Acetál fröccsöntés vagy POM fröccsöntés polioximetilénből (POM), egy magasan feldolgozott hőre lágyuló műanyagból készült alkatrészek. A POM lehet homopolimer vagy kopolimer acetál forma. A homopolimer acetál kristályos szerkezete miatt nagy szilárdságú. A nagyon specifikus olvadáspont miatt azonban problémás lehet. A kopolimer acetál a nagyobb feldolgozási ablak miatt könnyebben alakítható. Mechanikai szempontból kevésbé erős, mint az előző anyag, mivel kristályszerkezete kevésbé rendezett.

Néhány neves beszállító kopolimer acetálokat kínál. Míg a DuPont, egy elismert anyagszolgáltató csak a Delrin®-t kínálja, egy továbbfejlesztett tulajdonságokkal rendelkező homopolimert. A Delrin® fajtákat szilárdságuk, merevségük, viszkozitásuk és ellenálló képességük szerint kategorizálják. Mind fröccsöntéssel, mind CNC megmunkálással kompatibilis. Az acetál öntőforma termékeket/alkatrészeket létfontosságúan használják az autóiparban, az orvostudományban, valamint a folyadékkezelésben.

Ez a cikk elsősorban az acetál műanyag fröccsöntéssel, a POM tulajdonságaival, előnyeivel és a POM-ból készült alkatrészek gyártására vonatkozó tervezési irányelvekkel foglalkozik. Ezenkívül egy fröccsöntési tervezési útmutatót, bizonyos javaslatokat és ajánlásokat adunk az Ön acetál fröccsöntési projektjének optimális eredményeihez.

Mi az acetál?

Az acetál, amely polioximetilén (POM) néven is ismert, egy szívós és nagy teljesítményű hőre lágyuló műanyag. Félkristályos anyag, amelyet általában műszaki alkalmazásokhoz használnak. Az acetál polimerek a CH2O molekuláris képletű hosszú láncok összekapcsolásával jönnek létre. Néhány kopolimer monomert is beépítenek, hogy további funkcionalitást biztosítsanak. Az acetál a szerkezettől függően homopolimer vagy kopolimer természetű lehet.

A legismertebb homopolimer acetál a DuPont™ Delrin®. Az acetál műanyagok nagy szilárdsággal és merevséggel rendelkeznek, ami ideálisvá teszi őket a nagy szilárdságot, de alacsony hajlékonyságot igénylő alkalmazásokhoz. Ezek a műanyagok alacsony súrlódással és magas kopási aránnyal is rendelkeznek. Az alacsony vízfelvevő képesség miatt az acetál kiválóan ellenáll a méretváltozásoknak. Ezen okok miatt az acetált számos felhasználási területen fémek helyett használják.

Acetál/POM anyag tulajdonságai

Asztal: A különböző acetálfajták tulajdonságai

A fenti táblázat a fent említett POM kereskedelmi neveket és azok tulajdonságait mutatja be. A homopolimer Delrin® 100 rendelkezik a legnagyobb szakítószilárdsággal, mivel a polimer kristályossági foka magasabb. A POM-ot nagyon jó szakító- és hajlítószilárdság, de nagy zsugorodási sebesség jellemzi. Az alkalmazási követelményektől függően egyes POM-típusok a szilárdság, a korrózió vagy az UV-ellenállás javítása érdekében töltőanyagokat tartalmazhatnak.

A POM fröccsöntés előnyei

Az acetál nagy teljesítményű, kívánatos műszaki jellemzőkkel rendelkezik. Az anyag nagy fáradási és kúszási szilárdsággal rendelkezik, ha feszültségnek van kitéve. A nagy mechanikai szilárdság optimálissá teszi a különböző precíziós igényű ágazatokban, például a repülőgépiparban és az autóiparban. Az alacsony súrlódás segít a POM-nak abban, hogy hosszú időn keresztül nagyon kis mértékben kopjon. Ezenkívül az acetál nem rozsdásodik/korrodálódik, és magas hőmérsékleten is működőképes.

