Asetaalin ruiskuvalu tai POM ruiskuvalu polyoksimetyleenistä (POM), pitkälle jalostetusta kestomuovista, valmistetut osat. POM voi olla homopolymeeri- tai kopolymeeriasetaalimuodossa. Homopolymeeriasetaali on kiderakenteensa vuoksi erittäin luja. Se voi kuitenkin olla ongelmallinen erittäin spesifisen sulamispisteen vuoksi. Kopolymeeriasetaali on helpompi muovata suuremman käsittelyikkunan vuoksi. Se on mekaanisesti vähemmän luja kuin edellinen materiaali, koska sen kiderakenne on vähemmän järjestäytynyt.

Jotkut tunnetut toimittajat tarjoavat kopolymeeriasetaaleja. DuPont, tunnettu materiaalien toimittaja, tarjoaa vain Delrin®:ää, homopolymeeriä, jolla on parannetut ominaisuudet. Delrin®-laadut luokitellaan lujuuden, jäykkyyden, viskositeetin ja kestävyyden mukaan. Se on yhteensopiva sekä ruiskuvalun että CNC-työstön kanssa. Asetaalimuotituotteita/-osia käytetään elintärkeästi autoteollisuudessa, lääketieteessä ja nesteenkäsittelyalalla.

Tässä artikkelissa keskitytään ensisijaisesti asetaalimuovin ruiskuvaluun, POM:n ominaisuuksiin, hyötyihin ja suunnitteluohjeisiin osien valmistamiseksi POM:stä. Lisäksi annamme ruiskuvalusuunnitteluoppaan, tiettyjä ehdotuksia ja suosituksia optimaalisten tulosten saavuttamiseksi asetaaliruiskuvaluprojektissasi.

Mikä on asetaali?

Asetaali, joka tunnetaan myös nimellä polyoksimetyleeni (POM), on sitkeä ja suorituskykyinen kestomuovi. Se on puolikiteinen materiaali, jota käytetään yleisesti teknisissä sovelluksissa. Asetaalipolymeerit muodostuvat pitkien CH2O-molekyylikaavan mukaisten ketjujen yhdistymisestä. Joitakin kopolymeerimonomeerejä on myös sisällytetty lisätoiminnallisuuden aikaansaamiseksi. Rakenteesta riippuen asetaali voi olla luonteeltaan homopolymeeriä tai kopolymeeriä rakenteesta riippuen.

Tunnetuin homopolymeeriasetaali on DuPont™ Delrin®. Asetaalimuoveilla on suuri lujuus ja jäykkyys, minkä vuoksi ne soveltuvat erinomaisesti sovelluksiin, joissa vaaditaan suurta lujuutta mutta vähäistä taipumista. Näillä muoveilla on myös alhainen kitka ja korkea kulumisaste. Alhainen vedenimukyky tekee asetaalista erinomaisen kestävyyden mittamuutoksia vastaan. Näistä syistä asetaalia käytetään metallien sijasta monissa käyttötarkoituksissa.

Asetaali/POM-materiaalin ominaisuudet

Pöytä: Eri asetaalilaatujen ominaisuudet

Yllä olevassa taulukossa esitetään edellä mainitut POM-tavaramerkit ja niiden ominaisuudet. Homopolymeeri Delrin® 100:lla on korkein vetolujuus, koska polymeerin kiteisyysaste on korkeampi. POM:lle on ominaista erittäin hyvä veto- ja taivutuslujuus mutta suuri kutistumisnopeus. Sovelluksen vaatimuksista riippuen tietyt POM-laadut voivat sisältää täyteaineita lujuuden, korroosion tai UV-kestävyyden parantamiseksi.

POM-ruiskuvalun edut

Asetaalilla on korkea suorituskyky ja toivottavat tekniset ominaisuudet. Materiaalilla on korkea väsymis- ja virumislujuus, kun siihen kohdistuu rasitusta. Korkea mekaaninen lujuus tekee siitä optimaalisen erilaisille tarkkuutta vaativille aloille, kuten ilmailu- ja avaruustekniikkaan ja autoteollisuuteen. Alhainen kitka auttaa POM-materiaalia kulumaan hyvin vähän pitkän ajan kuluessa. Lisäksi asetaali ei ruostu/ruostu ja se voi toimia myös korkeissa lämpötiloissa.

