Литье под давлением ацеталя

Литье под давлением ацеталя или литье под давлением ПОМ детали, изготовленные из полиоксиметилена (ПОМ), высокообработанного термопластичного материала. ПОМ может принимать форму гомополимера или сополимера ацеталя. Гомополимер ацеталя демонстрирует высокую прочность из-за своей кристаллической структуры. Однако это может быть проблематично из-за высокоспецифичной температуры плавления. Сополимер ацеталя легче формовать из-за большего окна обработки. Он менее механически прочен, чем предыдущий материал, поскольку его кристаллическая структура менее упорядочена.

Некоторые известные поставщики предлагают сополимерные ацетали. В то время как DuPont, известный поставщик материалов, предлагает только Delrin®, гомополимер с улучшенными свойствами. Марки Delrin® классифицируются в соответствии с их прочностью, жесткостью, вязкостью и устойчивостью. Он совместим как с литьем под давлением, так и с обработкой на станках с ЧПУ. Изделия/детали из ацеталя жизненно необходимы в автомобильной, медицинской, а также в секторах обработки жидкостей.

В этой статье основное внимание уделяется литью под давлением ацеталя, свойствам POM, преимуществам и рекомендациям по проектированию для изготовления деталей из POM. Кроме того, мы предоставим Руководство по проектированию литья под давлением, некоторые предложения и рекомендации для оптимальных результатов для вашего проекта литья под давлением ацеталя.

Что такое ацеталь?

Ацеталь, также известный как полиоксиметилен (ПОМ), является прочным и высокопроизводительным термопластиком. Это полукристаллический материал, обычно используемый в инженерных приложениях. Ацетальные полимеры образуются путем связывания длинных цепей молекулярной формулы CH2O. Некоторые сополимерные мономеры также включены для обеспечения дополнительной функциональности. В зависимости от структуры ацеталь может быть гомополимером или сополимером по своей природе в зависимости от структуры.

Самый известный гомополимер ацеталя — это DuPont™ Delrin®. Ацеталь-пластики обладают высокой прочностью и жесткостью, что делает их идеальными для применений, требующих высокой прочности, но низкой гибкости. Эти пластики также обладают низким трением и высокой скоростью износа. Низкая водопоглощаемость делает ацеталь обладающим превосходной устойчивостью к изменениям размеров. По этим причинам ацеталь используется вместо металлов во многих областях.

Свойства материала ацеталь/ПОМ

Таблица: Свойства различных марок ацеталя

В таблице выше представлены торговые наименования POM, упомянутые выше, вместе с их свойствами. Гомополимер Delrin® 100 имеет самую высокую прочность на растяжение из-за более высокой степени кристалличности полимера. POM характеризуется очень хорошей прочностью на растяжение и изгиб, но высокой скоростью усадки. В зависимости от требований к применению определенные марки POM могут содержать наполнители для повышения прочности, коррозионной стойкости или устойчивости к УФ-излучению.

Преимущества литья под давлением ПОМ

Ацеталь обладает высокими эксплуатационными характеристиками с желаемыми инженерными характеристиками. Материал обеспечивает высокую усталостную прочность и прочность на ползучесть при воздействии нагрузки. Высокая механическая прочность делает его оптимальным для различных секторов, требующих точности, таких как аэрокосмическая и автомобильная промышленность. Низкое трение позволяет POM иметь очень низкий уровень износа в течение длительного периода. Более того, ацеталь не ржавеет/корродирует и может работать при высоких температурах.

Сопротивление усталости

Детали из ацеталя, полученные литьем под давлением, обладают хорошими эксплуатационными характеристиками, когда подвергаются повторяющимся циклам напряжения. Он наиболее подходит в ситуациях, когда нагрузка постоянна, например, в зубчатых передачах. Таким образом, гомополимерный POM обеспечивает лучшую усталостную прочность, чем сополимеры. Эти особые свойства позволяют иметь долгосрочную надежность в условиях высокого напряжения. Усталостная прочность делает POM подходящим для использования в приложениях, где требуются механические детали.

Сопротивление ползучести

Формованная деталь из POM демонстрирует размерную стабильность при воздействии механических нагрузок в долгосрочной перспективе. Она имеет очень низкую тенденцию к постоянной деформации, даже когда она подвергается постоянному напряжению. Эта характеристика делает POM подходящим для использования в несущих нагрузках. Отсутствие ползучести материала также делает его идеальным для структурных применений. Это очень надежная область производительности POM под давлением.

Высокая прочность

Детали из POM, изготовленные методом литья под давлением, обеспечивают наилучшие характеристики растяжения и изгиба. Материал обеспечивает жесткость, необходимую для высокопроизводительных механических деталей. Гомополимерные версии POM демонстрируют даже большую прочность по сравнению с сополимерами. Некоторые распространенные области применения включают конвейеры и компоненты, связанные с безопасностью. Механические характеристики POM достаточно универсальны, что позволяет использовать их в различных областях.