Fáradási ellenállás

Az acetál fröccsöntési alkatrészek jó teljesítményjellemzőkkel rendelkeznek, amikor ismétlődő feszültségciklusoknak van kitéve. Legmegfelelőbb olyan helyzetekben, ahol a terhelés állandó, mint például a fogaskerekek. Így a homopolimer POM jobb fáradási szilárdságot biztosít, mint a kopolimerek. Ezek a sajátos tulajdonságok lehetővé teszik a hosszú távú megbízhatóságot nagy igénybevételnek kitett körülmények között. A fáradási szilárdság alkalmassá teszi a POM-ot olyan alkalmazásokban való felhasználásra, ahol mechanikus alkatrészeket kívánnak.

Kúszásállóság

A POM öntött alkatrész hosszú távon mechanikai igénybevétel esetén méretstabilitást mutat. Nagyon kis mértékben hajlamos a tartós alakváltozásra, még akkor is, ha állandó igénybevételnek van kitéve. Ez a tulajdonság teszi a POM-ot alkalmassá a teherbíró alkalmazásokban való felhasználásra. Az anyag kúszásmentessége szintén ideálissá teszi szerkezeti alkalmazásokhoz. Ez a POM nyomás alatti teljesítményének egy nagyon megbízható területe.

Nagy szilárdság

A POM fröccsöntött alkatrészek a legjobb szakító és hajlító tulajdonságokkal rendelkeznek. Az anyag biztosítja a nagy teljesítményű mechanikai alkatrészekhez szükséges merevséget. A POM homopolimer változatai még nagyobb szilárdságot mutatnak a kopolimerekhez képest. Néhány gyakori felhasználási terület a szállítószalagok és a biztonsággal kapcsolatos alkatrészek. A POM mechanikai jellemzői meglehetősen sokoldalúak, hogy lehetővé tegyék a különböző alkalmazásokat.

Alacsony súrlódás

A POM alacsony súrlódása csökkenti a csúszóelemek kopását. Az anyag jól alkalmazható olyan területeken, ahol a mozgás kis mértékben változik. Minimális karbantartást igényel a súrlódás csökkentésére való természetes hajlama miatt: A POM-nak ez a kopásállósági képessége meglehetősen hosszú élettartamot biztosít az öntött alkatrészek számára. Ezért gyakran alkalmazzák ott, ahol az alacsony súrlódás szükségszerűség.

Élelmiszerbiztonság

A fejlett POM élelmiszer-minőségű anyag megfelel az élelmiszerekkel érintkező termékekre vonatkozó biztonsági előírásoknak. A POM-ot az élelmiszer-feldolgozó gépek és berendezések gyártói is használhatják. Megfelelt az FDA, az USDA, valamint a szigorú biztonságra vonatkozó összes jogi és szabályozási követelménynek. Nem toxicitása miatt a POM jól alkalmazható ezekben az ágazatokban. acetal fröccsöntési alkatrész széles körben használják az élelmiszer-feldolgozó berendezésekben megbízhatósága és megbízhatósága miatt.

Méretstabilitás

Az acetál fröccsöntési termékek pontos méretekkel rendelkeznek, miután kihűltek a fröccsöntési folyamatból. A formázás során a zsugorodási sebessége viszonylag magas, de utána szinte egyenletes marad. A méretstabilitás fontos az olyan ágazatokban, mint az autóipar és az elektronika. A POM fröccsöntött alkatrészek mechanikai alkalmazás és nyomás alatt is méretstabilak maradnak. Ez a tulajdonság a precíziós alkatrészek előfeltétele.

Korrózióállóság

A POM viszonylag immunis a legtöbb vegyi anyaggal, például üzemanyagokkal és oldószerekkel szemben. A legjobb olyan helyeken használni, ahol vegyi anyagokkal érintkezhet. Például hengeres tárolótartályok. Az anyagra azonban hatással vannak az erős savak és lúgok. A POM jól ellenáll a vegyi támadásoknak, és ezért megfelelő anyag a folyadékkezelésben való felhasználásra. Emellett jó és stabil vegyszerállósággal, valamint hosszú élettartammal rendelkezik zord körülmények között is.

