Acetal spuitgieten of POM-spuitgieten onderdelen gemaakt van polyoxymethyleen (POM), een sterk bewerkt thermoplastisch materiaal. POM kan de vorm aannemen van homopolymeer of copolymeer acetaal. Homopolymeeracetaal heeft een hoge sterkte vanwege de kristallijne structuur. Het kan echter problematisch zijn door het zeer specifieke smeltpunt. Copolymeeracetaal is gemakkelijker te gieten door het grotere verwerkingsvenster. Het is mechanisch minder sterk dan het vorige materiaal omdat de kristallijne structuur minder geordend is.

Sommige gerenommeerde leveranciers bieden copolymeeracetalen aan. Terwijl DuPont, een bekende leverancier van materialen, alleen Delrin® aanbiedt, een homopolymeer met verbeterde eigenschappen. Delrin®-kwaliteiten worden gecategoriseerd op basis van sterkte, stijfheid, viscositeit en weerstand. Het is compatibel met zowel spuitgieten als CNC-verspaning. Acetal spuitgietproducten en -onderdelen worden van vitaal belang gebruikt in de automobielsector, de medische sector en de sector van de vloeistofverwerking.

Dit artikel gaat vooral over het spuitgieten van acetal kunststof, de eigenschappen, voordelen en ontwerprichtlijnen van POM voor het maken van onderdelen van POM. Bovendien geven we een Injection Molding Design Guide, bepaalde suggesties en aanbevelingen voor optimale resultaten voor uw acetal spuitgietproject.

Wat is acetal?

Acetal, ook bekend als polyoxymethyleen (POM), is een taaie en hoogwaardige thermoplast. Het is een semikristallijn materiaal dat vaak wordt gebruikt voor technische toepassingen. Acetaalpolymeren worden gevormd door lange ketens met de molecuulformule CH2O aan elkaar te koppelen. Sommige copolymeermonomeren worden er ook in verwerkt voor extra functionaliteit. Afhankelijk van de structuur kan acetaal een homopolymeer of een copolymeer zijn.

Het bekendste homopolymeer acetaal is DuPont™ Delrin®. Acetal kunststoffen hebben een hoge sterkte en stijfheid waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die een hoge sterkte vereisen maar weinig buiging. Deze kunststoffen hebben ook een lage wrijving en een hoge slijtvastheid. Door de lage waterabsorptie is acetal uitstekend bestand tegen dimensionale veranderingen. Om deze redenen wordt acetal voor veel toepassingen gebruikt in plaats van metalen.

Acetal/POM materiaaleigenschappen

Tabel: Eigenschappen van verschillende acetaalsoorten

In de bovenstaande tabel staan de bovengenoemde POM-handelsnamen met hun eigenschappen. Het homopolymeer Delrin® 100 heeft de hoogste treksterkte door een hogere kristalliniteit van het polymeer. POM wordt gekenmerkt door een zeer goede treksterkte en buigsterkte, maar door een hoge krimpsnelheid. Afhankelijk van de toepassingseisen kunnen bepaalde POM-kwaliteiten vulstoffen bevatten om de sterkte, corrosie of UV-bestendigheid te verbeteren.

Voordelen van POM Spuitgieten

Acetal levert hoge prestaties met wenselijke technische eigenschappen. Het materiaal heeft een hoge vermoeiings- en kruipweerstand bij belasting. De hoge mechanische sterkte maakt het optimaal voor verschillende sectoren die precisie vereisen, zoals de lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie. Dankzij de lage wrijving heeft POM een zeer geringe slijtage over een lange periode. Bovendien roest/corrodeert acetaal niet en kan het ook bij hoge temperaturen werken.

Vermoeidheidsweerstand

Acetal spuitgietdelen hebben goede prestatiekenmerken wanneer het wordt onderworpen aan herhaalde spanningscycli. Het is het meest geschikt in situaties waar de belasting constant is, zoals tandwielen. Homopolymeer POM heeft dus een betere vermoeiingssterkte dan copolymeren. Deze bijzondere eigenschappen maken langdurige betrouwbaarheid mogelijk in omstandigheden met hoge spanning. Sterkte bij vermoeiing maakt POM geschikt voor gebruik in toepassingen waar mechanische onderdelen gewenst zijn.