Väsymiskestävyys

Atsetaali ruiskupuristusvaluosilla on hyvät suorituskykyominaisuudet, kun ne altistetaan toistuville rasitussykleille. Se soveltuu parhaiten tilanteisiin, joissa kuormitus on jatkuvaa, kuten hammaspyörät. Näin ollen homopolymeerinen POM tarjoaa paremman väsymislujuuden kuin kopolymeerit. Nämä erityiset ominaisuudet mahdollistavat pitkäaikaisen luotettavuuden suurten rasitusten olosuhteissa. Väsymislujuuden ansiosta POM soveltuu käytettäväksi sovelluksissa, joissa halutaan mekaanisia osia.

Virumisen kestävyys

POM-muotoillulla osalla on mittapysyvyys, kun siihen kohdistuu mekaanisia kuormituksia pitkällä aikavälillä. Sillä on hyvin vähäinen taipumus pysyvään muodonmuutokseen, vaikka siihen kohdistuu jatkuvaa rasitusta. Tämän ominaisuuden ansiosta POM soveltuu käytettäväksi kantavissa sovelluksissa. Materiaalin virumaominaisuuksien puuttuminen tekee siitä ihanteellisen myös rakenteellisiin sovelluksiin. Tämä on erittäin luotettava alue POM:n suorituskyvylle paineen alaisena.

Korkea lujuus

POM-ruiskuvaluosat tarjoavat parhaat veto- ja taivutusominaisuudet. Materiaali tarjoaa korkean suorituskyvyn mekaanisissa osissa vaadittavan jäykkyyden. POM:n homopolymeeriversiot osoittavat jopa suurempaa lujuutta kuin kopolymeerit. Yleisiä käyttökohteita ovat esimerkiksi kuljettimet ja turvallisuuteen liittyvät osat. POM-materiaalin mekaaniset ominaisuudet ovat varsin monipuoliset ja mahdollistavat erilaiset sovellukset.

Matala kitka

POM:n alhainen kitka vähentää liukukappaleiden kulumista. Materiaali soveltuu hyvin käytettäväksi alueilla, joilla liikkeiden vaihtelu on vähäistä. Se vaatii vain vähän huoltoa, koska sillä on luonnollinen taipumus vähentää kitkaa: Tämä POM:n kyky vastustaa kulumista pitää valukappaleiden käyttöiän melko pitkänä. Siksi sitä käytetään usein, kun alhainen kitka on välttämätöntä.

Elintarvikkeiden turvallisuus

Edistyksellinen POM-elintarvikekäyttöön soveltuva materiaali täyttää elintarvikkeiden kanssa kosketuksiin joutuviin tuotteisiin sovellettavat turvallisuusstandardit. POM-materiaalia voivat käyttää myös elintarvikekoneiden ja -laitteiden valmistajat. Se on täyttänyt FDA:n, USDA:n ja kaikki tiukkoja turvallisuusvaatimuksia koskevat lakisääteiset ja lainsäädännölliset vaatimukset. Myrkyttömyytensä vuoksi POM soveltuu hyvin käytettäväksi näillä aloilla. asetaaliruiskuvaluosaa käytetään laajalti elintarvikkeiden käsittelylaitteissa sen luotettavuuden ja luotettavuuden vuoksi.

Mittapysyvyys

Asetaali ruiskuvalutuotteet sisältävät tarkat mitat, kun ne ovat jäähtyneet valuprosessista. Valun aikana sen kutistumisnopeus on suhteellisen suuri, mutta sen jälkeen se pysyy lähes tasaisena. Mittapysyvyys on tärkeää esimerkiksi autoteollisuudessa ja elektroniikassa. POM-ruiskuvalukappaleet pysyvät mittasuhteiltaan vakaina mekaanisen käytön ja paineen aikana. Tämä ominaisuus on edellytys tarkkuuskomponenteille.