Hőállóság

A POM magas hőmérsékletű, akár 105°C-os területeken is képes elviselni a használatot. A homopolimer fajták nagyobb hőhatásokat bírnak ki, mint a kopolimerek. A tervezett tulajdonság döntő fontosságú azoknál az alkatrészeknél, amelyek változó hőmérsékleti viszonyoknak vannak kitéve. Ez a tulajdonság teszi a POM-ot alkalmassá az iparban való felhasználásra, mivel a magas hőmérsékletekkel szemben toleráns. Az alkalmazott anyagok helyes megválasztása jelenti a termikus klímának való ellenállóképességet. A címre magas hőmérsékletű műanyag pgae, hogy több magas hőmérsékletű anyagot ismerjen meg.

A POM fröccsöntés tervezésének legfontosabb szempontjai

Fröccsöntéses acetál előnyben részesíti a rozsdamentes acélból készült formák használatát. A felhasznált anyagnak korróziós hatása van. Ezért a használt formáknak erősnek és ellenállónak kell lenniük. A nagy zsugorodás éles szerszámtervezést igényel a pontos alkatrészek elérése érdekében. A POM-ot széles körben alkalmazzák az autóipari, ipari és orvosi alkatrészekben. Tehát az öntést megfelelő módon kell elvégezni, és ebben az esetben biztosítani fogja, hogy a pontosság és a minőségi kimenet magas legyen. Fontos figyelembe venni néhány jellemzőt a POM fröccsöntés tervezésekor.

A falvastagságnak 0,030 és 0,125 hüvelyk között kell lennie. A vastagságváltozások minimális szinten tartásával elérhető az alkatrész egyenletes vastagsága. A tűrések kezelése kulcsfontosságú, mivel a vállalat zsugorodási rátája magas, és ez a POM esetében is nyilvánvaló. A sugarakat minimalizálni kell, különösen azokban a régiókban, ahol a legnagyobb igénybevételnek vannak kitéve. A 0,5 és 1 fok közötti huzatszögek ideálisak, mert a kidobásuk sima.

Falvastagság

A falvastagság közvetlen hatással van a fröccsöntött POM-alkatrészek minőségére. A vastagabb szakaszok miatt a darab valamilyen módon vetemedhet vagy zsugorodhat, ami nem feltétlenül kívánatos. Így javul az általános szerkezet, és megmarad az egyenletes vastagság. A rendkívül vékony falaknak azonban, bár nehéz, bizonyos határok közé kell esniük. A falvastagság létfontosságú szerepet játszik a szerkezeti alkalmazásokban, és ha jól csinálják, segít megbízhatóan ellenállni a nagy nyomásnak.

Toleranciák

A POM nagy zsugorodást mutat, ami kihívást jelenthet, amikor olyan POM-formázott alkatrészeken dolgozik, amelyeknek szoros tűréshatáron belül kell lenniük. Különösen a vastagabb falak növelik a tűréseltérés valószínűségét. Az egyenlő méretek biztosítására történő tervezés nem rossz ötlet, mivel ez biztosítja a méretek konzisztenciáját. Mindig van mód a megfelelő formázásra, és ez biztosítaná, hogy a tűrések az elfogadható határokon belül legyenek. A méretváltozásokból eredő problémák jól kezelhetők tervezéssel és ellenőrzéssel.

Sugárzatok

Az alkatrésztervek sugarai segítenek minimalizálni a feszültségkoncentrációt az alkatrész használata során. Az éles sarkok mindig problémát jelentenek, mert ezek azok a pontok, amelyek miatt egy szerkezet kevésbé tartós lehet. A sugarak beépítésével ezek a nagy igénybevételű területek minimalizálódnak, így növelve az alkatrész élettartamát. A sugaraknak legalább a csőfal névleges vastagságának 0,25-szörösével kell megegyezniük. A kisebb sugarak csökkentik a feszültséget; a nagyobb sugarak, akár 75%-ig, azonban jobb feszültségeloszlást biztosítanak.