Kruipweerstand

POM vormdelen vertonen dimensionale stabiliteit wanneer ze op lange termijn aan mechanische belastingen worden onderworpen. Het heeft een zeer lage neiging tot permanente vervorming, zelfs wanneer het aan constante spanning wordt onderworpen. Deze eigenschap maakt POM geschikt voor gebruik in lastdragende toepassingen. Het gebrek aan kruip van het materiaal maakt het ook ideaal voor structurele toepassingen. Dit is een zeer betrouwbaar gebied van de prestaties onder druk van POM.

Hoge sterkte

POM spuitgietonderdelen hebben de beste trek- en buigkarakteristieken. Het materiaal biedt de stijfheid die nodig is voor hoogwaardige mechanische onderdelen. Homopolymeer versies van POM zijn zelfs sterker dan copolymeren. Enkele veelgebruikte toepassingen zijn transportbanden en veiligheidscomponenten. De mechanische eigenschappen van POM zijn zeer veelzijdig, zodat er verschillende toepassingen mogelijk zijn.

Lage wrijving

De lage wrijving van POM vermindert de slijtage van de glijelementen. Het materiaal is zeer geschikt voor gebruik in omgevingen met weinig bewegingsvariatie. Het vergt minimaal onderhoud vanwege de natuurlijke neiging om de wrijving te verminderen: Dit vermogen van POM om slijtage te weerstaan, houdt de levensduur van de vormdelen vrij lang. Daarom wordt het vaak toegepast waar lage wrijving een noodzaak is.

Voedselveiligheid

Advanced POM food-grade materiaal voldoet aan de veiligheidsnormen die van toepassing zijn op producten die in contact komen met voedingsmiddelen. POM kan ook worden gebruikt door fabrikanten van voedselverwerkende machines en apparatuur. Het voldoet aan de FDA, USDA en alle wettelijke en regelgevende vereisten van strikte veiligheid. Door zijn niet-toxiciteit is POM zeer geschikt voor gebruik in deze sectoren. acetal spuitgietdeel wordt veel gebruikt in voedselverwerkende apparatuur vanwege de betrouwbaarheid en betrouwbaarheid.

Dimensionale stabiliteit

Acetal spuitgietproducten hebben nauwkeurige afmetingen zodra ze afgekoeld zijn na het spuitgieten. Tijdens het gieten is de krimpsnelheid relatief hoog, maar daarna blijft deze bijna gelijkmatig. Maatvastheid is belangrijk in sectoren zoals de auto-industrie en elektronica. POM spuitgietonderdelen blijven dimensionaal stabiel tijdens mechanische toepassing en druk. Deze eigenschap is een voorwaarde voor precisieonderdelen.

Corrosiebestendigheid

POM is relatief ongevoelig voor de meeste chemische stoffen zoals brandstoffen en oplosmiddelen. Het wordt het best gebruikt op plaatsen die in contact kunnen komen met chemicaliën. Bijvoorbeeld cilindrische opslagtanks. Het materiaal wordt echter aangetast door sterke zuren en basen. POM is goed bestand tegen chemische aantasting en is daarom het juiste materiaal voor gebruik in vloeistofbeheer. Het heeft ook een goede en stabiele chemische weerstand en een lange levensduur onder zware omstandigheden.

Hittebestendigheid

POM is bestand tegen gebruik in omgevingen met hoge temperaturen, tot 105 °C. Homopolymeerkwaliteiten zijn beter bestand tegen hitte-uitbarstingen dan copolymeren. De bedoelde eigenschap is cruciaal voor onderdelen die worden blootgesteld aan wisselende temperatuuromstandigheden. Deze eigenschap maakt POM geschikt voor gebruik in industrieën vanwege de tolerantie voor hoge temperaturen. De juiste keuze van de gebruikte materialen betekent het vermogen om thermische klimaten te weerstaan. Naar hoge temperatuur kunststof algen om meer te weten te komen over materialen met een hoge temperatuur.

Belangrijke overwegingen bij het ontwerp van POM-spuitgieten

Spuitgieten van acetaal geeft de voorkeur aan het gebruik van roestvrijstalen mallen. Het gebruikte materiaal heeft een corrosieve werking. Daarom moeten de gebruikte matrijzen sterk en resistent zijn. Hoge krimp vraagt om een scherp matrijsontwerp om precieze onderdelen te krijgen. POM wordt veel toegepast in de auto-industrie, de industrie en medische onderdelen. Het gieten moet dus op de juiste manier gebeuren en in dit geval zal het ervoor zorgen dat de mate van precisie en kwaliteit van de output hoog zal zijn. Het is belangrijk om rekening te houden met een aantal kenmerken bij het ontwerpen voor POM spuitgieten.