Низкий коэффициент трения

Низкий коэффициент трения POM снижает износ скользящих элементов. Материал хорошо подходит для использования в областях, где есть небольшое изменение движения. Он требует минимального обслуживания из-за своей естественной тенденции к снижению трения: эта способность POM противостоять истиранию обеспечивает довольно долгий срок службы формованных деталей. Поэтому его часто применяют там, где необходим низкий коэффициент трения.

Безопасность пищевых продуктов

Передовой пищевой материал POM соответствует стандартам безопасности, применимым к продуктам, контактирующим с пищевыми продуктами. POM также может использоваться производителями машин и оборудования для пищевой промышленности. Он соответствует требованиям FDA, USDA и всем правовым и нормативным требованиям строгой безопасности. Благодаря своей нетоксичности POM хорошо подходит для использования в этих секторах. Деталь для литья под давлением из ацеталя широко используется в оборудовании для пищевой промышленности благодаря своей надежности и безотказности.

Стабильность размеров

Изделия из ацеталя, полученные литьем под давлением, имеют точные размеры после охлаждения в процессе формования. Во время формования их усадка относительно высока, но после этого они остаются практически однородными. Стабильность размеров важна в таких секторах, как автомобилестроение и электроника. Детали из ПОМ, полученные литьем под давлением, сохраняют стабильность размеров при механическом применении и давлении. Эта характеристика является предпосылкой для прецизионных компонентов.

Коррозионная стойкость

POM относительно устойчив к большинству химических веществ, таких как топливо и растворители. Лучше всего его использовать в местах, которые могут контактировать с химикатами. Например, цилиндрические резервуары для хранения. Однако материал подвержен воздействию сильных кислот и оснований. POM хорошо выдерживает химическое воздействие и, следовательно, является подходящим материалом для использования в управлении жидкостями. Он также имеет хорошую и стабильную химическую стойкость, а также длительный срок службы в суровых условиях.

Теплостойкость

POM способен выдерживать использование в областях с высокими температурами, до 105°C. Гомополимерные сорта выдерживают более высокие тепловые всплески, чем сополимеры. Предполагаемое свойство имеет решающее значение для тех компонентов, которые подвергаются воздействию переменных температурных условий. Эта характеристика делает POM пригодным для использования в промышленности из-за его устойчивости к высоким температурам. Правильный выбор используемых материалов означает способность выдерживать температурный климат. высокотемпературный пластик pgae, чтобы узнать больше о высокотемпературных материалах.

Ключевые соображения при проектировании литья под давлением ПОМ

Литье под давлением ацеталя предпочитает использовать формы из нержавеющей стали. Используемый материал обладает коррозионным эффектом. Поэтому используемые формы должны быть прочными и устойчивыми. Высокая усадка требует тщательной разработки формы для получения точных деталей. POM широко применяется в автомобильных, промышленных и медицинских деталях. Поэтому формование должно выполняться правильно, и в этом случае оно гарантирует, что степень точности и качество продукции будут высокими. Важно учитывать некоторые особенности при проектировании для литья под давлением POM.

Толщина стенки должна быть в диапазоне от 0,030 до 0,125 дюйма. Поддерживая минимальное отклонение толщины, можно добиться равномерной толщины детали. Управление допусками имеет решающее значение, поскольку скорость усадки компании высока, и это очевидно на примере POM. Радиусы должны быть минимизированы, особенно в областях, которые испытывают максимальное напряжение. Углы уклона от 0,5 до 1 градуса являются идеальными, поскольку их выталкивание происходит плавно.

Толщина стенки

Толщина стенки напрямую влияет на качество деталей из литьевого формования POM. Более толстые секции также могут привести к деформации или усадке детали тем или иным образом, и это может быть нежелательным. Таким образом улучшается общая структура и поддерживается постоянная толщина. Однако, даже очень тонкие стенки, хотя и трудно, должны соответствовать определенным ограничениям. Толщина стенки играет важную роль в структурных применениях и, если она хорошо сделана, помогает надежно выдерживать высокие давления.

Допуски

POM демонстрирует высокую усадку, что может стать проблемой при работе с формованными деталями из POM, которые должны находиться в пределах жестких допусков. В частности, обнаружено, что более толстые стенки увеличивают вероятность отклонения допусков. Проектирование для обеспечения одинаковых измерений — неплохая идея, поскольку это гарантирует, что размеры будут последовательными. Всегда есть способ правильного формования, и это гарантирует, что допуски будут в приемлемых пределах. Проблемы, связанные с изменениями размеров, хорошо решаются путем планирования и контроля.