Huzatszög

Lehetőség van magas POM-alkatrész-kilökődés elérésére minimális merülési szögek mellett. A POM-nak alacsony a súrlódása, 0,5 fokos merülési szögek is lehetségesek. Elképzelhető, hogy az olyan alkatrészek esetében, mint például a fogaskerekek, a nulla huzat nem feltétlenül szükséges a tervezési előírások teljesítéséhez. A huzatok segítenek elkerülni az alkatrészek szerszámokból való leválasztásának nehézségeit minimális vagy semmilyen sérüléssel. A jó huzat kialakítása lehetővé teszi a hatékony gyártást és a gyártandó alkatrész jobb minőségét.

POM anyagfeldolgozási kihívások

Mi nehezíti a POM feldolgozását? Nos, bizonyos meghatározó tényezők döntik el az optimális működését. Mivel a POM csekély vagy alacsony toleranciával rendelkezik a magas hőmérsékleti viszonyokkal szemben. A fröccsöntés során több tényezőt is figyelembe vesznek a szerszámkezelők. Ilyen tényezők a hőszabályozás, a nedvességtartalom, az öntési paraméterek és a zsugorodás. Ezek az elemek fontosak a kiváló minőségű POM fröccsöntési alkatrészek sikeres előállításához.

Hő

A POM fröccsöntés egyik legkritikusabb kezelendő szempontja a hő. Ha 210 °C-nál magasabb hőmérsékleten melegítik, az anyag hőbomlásnak indul. Ez a lebomlás olyan melléktermékek képződését eredményezi, amelyek korrodáló hatásúak, és végül a fröccsöntőszerszámot is károsítják. A legjobb eredmény elérése érdekében a szerszám hőmérsékletének 60-100°C között kell lennie. Továbbá a rövid fűtési ciklusok azért is előnyösek, mert nem terhelik túlságosan az anyagot. A hőmérséklet növelésével párhuzamosan a tartózkodási időnek is csökkennie kell a minőség elérése érdekében.

Nedvesség

A POM nedvességfelvétele meglehetősen alacsony, és 0,2 és 0,5% között van. A legjobb eredmények elérése érdekében azonban a POM-gyantát feldolgozás előtt szárítani kell. A szárítási idő általában 3-4 óra között van, a POM minőségtől függően. Ez azért fontos, hogy a nedvességtartalom alacsony legyen a formázás során, és így csökkenjen a hibák előfordulása. A gondos előkészítéssel elkerülhetők a nedvességgel kapcsolatos problémák a fröccsöntés során.

Formázási paraméterek

A POM fröccsöntéshez a megfelelő öntési paramétereket kell fenntartani. Az azonosított sikeres fröccsöntési nyomás 70 és 120 MPa között van a kísérlet jó megismételhetőségének biztosítása érdekében. A közepes és magas fröccsöntési sebesség is kívánatos az alkatrész zökkenőmentes előállítása érdekében. A fröccsöntött alkatrészek ellenőrzése megfelelő paraméterszabályozást igényel annak biztosítása érdekében, hogy a fröccsöntött alkatrészek megfeleljenek a meghatározott specifikációknak. E paraméterek szoros nyomon követésével javítható a végtermék minősége.

Zsugorodás

A zsugorodás a POM-anyagok, köztük a Delrin® esetében szokásos probléma. A zsugorodás mértéke a ciklus hűtési szakaszában általában 2-3,5 százalék között van. A zsugorodás nagy része akkor következik be, amikor az alkatrész még a szerszámban van, a többi pedig a fröccsöntés utáni szakaszban. A nem erősített homopolimer POM nagyobb zsugorodást mutat, mint a kopolimer anyagok. Ezeket a zsugorodási arányokat figyelembe kell venni az öntőforma tervezésénél, hogy a kívánt méreteknek megfeleljen.