De wanddikte moet tussen 0,030 en 0,125 inch liggen. Door de diktevariatie tot een minimum te beperken, is het mogelijk om een uniforme dikte van het onderdeel te bereiken. Het beheer van toleranties is cruciaal omdat de krimpsnelheid van het bedrijf hoog is, en dit is duidelijk in het geval van POM. Radii moeten geminimaliseerd worden, vooral in de gebieden die maximale spanning ondervinden. Ontwerphoeken van 0,5 tot 1 graad zijn ideaal omdat ze soepel uitwerpen.

Wanddikte

De dikte van de wand heeft een directe invloed op de kwaliteit van spuitgegoten POM onderdelen. Dikkere delen kunnen er ook voor zorgen dat het stuk op de een of andere manier kromtrekt of krimpt en dat is niet wenselijk. Op deze manier wordt de algemene structuur verbeterd en behoudt men een consistente dikte. Hoewel extreem dunne wanden moeilijk zijn, moeten ze wel binnen bepaalde grenzen vallen. Wanddikte speelt een vitale rol in structurele toepassingen en als het goed gedaan wordt, helpt het om op betrouwbare wijze hoge druk te weerstaan.

Toleranties

POM vertoont een hoge krimp die een uitdaging kan vormen bij het werken aan POM vormdelen die binnen nauwe toleranties moeten blijven. Vooral dikkere wanden blijken de kans op tolerantieafwijkingen te vergroten. Ontwerpen met gelijke afmetingen is geen slecht idee, want dat zorgt voor consistente afmetingen. Er is altijd een manier om goed te gieten, zodat de toleranties binnen de aanvaardbare grenzen blijven. Problemen als gevolg van maatveranderingen kunnen goed worden beheerd door planning en controle.

Stralen

Radii in onderdeelontwerpen helpen om spanningsconcentratie in het gebruik van het onderdeel te minimaliseren. Scherpe hoeken zijn altijd een probleem omdat dit de punten zijn die ervoor kunnen zorgen dat een constructie minder duurzaam wordt. Door radii op te nemen worden deze gebieden met hoge spanning geminimaliseerd, waardoor de levensduur van het onderdeel toeneemt. Radii moeten gelijk zijn aan of groter zijn dan 0,25 maal de nominale dikte van de buiswand. Kleinere radii verminderen de spanning, maar grotere radii, tot 75%, bieden een betere spanningsverdeling.

Ontwerphoek

Het is mogelijk om een hoge uitwerping van POM-onderdelen te bereiken met minimale trekhoeken. POM heeft een lage wrijving en kan trekhoeken van 0,5 graden hebben. Het is denkbaar dat voor onderdelen zoals tandwielen een trekhoek van nul niet essentieel is om aan de ontwerpspecificaties te voldoen. Diepgang helpt om te voorkomen dat het moeilijk is om onderdelen met minimale of geen schade uit mallen te halen. Een goed ontwerp van de diepgang maakt efficiënte productie en een betere kwaliteit van het te maken onderdeel mogelijk.

Uitdagingen voor de verwerking van POM-materiaal

Wat maakt POM moeilijk te verwerken? Wel, bepaalde factoren bepalen de optimale werking ervan. POM heeft namelijk een lichte of lage tolerantie voor hoge thermische omstandigheden. Matrijsoperators houden tijdens het spuitgieten rekening met verschillende factoren. Zulke factoren zijn warmteregeling, vochtgehalte, vormparameters en krimp. Deze elementen zijn belangrijk voor een succesvolle productie van POM spuitgietonderdelen van hoge kwaliteit.

Warmte

Een van de meest kritieke aspecten bij het spuitgieten van POM is warmte. Bij verhitting bij een temperatuur hoger dan 210°C ondergaat het materiaal thermische afbraak. Deze afbraak resulteert in de vorming van bijproducten die corrosief zijn en uiteindelijk de spuitgietmatrijs aantasten. De matrijstemperatuur moet tussen 60-100 °C liggen voor het beste resultaat. Verder zijn de korte verhittingscycli ook gunstig omdat ze het materiaal niet te veel belasten. De verhoging van de temperatuur moet gepaard gaan met een verlaging van de verblijftijd om kwaliteit te bereiken.