Korroosionkestävyys

POM on suhteellisen immuuni useimmille kemiallisille aineille, kuten polttoaineille ja liuottimille. Sitä on parasta käyttää paikoissa, jotka voivat joutua kosketuksiin kemikaalien kanssa. Esimerkiksi sylinterimäiset varastosäiliöt. Vahvat hapot ja emäkset vaikuttavat kuitenkin materiaaliin. POM kestää hyvin kemiallisia hyökkäyksiä, ja siksi se on oikea materiaali nestehallintaan. Sillä on myös hyvä ja vakaa kemikaalien kestävyys sekä pitkä käyttöikä ankarissa olosuhteissa.

Lämmönkestävyys

POM kestää käyttöä alueilla, joissa lämpötila on korkea, jopa 105 °C. Homopolymeerilaadut kestävät korkeampia lämpöräjähdyksiä kuin kopolymeerit. Tarkoitettu ominaisuus on ratkaisevan tärkeä niille komponenteille, jotka altistuvat vaihteleville lämpötilaolosuhteille. Tämän ominaisuuden ansiosta POM soveltuu käytettäväksi teollisuudessa, koska se kestää korkeita lämpötiloja. Oikea materiaalivalinta tarkoittaa kykyä kestää lämpöilmastoa. Osoitteeseen korkean lämpötilan muovi pgae tietää enemmän korkean lämpötilan materiaaleja.

POM-ruiskupuristussuunnittelun tärkeimmät näkökohdat

Ruiskupuristusasetaali suosii ruostumattomasta teräksestä valmistettuja muotteja. Käytettävällä materiaalilla on syövyttävä vaikutus. Siksi käytettävien muottien on oltava vahvoja ja kestäviä. Suuri kutistuminen edellyttää tarkkaa muottien suunnittelua, jotta saadaan aikaan tarkkoja osia. POM-muovia käytetään laajalti autoteollisuuden, teollisuuden ja lääketieteen osissa. Muotoilu on siis tehtävä oikealla tavalla, ja tässä tapauksessa se varmistaa, että tarkkuusaste ja laadukas tuotos ovat korkeat. On tärkeää ottaa huomioon joitakin ominaisuuksia, kun suunnitellaan POM-ruiskuvalua.

Seinämän paksuuden tulisi olla välillä 0,030-0,125 tuumaa. Pitämällä paksuusvaihtelut mahdollisimman pieninä on mahdollista saavuttaa osan tasainen paksuus. Toleranssien hallinta on ratkaisevan tärkeää, koska yrityksen kutistumisnopeus on suuri, ja tämä käy ilmi POM:n tapauksessa. Säteet olisi minimoitava erityisesti alueilla, joihin kohdistuu suurin rasitus. Luonnoskulmat, jotka ovat 0,5-1 asteen välillä, ovat ihanteellisia, koska niiden ulosheitto on tasaista.

Seinämän paksuus

Seinämän paksuudella on suora vaikutus ruiskuvalettujen POM-osien laatuun. Paksummat kohdat voivat myös saada kappaleen vääntymään tai kutistumaan tavalla tai toisella, mikä ei välttämättä ole toivottavaa. Näin kokonaisrakenne paranee ja säilytetään tasainen paksuus. Erittäin ohuiden seinämien on kuitenkin pysyttävä tietyissä rajoissa, vaikka ne ovatkin vaikeita. Seinäpaksuudella on tärkeä merkitys rakenteellisissa sovelluksissa, ja jos se tehdään hyvin, se auttaa kestämään luotettavasti suuria paineita.

Toleranssit

POM-muovissa on suuri kutistuma, mikä voi olla haaste, kun työstetään POM-muoviosia, joiden on oltava tarkkoja toleransseja. Erityisesti paksumpien seinämien on havaittu lisäävän toleranssipoikkeamien todennäköisyyttä. Suunnittelu tasamittaisuuden varmistamiseksi ei ole huono ajatus, sillä näin varmistetaan, että mitat ovat yhdenmukaiset. Aina on olemassa keino, jolla voidaan muovata oikein, ja näin varmistettaisiin, että toleranssit ovat hyväksyttävissä rajoissa. Mittamuutoksista johtuvat ongelmat hallitaan hyvin suunnittelulla ja valvonnalla.