Az acetál fröccsöntés hátrányai

Bár az acetál öntés számos előnnyel jár. Vannak korlátai és hátrányai is. Ezenkívül az acetál öntőformák számos kihívással járnak. Ezeket a korlátozásokat gondosan figyelembe kell venni az öntési folyamat során, hogy a vállalatok jó minőségű végfelhasználói termékeket érjenek el.

Gyenge időjárásállóság

Az acetál rendkívül érzékeny a lebomlásra. Általában olyan helyzetekben, amikor ultraibolya fénynek vagy UV-fénynek van kitéve. Ez azért van így, mert a folyamatos expozíció jelentős színeltolódásokat okozhat, és végül befolyásolja a teljesítményét. Az UV rontja az esztétikai értéket és fizikailag gyengíti az anyagot. Ráadásul az UV-sugárzás levetkőzi a polimerek szerkezetét. Ezért stabilizátorokat kell használni az acetál időjárással szembeni ellenállásának fokozására. Ezek a stabilizátorok nem feltétlenül akadályozzák meg teljesen a lebomlást hosszú időn keresztül a szabadban, így akadályozzák az acetál kültéri felhasználását.

ridegség

Szilárd állapotban az acetál rendkívül ellenálló és nagy merevséggel rendelkezik, de különleges körülmények között törékennyé válik. Hőmérséklet Az alacsony hőmérséklet befolyásolja az acetál anyagjellemzőit, és hajlamossá teszi a repedésre vagy törésre, ha ütés éri. Ez a ridegség azonban hátrányt jelent minden olyan alkalmazásnál, ahol nagy ütésállóságra van szükség, különösen alacsony hőmérsékleten. Jelentős kihívást jelent az acetálból öntött termékek tervezése úgy, hogy azok törés nélkül bírják az ütéseket.

Az acetál öntési folyamatnak az alkatrészek mechanikai tulajdonságaira gyakorolt hatásait illetően figyelembe kell venni bizonyos szempontokat.

Acetál fröccsöntő szerszám tervezése

Amikor egy acetál anyagot használó alkalmazást tervezünk, fontos, hogy az öntőforma megfelelő legyen, mert ez határozza meg a végtermék minőségét és stabilitását. Íme néhány követendő fő tervezési irányelv:

• Futó átmérője: A befúvócső átmérője 3 és 6 mm között javasolt, hogy az anyag könnyen áramolhasson a befecskendezés során.
• Kapu hossza: Ideális esetben a kapuhossznak körülbelül 0,5 mm-nek kell lennie, hogy megfelelően szabályozható legyen az anyag áteresztőképessége. Javítja a szerszám egyenletességét, hogy a szerszám anyaggal való feltöltésekor ne keletkezzenek hibák.
• Kerek kapu Átmérő: Ennek az öntendő alkatrész vastagságának fele és hatszorosa között kell lennie. A kapuk megfelelő méretezésével kiküszöbölhetők az olyan esetek, mint a rövid lövések és a hegesztési vonalak.
• Téglalap alakú kapu szélessége: A téglalap alakú kapuk szélességének a termék vastagságának legalább kétszeresét kell elérnie. Ennek ideális esetben az edény szerkezeti megerősítése szempontjából a falvastagság kb. 0,6-szorosának kell lennie.
• Vázlatszög: A 40 és 1 30 közötti szerszámszöget javasoljuk a formázott alkatrész egyszerű eltávolításához, a felület koptatása nélkül.

Előszárító acetál anyag

Még ha magas nedvességfelvételi értékkel is rendelkezik, az acetál alkatrészt a gyanta fröccsöntése előtt javasolt előszárítani. Az előszárítás csökkenti a nedvesség bizonyos formáinak jelenlétét is, amelyek romboló hatásúak, mint például az üregek vagy buborékok képződése. A szárítási folyamatnak 80-100 °C-os hőmérsékleten kell történnie, és 2-4 órát kell igénybe vennie. A helyes szárítás ugyanolyan fontos, mivel az anyagok különböző tulajdonságainak megőrzését segíti elő, amellett, hogy megkönnyíti a cseppmentes formázást.