Vocht

De vochtopname van POM is vrij laag en ligt tussen 0,2 en 0,5%. Er wordt echter geadviseerd om POM-hars voor verwerking te drogen om de beste resultaten te krijgen. De droogtijd is normaal gesproken 3 tot 4 uur, afhankelijk van de POM-kwaliteit. Dit is belangrijk om het vochtgehalte tijdens het gieten laag te houden, zodat er minder defecten optreden. Een zorgvuldige voorbereiding voorkomt vochtproblemen tijdens het spuitgieten.

Vormparameters

Voor het spuitgieten van POM moet de juiste spuitgietparameter worden aangehouden. De succesvolle injectiedruk ligt tussen 70 en 120 MPa om een goede herhaalbaarheid van het experiment te garanderen. Een gemiddelde tot hoge injectiesnelheid is ook wenselijk voor een soepele productie van het onderdeel. De controle van spuitgietproducten vereist een goede parametercontrole om ervoor te zorgen dat de spuitgietproducten aan specifieke specificaties voldoen. Door deze parameters nauwkeurig bij te houden is het mogelijk om de kwaliteit van het eindproduct te verbeteren.

Krimp

Krimp is een gebruikelijk probleem bij POM-materialen zoals Delrin®. De krimpsnelheid ligt meestal tussen 2 en 3,5% in de koelfase van de cyclus. Het grootste deel van de krimp treedt op wanneer het onderdeel zich nog in de matrijs bevindt en de rest na het uitwerpen. Niet-versterkt homopolymeer POM vertoont een grotere krimp dan copolymeer materialen. Met deze krimpsnelheden moet rekening worden gehouden bij het matrijsontwerp om de gewenste afmetingen te halen.

Nadelen van acetaal spuitgieten

Hoewel acetaal spuitgieten verschillende voordelen biedt. Het heeft ook zijn beperkingen en nadelen. Bovendien gaan acetaalvormen gepaard met veel uitdagingen. Deze beperkingen moeten zorgvuldig overwogen worden tijdens het spuitgietproces als bedrijven eindproducten van goede kwaliteit willen maken.

Slechte weersbestendigheid

Acetal is zeer gevoelig voor degradatie. Normaal gesproken in situaties waarin het wordt blootgesteld aan ultraviolet licht of UV-licht. Dit komt omdat constante blootstelling hieraan grote kleurverschuivingen kan veroorzaken en uiteindelijk de prestaties kan aantasten. UV verslechtert de esthetische waarde en verzwakt het materiaal fysiek. Bovendien verwijdert UV-straling de structuur van polymeren. Daarom moeten er stabilisatoren worden gebruikt om de weerbestendigheid van acetal te verbeteren. Het is mogelijk dat deze stabilisatoren de degradatie niet volledig voorkomen gedurende lange perioden buitenshuis, waardoor het gebruik van acetal in buitentoepassingen wordt belemmerd.

Broosheid

In vaste toestand is acetal zeer resistent en heeft het een hoge stijfheid, maar onder speciale omstandigheden zal het bros worden. Temperatuur De lage temperatuur beïnvloedt de materiaalkarakteristiek van acetal en maakt het gevoelig voor barsten of breken bij een impact. Deze brosheid is echter een nadeel in toepassingen waar een hoge slagvastheid gewenst is, vooral bij lage temperaturen. Er zijn aanzienlijke uitdagingen bij het ontwerpen van producten die uit acetal worden gevormd, zodat ze schokken kunnen verdragen zonder te breken.

Er moet rekening worden gehouden met de effecten van het acetaal spuitgietproces op de mechanische eigenschappen van de onderdelen.

Acetal Spuitgietmatrijs Ontwerp

Bij het ontwerpen van een toepassing met acetaalmateriaal is het belangrijk om de matrijs goed te krijgen, omdat deze de kwaliteit en stabiliteit van het eindproduct bepaalt. Hier volgen enkele belangrijke ontwerprichtlijnen:

• Diameter loper: De diameter van de loopwagen wordt voorgesteld tussen 3 en 6 mm om het materiaal gemakkelijk te laten stromen tijdens het injecteren.
• Lengte poort: In het ideale geval is de poortlengte ongeveer 0,5 mm om de doorvoer van het materiaal goed te regelen. Het verbetert de uniformiteit van de matrijs zodat er geen defecten ontstaan bij het vullen van de matrijs met het materiaal.
• Ronde poortdiameter: Dit moet tussen de helft en zes keer de dikte van het te gieten onderdeel zijn. Door de afmetingen van de poorten goed te kiezen, worden zaken als korte shots en laslijnen geëlimineerd.
• Rechthoekige poort Breedte: De breedte van de rechthoekige poorten moet minstens twee keer de dikte van het product bedragen. Idealiter is dit ongeveer 0,6 keer de wanddikte voor zover het de structurele versterking van het vat betreft.
• Trekhoek: Een matrijshoek van 40 tot 1 30 wordt voorgesteld om het gevormde onderdeel eenvoudig te kunnen verwijderen zonder slijtage van het oppervlak.

