликов, деталей и крышек газовых счетчиков, компонентов водонагревателей для ванных комнат, корпусов счетчиков воды, фитингов для водопроводных труб и кранов. Смесители из ПОМ стоят на 30% дешевле обычных металлических и выдерживают 2×10⁶ Количество циклов открытия и закрытия под давлением 0.5–0.6 МПа, что эквивалентно более чем 40 годам эксплуатации. Он также обладает такими характеристиками, как стойкость к водной коррозии, образованию накипи и самосмазываемость. Пожарные гидранты и муфты для пожарных рукавов из ПОМ выдерживают разрывное давление до 5 МПа.