Acetál fröccsöntés hőmérséklet-szabályozás

Az acetál fröccsöntésnél nagyon fontos a nedvesség és az olvadékhőmérséklet fenntartása a jobb eredmények érdekében. A szerszám hőmérsékletét 75 és 120 Celsius-fok között kell tartani, az olvadék hőmérsékletét pedig 190 és 230 Celsius-fok (374 és 446 Fahrenheit) között. Az olyan paraméterek, mint a pontos hőmérsékletszabályozás, olyan problémákat is kezelnek, mint a torzulásos zsugorodás vagy akár a rossz felületi kivitel. A hőviszonyok pontos szabályozása segít az egyenletes hűtésben és ezáltal a feszültségek minimalizálásában, amikor a végtermék méretjellemzőit javítja.

Befecskendezési nyomás

Minden egyes anyaghoz meghatározott befecskendezési nyomás szükséges, amelyet el kell érni az adott alkatrészminőség biztosításához. A nyomás tartománya 40-130 MPa között van, az acetál olvadékáramlási sebességétől, valamint a futócsatorna és az alkatrész vastagságától és méretétől függően. Ha a nyomás alacsony, a szerszám nem megfelelően tölthető meg, ha pedig magas a nyomás, akkor valószínű, hogy flash vagy egyéb hibák keletkeznek. Az optimális nyomás fontos a megfelelő alkatrészképzés kialakításához és a hibák kizárásához.

Fröccsöntési sebesség

A befecskendezési sebesség szintén nagyban befolyásolja az acetálformázás folyamatát. A pocsolyaképződéstől függően a szerszámbefecskendezés sebessége a mérsékelttől a gyorsig terjed, hogy elkerülhető legyen a hibák keletkezése a szerszám kitöltése során. Lassú sebesség esetén az áramlási nyomok vagy felületi hibák jelennek meg a felületen. Másrészt a nagy sebesség úgynevezett sugárzáshoz vagy nyírási túlmelegedéshez vezethet, ami a legtöbb alkatrész szilárdságára és felületi felületére nézve rossz hatással van. A fröccsöntési sebesség módosításával kiküszöbölhetők a fröccsöntési hibák, valamint növelhető a fröccsöntés termelékenysége.

Ezek a megfontolások lehetővé teszik a gyártók számára, hogy a paraméterek és a felmerülő problémák ellenőrzésével növeljék az acetál fröccsöntött alkatrészek hatékonyságát. Ahhoz, hogy az acetál pozitív tulajdonságait a lehető legjobban ki lehessen használni, miközben el lehet kerülni a hátrányait, a szerszámtervezés, az anyagkezelés és a folyamat bizonyos szempontjait is finomhangolni kell.

Következtetés

Acetál vagy polioximetilén egyfajta fröccsöntött félkristályos hőre lágyuló műanyag. Ezt az anyagot általában mechanikus alkatrészekhez, például perselyekhez, csapágyakhoz, fogaskerekekhez és lánckerekekhez használják.

A fémekhez és más műanyagokhoz képest az acetál alacsony súrlódási együtthatóval és nagy merevséggel rendelkezik. Ezek a tulajdonságok nagymértékben javítják a kopási tulajdonságait, és így a kapott termékek hosszú élettartamúak.

Mindezek a tulajdonságok együttesen az acetált számos műszaki alkalmazáshoz választott anyaggá teszik. A megfelelő megmunkálás és tervezés javítja hatékonyságukat és tartósságukat a különböző iparágakban.

Az acetál bevezetése a gyártási folyamatokba nagyobb hatékonyságot és a mechanikus berendezések karbantartási gyakoriságának csökkenését eredményezheti.