Voordrogend acetaalmateriaal

Zelfs als het een hoge vochtabsorptiewaarde heeft, is het aan te raden om het acetaaldeel voor te drogen voor het spuitgieten van de hars. Voordrogen vermindert ook de aanwezigheid van een vorm van vocht die destructief is, zoals de vorming van holtes of bellen. Het droogproces moet plaatsvinden bij een temperatuur van 80-100°C en moet 2-4 uur duren. Correct drogen is net zo belangrijk omdat het helpt bij het behouden van verschillende eigenschappen van de materialen naast het vergemakkelijken van het spuitgieten zonder gutsen.

Acetal het Vormen Temperatuurregeling

Bij het spuitgieten van acetaal is het heel belangrijk om zowel de vochtigheid als de smelttemperatuur op peil te houden voor betere resultaten. De matrijstemperatuur moet tussen 75 en 120 graden Celsius worden gehouden en de smelttemperatuur tussen 190 en 230 graden Celsius (respectievelijk 374 en 446 Fahrenheit). Parameters zoals een nauwkeurige temperatuurregeling beheren ook problemen zoals vervormingskrimp of zelfs een slechte oppervlakteafwerking. Nauwkeurige regeling van de thermische omstandigheden helpt om gelijkmatig af te koelen en daardoor spanningen te minimaliseren bij het verbeteren van de dimensionale eigenschappen van het eindproduct.

Injectiedruk

Elk materiaal vereist een specifieke injectiedruk die moet worden bereikt om de specifieke onderdeelkwaliteit te leveren. Het drukbereik ligt tussen 40-130 MPa, afhankelijk van de smeltsnelheid van acetal en de dikte en afmetingen van de runner gate en het onderdeel. Als de druk laag is, kan de mal onvoldoende worden gevuld en als de druk hoog is, is er kans op flash of andere defecten. De optimale druk is belangrijk voor het creëren van de juiste deelvorming en het uitsluiten van defecten.

Spuitgietsnelheid

De injectiesnelheid is ook een factor die het spuitgietproces van acetaal sterk beïnvloedt. Afhankelijk van de plasvorming varieert de injectiesnelheid van matig tot snel om defecten tijdens het vullen van de matrijs te voorkomen. In het geval van een lage snelheid zijn er vloeisporen of imperfecties te zien op het oppervlak. Aan de andere kant kan een hoge snelheid leiden tot wat jetting of shear oververhitting wordt genoemd, wat slecht is voor de sterkte en de oppervlakteafwerking van de meeste onderdelen. Door de injectiesnelheid aan te passen, kan men de gietfouten elimineren en de productiviteit van het spuitgieten verhogen.

Dankzij deze overwegingen kunnen fabrikanten de efficiëntie van hun spuitgegoten acetalonderdelen verbeteren door de parameters en de problemen te controleren. Om optimaal gebruik te maken van de positieve eigenschappen van acetal en tegelijkertijd de nadelen te vermijden, moeten bepaalde aspecten van het matrijsontwerp, de materiaalbehandeling en het proces nauwkeurig worden afgestemd.

Conclusie

Acetaal of polyoxymethyleen is een soort spuitgegoten semikristallijn thermoplastisch materiaal. Dit materiaal wordt vaak gebruikt in mechanische onderdelen zoals bussen, lagers, tandwielen en kettingwielen.

Vergeleken met metalen en andere kunststoffen heeft acetaal een lage wrijvingscoëfficiënt en hoge stijfheid. Deze eigenschappen verbeteren de slijtage-eigenschappen aanzienlijk, waardoor de resulterende producten lang meegaan.

Al deze eigenschappen samen maken acetal tot het materiaal bij uitstek voor veel technische toepassingen. De juiste verwerking en het ontwerp van het materiaal verbeteren hun efficiëntie en duurzaamheid in verschillende industrieën.

De introductie van acetaal in productieprocessen kan leiden tot een hogere efficiëntie en een lagere onderhoudsfrequentie van mechanische apparatuur.