Säteet

Osan muotoilussa käytettävien säteiden avulla voidaan minimoida jännityskeskittymät osan käytössä. Terävät kulmat ovat aina ongelma, koska ne ovat kohtia, jotka voivat heikentää rakenteen kestävyyttä. Sisällyttämällä säteet nämä korkeiden rasitusten alueet minimoidaan, mikä lisää osan käyttöikää. Säteiden on oltava vähintään 0,25 kertaa putken seinämän nimellispaksuus. Pienemmät säteet vähentävät rasitusta, mutta suuremmat säteet, jopa 75%:n säteet, tarjoavat paremman rasituksen jakautumisen.

Luonnoskulma

On mahdollista saavuttaa korkea POM-kappaleen ulosheitto minimaalisilla vetokulmilla. POM:llä on alhainen kitka, ja sillä on myös mahdollisuus 0,5 asteen vetokulmiin. On mahdollista, että esimerkiksi hammaspyörien kaltaisissa osissa nollaveto ei ole välttämätön suunnitteluvaatimusten täyttämiseksi. Vetokulmat auttavat välttämään vaikeuksia, jotka liittyvät osien irrottamiseen muoteista mahdollisimman pienellä tai olemattomalla vahingolla. Hyvän vedon suunnittelu mahdollistaa tehokkaan tuotannon ja valmistettavan osan paremman laadun.

POM-materiaalin käsittelyn haasteet

Mikä tekee POM-valmisteesta vaikeasti käsiteltävän? No, tietyt tekijät ratkaisevat sen optimaalisen toiminnan. Koska POM:lla on vähäinen tai vähäinen sietokyky korkeita lämpöolosuhteita kohtaan. Muotin käyttäjät ottavat ruiskuvalun aikana huomioon useita tekijöitä. Tällaisia tekijöitä ovat lämmönsäätö, kosteustaso, muovausparametrit ja kutistuminen. Nämä tekijät ovat tärkeitä laadukkaiden POM-ruiskuvalukappaleiden onnistuneen valmistuksen kannalta.

Lämpö

Yksi kriittisimmistä POM-ruiskuvalussa hallittavista seikoista on lämpö. Kun materiaalia kuumennetaan yli 210 °C:n lämpötilassa, se hajoaa lämpöolosuhteissa. Tämä hajoaminen johtaa sivutuotteiden muodostumiseen, jotka ovat syövyttäviä ja vaikuttavat lopulta ruiskuvalumuottiin. Muotin lämpötilan tulisi olla 60-100 °C, jotta lopputulos olisi paras mahdollinen. Lyhyet lämmitysjaksot ovat myös hyödyllisiä, koska ne eivät rasita materiaalia liikaa. Kun lämpötilaa nostetaan, siihen pitäisi liittyä viipymäajan lyhentäminen laadun saavuttamiseksi.

Kosteus

POM:n kosteuden imeytyminen on melko vähäistä, ja se on välillä 0,2-0,5%. On kuitenkin suositeltavaa, että POM-hartsi kuivataan ennen käsittelyä parhaiden tulosten saamiseksi. Kuivausaika on yleensä 3-4 tuntia POM-laadusta riippuen. Tämä on tärkeää, jotta kosteuspitoisuudet ovat alhaiset valun aikana, mikä vähentää vikojen esiintymistä. Huolellisella valmistelulla vältetään kosteuteen liittyvät ongelmat ruiskutuksen aikana.

Muotoiluparametrit

Oikea muovausparametri on säilytettävä POM-ruiskuvalua varten. Tunnistettu onnistunut ruiskutuspaine on 70-120 MPa:n välillä kokeen hyvän toistettavuuden varmistamiseksi. Keskisuuri tai suuri ruiskutusnopeus on myös suotavaa, jotta kappaleen valmistus sujuu tasaisesti. Valetun osan valvonta edellyttää asianmukaista parametrien valvontaa, jotta varmistetaan, että valetut osat täyttävät tietyt vaatimukset. Näitä parametreja tarkasti seuraamalla on mahdollista parantaa lopputuotteen laatua.