Радиусы

Радиусы в конструкции деталей помогают минимизировать концентрацию напряжений при использовании детали. Острые углы всегда являются проблемой, поскольку они являются точками, которые могут сделать конструкцию менее прочной. Включение радиусов минимизирует эти области высокого напряжения, тем самым увеличивая срок службы детали. Радиусы должны быть равны или больше 0,25 номинальной толщины стенки трубы. Меньшие радиусы снижают напряжение; однако большие радиусы, вплоть до 75%, обеспечивают лучшее распределение напряжения.

Угол наклона

Можно достичь высокого выталкивания деталей из POM с минимальными углами наклона. POM имеет низкое трение, он также может иметь углы наклона 0,5 градуса. Вполне возможно, что для таких деталей, как шестерни, нулевые наклоны могут не быть существенными для удовлетворения проектных спецификаций. Наклоны помогают избежать трудностей отделения деталей от форм с минимальным или нулевым ущербом. Хорошая конструкция наклона обеспечивает эффективное производство и лучшее качество изготавливаемой детали.

Проблемы обработки материалов POM

Что делает POM сложным для обработки? Что ж, определенные факторы определяют его оптимальную работу. Поскольку POM имеет слабую или низкую устойчивость к высоким термическим условиям. Операторы пресс-форм учитывают несколько факторов во время литья под давлением. К таким факторам относятся контроль температуры, уровень влажности, параметры формования и усадка. Эти элементы важны для успешного производства высококачественных деталей из POM методом литья под давлением.

Нагревать

Одним из наиболее важных аспектов, которым необходимо управлять при литье под давлением POM, является нагрев. При нагревании до температуры выше 210 °C материал подвергается термической деградации. Это разрушение приводит к образованию побочных продуктов, которые являются едкими и в конечном итоге влияют на литьевую форму. Температура формы должна быть в пределах 60-100 °C для достижения наилучшего результата. Кроме того, короткие циклы нагрева также полезны, поскольку они не оказывают слишком большого давления на материал. С повышением температуры должно сопровождаться уменьшением времени пребывания для достижения качества.

Влага

Влагопоглощение POM довольно низкое и составляет от 0,2 до 0,5%. Однако рекомендуется, чтобы смола POM была высушена перед обработкой, чтобы получить наилучшие результаты. Время высыхания обычно составляет от 3 до 4 часов, в зависимости от марки POM. Это важно, чтобы уровень влажности был низким во время формования, чтобы уменьшить возникновение дефектов. Тщательная подготовка позволяет избежать проблем, связанных с влажностью во время инъекций.

Параметры формования

Правильный параметр формования должен поддерживаться для литья под давлением POM. Успешное давление впрыска, определенное как 70-120 МПа, обеспечивает хорошую повторяемость эксперимента. Также желательна средняя или высокая скорость впрыска для достижения плавного производства детали. Управление формованными деталями требует надлежащего контроля параметров, чтобы гарантировать, что формованные детали соответствуют определенным спецификациям. Тщательно отслеживая эти параметры, можно повысить качество конечного продукта.

Усадка

Усадка является обычной проблемой для материалов POM, включая Delrin®. Скорость усадки обычно составляет от 2 до 3,5 процентов на этапе охлаждения цикла. Большая часть усадки происходит, когда деталь все еще находится в форме, а остальная часть — после выталкивания. Неармированный гомополимер POM демонстрирует большую усадку, чем сополимерные материалы. Эти скорости усадки необходимо учитывать при проектировании формы, чтобы соответствовать желаемым размерам.

Недостатки литья под давлением ацеталя

Хотя ацетальное формование предлагает несколько преимуществ. Оно также имеет свои ограничения и недостатки. Кроме того, ацетальные формы сопряжены со многими проблемами. Эти ограничения должны быть тщательно учтены в процессе формования, чтобы компании могли добиться получения высококачественных конечных продуктов.

Плохая устойчивость к погодным условиям

Ацеталь очень уязвим к деградации. Обычно, в ситуациях, когда он подвергается воздействию ультрафиолетового света или УФ-излучения. Это происходит потому, что постоянное воздействие может вызвать значительные изменения цвета и в конечном итоге повлиять на их эксплуатационные характеристики. УФ-излучение ухудшает эстетическую ценность и физически ослабляет материал. Более того, УФ-излучение разрушает структуру полимеров. Следовательно, необходимо использовать стабилизаторы для повышения устойчивости ацеталя к атмосферным воздействиям. Эти стабилизаторы не могут полностью предотвратить деградацию в течение длительного времени на открытом воздухе, что затрудняет использование ацеталя для наружных работ.

Хрупкость

В твердом состоянии ацеталь обладает высокой устойчивостью и жесткостью, но при особых обстоятельствах подвержен хрупкому разрушению. Температура Низкая температура влияет на характеристики материала ацеталя и делает его склонным к растрескиванию или разрушению при ударе. Однако эта хрупкость является недостатком в любых приложениях, где желательна высокая ударная прочность, особенно при низких температурах. Существуют значительные проблемы при проектировании изделий, отлитых из ацеталя, чтобы они могли выдерживать удар без разрушения.