Kutistuminen

Kutistuminen on tavallinen ongelma POM-materiaaleissa, kuten Delrin®-materiaalissa. Kutistumisaste on yleensä 2-3,5 prosenttia syklin jäähdytysvaiheessa. Suurin osa kutistumisesta tapahtuu, kun kappale on vielä muotissa, ja loput kutistumisesta tapahtuu ulosheittämisen jälkeen. Vahvistamattoman homopolymeerisen POM:n kutistuminen on suurempaa kuin kopolymeerimateriaalien. Nämä kutistumisnopeudet on otettava huomioon muotin suunnittelussa, jotta halutut mitat saavutetaan.

Asetaalin ruiskuvalun haitat

Vaikka asetaalivalu tarjoaa useita etuja. Sillä on myös rajoituksensa ja haittansa. Lisäksi asetaalimuottiin liittyy monia haasteita. Nämä rajoitukset on otettava huolellisesti huomioon muovausprosessin aikana, jotta yritykset voivat saada aikaan laadukkaita loppukäyttöön tarkoitettuja tuotteita.

Huono säänkestävyys

Asetaali on erittäin herkkä hajoamaan. Yleensä tilanteissa, joissa se altistuu ultraviolettivalolle tai UV-valolle. Tämä johtuu siitä, että jatkuva altistuminen niille voi aiheuttaa suuria värimuutoksia ja lopulta vaikuttaa niiden suorituskykyyn. UV heikentää esteettistä arvoa ja fyysisesti heikentää materiaalia. Lisäksi UV-säteily riisuu polymeerien rakenteen. Siksi on käytettävä stabilointiaineita, jotta asetaalin säänkestävyys paranee. Nämä stabilointiaineet eivät välttämättä estä täysin hajoamista pitkään aikaan ulkona, mikä vaikeuttaa asetaalin käyttöä ulkokäytössä.

Hauraus

Kiinteässä olomuodossaan asetaali on erittäin kestävää ja sillä on suuri jäykkyys, mutta se haurastuu erityisolosuhteissa. Lämpötila Alhainen lämpötila vaikuttaa asetaalin materiaaliominaisuuksiin ja tekee siitä alttiin halkeamille tai murtumille iskujen yhteydessä. Tämä hauraus on kuitenkin haitta kaikissa sovelluksissa, joissa halutaan suurta iskunkestävyyttä, erityisesti alhaisissa lämpötiloissa. Asetaalista valettujen tuotteiden suunnittelussa on huomattavia haasteita, jotta ne kestävät iskuja murtumatta.

Atsetaalimuovausprosessin vaikutukset osien mekaanisiin ominaisuuksiin on otettava huomioon.

Acetal ruiskupuristusmuotin suunnittelu

Kun suunnitellaan sovellusta, jossa käytetään asetaalimateriaalia, on tärkeää saada muotti oikein, koska se määrittää lopputuotteen laadun ja vakauden. Seuraavassa on joitakin keskeisiä suunnittelun suuntaviivoja, joita on noudatettava:

• Juoksijan halkaisija: Juoksuputken halkaisijan suositellaan olevan 3-6 mm, jotta materiaali virtaa helposti ruiskutuksen aikana.
• Portin pituus: Ihannetapauksessa portin pituuden tulisi olla noin 0,5 mm, jotta materiaalin läpimenoa voidaan säätää asianmukaisesti. Se parantaa muotin tasaisuutta, jotta muottiin ei muodostu vikoja, kun muotti täytetään materiaalilla.
• Pyöreä portin halkaisija: Tämän tulisi olla puolet ja kuusi kertaa valettavan kappaleen paksuuden välillä. Kun portit mitoitetaan oikein, vältetään lyhyet laukaukset ja hitsausviivat.
• Suorakulmainen Portin leveys: Suorakulmaisten porttien leveyden on oltava vähintään kaksi kertaa tuotteen paksuuden verran. Ihannetapauksessa tämän pitäisi olla noin 0,6 kertaa seinämän paksuus astian rakenteellisen vahvistuksen osalta.
• Luonnoskulma: Muotin kulmaa 40-1 30 ehdotetaan, jotta muottiin valettu osa voidaan poistaa suoraan ilman pinnan kulumista.

Esikuivattava asetaalimateriaali

Vaikka sen kosteuden imeytymisarvo olisi korkea, asetaalikappale ehdotetaan esikuivattavaksi ennen hartsin ruiskuvalua. Esikuivaus vähentää myös jonkinlaisen kosteuden esiintymistä, joka on tuhoisaa, kuten onteloiden tai kuplien muodostumista. Kuivausprosessin olisi tapahduttava 80-100 °C:n lämpötilassa, ja sen olisi kestettävä 2-4 tuntia. Oikeanlainen kuivaus on yhtä tärkeää, koska se auttaa säilyttämään materiaalien eri ominaisuudet ja helpottaa lisäksi suuttumatonta muovailua.

Asetaali Molding lämpötilan säätö

Asetaalin ruiskuvalussa on erittäin tärkeää ylläpitää sekä kosteutta että sulan lämpötilaa, jotta tulokset paranevat. Muotin lämpötila on pidettävä 75-120 celsiusasteen välillä ja sulan lämpötila 190-230 celsiusasteen (374-446 Fahrenheitin) välillä. Tarkan lämpötilan säädön kaltaisilla parametreilla hallitaan myös ongelmia, kuten vääristymiskutistumaa tai jopa huonoa pintakäsittelyä. Lämpöolosuhteiden tarkka säätö auttaa jäähdyttämään tasaisesti ja näin ollen minimoimaan jännitykset, kun lopputuotteen mitoitusominaisuuksia parannetaan.

Ruiskutuspaine

Kukin materiaali vaatii tietyn ruiskutuspaineen, joka on saavutettava tietynlaisen osan laadun aikaansaamiseksi. Painealue on välillä 40-130 MPa riippuen asetaalin sulavirtauksesta sekä juoksuportin ja kappaleen paksuudesta ja koosta. Kun paine on alhainen, muotti voidaan täyttää puutteellisesti, ja jos paine on korkea, syntyy todennäköisesti leimahduksia tai muita vikoja. Optimaalinen paine on tärkeä, jotta saadaan aikaan sopiva kappaleen muodostus ja jotta virheet voidaan sulkea pois.

Ruiskuvalun nopeus

Ruiskutusnopeus on myös toinen asia, joka vaikuttaa suuresti asetaalivaluprosessiin. Lätäköiden muodostumisesta riippuen muotin ruiskutusnopeus vaihtelee kohtalaisesta nopeaan, jotta vältetään vikojen syntyminen muotin täyttyessä. Jos nopeus on hidas, pinnassa näkyy virtausjälkiä tai pintapuutteita. Toisaalta suuri nopeus voi johtaa niin sanottuun suihkuttamiseen tai leikkausylilämpenemiseen, mikä on huono asia useimpien osien lujuuden ja pinnan viimeistelyn kannalta. Ruiskutusnopeutta muuttamalla voidaan poistaa muotovirheet ja parantaa muotin tuottavuutta.

Näiden näkökohtien ansiosta valmistajat voivat parantaa asetaaliruiskuvalettujen osiensa tehokkuutta valvomalla parametreja ja syntyneitä ongelmia. Jotta asetaalin myönteisiä ominaisuuksia voitaisiin hyödyntää parhaalla mahdollisella tavalla ja samalla välttää sen haittoja, tietyt muotin suunnitteluun, materiaalinkäsittelyyn ja prosessiin liittyvät näkökohdat on viritettävä tarkasti.

Päätelmä

Asetaali tai polyoksimetyleeni on eräänlainen ruiskuvalettu puolikiteinen kestomuovi. Tätä materiaalia käytetään yleisesti mekaanisissa osissa, kuten holkeissa, laakereissa, hammaspyörissä ja ketjupyörissä.

Metalleihin ja muihin muoveihin verrattuna asetaalilla on alhainen kitkakerroin ja suuri jäykkyys. Nämä ominaisuudet parantavat huomattavasti sen kulumisominaisuuksia, ja näin ollen lopputuloksena syntyvät tuotteet ovat pitkäikäisiä.

Kaikkiaan nämä ominaisuudet tekevät asetaalista materiaalin, jota käytetään useissa teknisissä sovelluksissa. Asianmukainen käsittely ja suunnittelu parantavat niiden tehokkuutta ja kestävyyttä eri teollisuudenaloilla.

Asetaalin käyttöönotto tuotantoprosesseissa voi lisätä tehokkuutta ja vähentää mekaanisten laitteiden huoltotiheyttä.