Что касается влияния процесса формования ацеталя на механические свойства деталей, следует принять во внимание следующие соображения.

Проектирование литьевой формы из ацеталя

При проектировании приложения с использованием ацетального материала важно правильно подобрать форму, поскольку она определяет качество и стабильность конечного продукта. Вот несколько ключевых рекомендаций по проектированию, которым нужно следовать:

• Диаметр рабочего колеса: Диаметр питателя рекомендуется выбирать в диапазоне от 3 до 6 мм, чтобы обеспечить свободное течение материала во время впрыска.
• Длина ворот: В идеале длина литника должна быть около 0,5 мм, чтобы обеспечить надлежащую регулировку пропускной способности материала. Это улучшает однородность формы, так что не образуется дефектов при заполнении формы материалом.
• Диаметр круглого затвора: Это должно быть от половины до шести толщин формуемой детали. Правильный выбор размера литников исключает такие случаи, как недостаточные выстрелы и линии сварки.
• Ширина прямоугольных ворот: Ширина прямоугольных литников по проекту должна быть не менее двух толщин продукта. В идеале она должна составлять около 0,6 толщины стенки, если речь идет о структурном усилении сосуда.
• Угол наклона: Для простого извлечения отформованной детали без какого-либо истирания поверхности предлагается угол наклона формы от 40 до 130.

Предварительная сушка ацетального материала

Даже если у него высокое значение поглощения влаги, ацетальную часть рекомендуется предварительно высушивать перед литьем под давлением для смолы. Предварительная сушка также уменьшает присутствие некоторой формы влаги, которая является разрушительной, например, образование пустот или пузырьков. Процесс сушки должен проходить при температуре 80–100 °C и должен занимать 2–4 часа. Правильная сушка также важна, поскольку она помогает сохранить различные характеристики материалов, а также облегчает формование без расхода.

Контроль температуры формования ацеталя

Когда дело доходит до литья под давлением ацеталя, очень важно поддерживать как влажность, так и температуру расплава для улучшения результатов. Температура формы должна поддерживаться в пределах от 75 до 120 градусов по Цельсию, а температура расплава — в пределах от 190 до 230 градусов по Цельсию (374 и 446 по Фаренгейту соответственно). Такие параметры, как точное регулирование температуры, также решают такие проблемы, как деформационная усадка или даже плохая отделка поверхности. Точное регулирование тепловых условий помогает равномерно охлаждать и, следовательно, минимизировать напряжения при улучшении размерных характеристик конечного продукта.

Давление впрыска

Для каждого материала требуется определенное давление впрыска, которое должно быть достигнуто для обеспечения определенного качества детали. Диапазон давления находится в диапазоне 40–130 МПа в зависимости от скорости течения расплава ацеталя, толщины и размеров литника и детали. При низком давлении форма может быть заполнена ненадлежащим образом, а при высоком давлении вероятны заусенцы или другие дефекты. Оптимальное давление важно для создания надлежащего формирования детали и исключения дефектов.

Скорость литья под давлением

Скорость впрыска также является еще одним фактором, который сильно влияет на процесс формования ацеталя. В зависимости от образования лужи скорость впрыска в форму варьируется от умеренной до высокой, чтобы избежать образования дефектов при заполнении формы. В случае низкой скорости на поверхности видны следы течи или поверхностные дефекты. С другой стороны, высокая скорость может привести к тому, что называется струйным или сдвиговым перегревом, что плохо сказывается на прочности и чистоте поверхности большинства деталей. Благодаря изменению скорости впрыска можно устранить дефекты формования, а также повысить производительность формования.

Эти соображения позволяют производителям повышать эффективность своих литьевых деталей из ацеталя путем управления параметрами и возникающими проблемами. Чтобы наилучшим образом использовать положительные свойства ацеталя, избегая его недостатков, необходимо точно настроить некоторые аспекты конструкции пресс-формы, обработки материалов, а также самого процесса.

Заключение

Ацеталь или полиоксиметилен — тип литого под давлением полукристаллического термопластика. Этот материал обычно используется в механических деталях, таких как втулки, подшипники, шестерни и звездочки.

По сравнению с металлами и другими пластиками ацеталь имеет низкий коэффициент трения и высокую жесткость. Эти особенности значительно улучшают его износостойкость, и, таким образом, полученные изделия долговечны.

В совокупности эти характеристики делают ацеталь материалом выбора для многих инженерных приложений. Правильная обработка и проектирование оборудования повышают его эффективность и долговечность в различных отраслях промышленности.

Внедрение ацеталя в производственные процессы может привести к повышению эффективности и снижению частоты технического обслуживания механического оборудования.