POM oder Delrin ist ein Acetal-Homopolymer weithin bekannt für seine überragende Haltbarkeit. Seine bemerkenswerte Beständigkeit gegen Verschleiß, Kriechen und Verziehen macht es zu einer erstklassigen Option für Industrieprodukte und mechanische Komponenten. POM lässt sich effektiv durch Dreh- und Fräsprozesse bearbeiten. Es kann auch sein per Laser geschnitten, und seine Teilchen sind anwendbar für Spritzguss und Kunststoffextrusionszwecke.
Vollständige Informationen zu POM-Eigenschaften, Herausforderungen und Überlegungen in CNC-Bearbeitung, mögliche Verformungen und ergänzende Details finden Sie im folgenden Inhalt.
Was ist POM?
POM oder Polyoxymethylen ist ein technischer thermoplastischer Werkstoff, der auch als Acetal, Delrin, Polyacetal oder Polyformaldehyd bekannt ist. Es ist bekannt für seine außergewöhnliche Steifigkeit sowie seine Fähigkeit, geringe Reibung und Dimensionsstabilität aufzuweisen. Das Material weist eine gute Chemikalien- und Abriebbeständigkeit auf und seine hohe Steifigkeit führt zu hervorragenden Ergebnissen. Die einheitliche Molekülstruktur und die kristalline Beschaffenheit verleihen dem Material hervorragende physikalische und mechanische Eigenschaften, was ihm Spitznamen wie „Metallkunststoff“ oder „Superstahl“ einbrachte.
POM-Kunststoff überzeugt durch eine Vielzahl an Eigenschaften, wie beispielsweise hervorragende Einfärbbarkeit und umfassende Eigenschaften. Es ist bekannt für seinen hohen Elastizitätsmodul, seine beeindruckende Steifigkeit und Härte, seine hervorragende Zug- und Biegefestigkeit sowie seine bemerkenswerte Kriech- und Ermüdungsbeständigkeit. Mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten und einer hervorragenden Verschleißfestigkeit ist dieses Material zudem sehr widerstandsfähig gegenüber Chemikalien. POM eignet sich aufgrund seiner hervorragenden Dimensionsstabilität und begrenzten Wasseraufnahme besonders gut für präzisionsgefertigte Teile und komplexe Formen.
Dennoch kann POM instabil sein und einer Zersetzung unterliegen, wenn es hohen Temperaturen oder sauren Bedingungen ausgesetzt wird. Seine Molekülstruktur enthält eine beträchtliche Menge an Sauerstoff, was es schwierig macht, seine Flammhemmung zu verbessern. Dieses Material hat auch einen Dauerbetriebstemperaturbereich von etwa -40 °C bis 120 °C.
POM-Kunststoff gibt es in zwei Hauptformen: Acetal-Homopolymer (POM-H) und Acetal-Copolymer (POM-C). POM-H ist für seine überragende Härte und Steifigkeit bekannt, während der Schmelzpunkt von POM-H (172–184 °C) den von POM-C (160–175 °C) um etwa 10 °C übersteigt. Die Dichte von POM-Kunststoff liegt zwischen 1,410 und 1,420 g/cm3 und er weist eine Kristallinität von 75 bis 851 TP3T auf. Es sind auch modifizierte POM-Varianten erhältlich, die höhere Schmelzpunkte als die Standardversionen aufweisen.
Vor- und Nachteile der POM-CNC-Bearbeitung
In diesem Teil besprechen wir die Eigenschaften von POM/Delrin/Acetal-Kunststoff für die CNC-Bearbeitung, einschließlich seiner Vor- und Nachteile.
Vorteile der CNC-POM-Bearbeitung
POM/Delrin ist ein kristalliner Kunststoff mit hoher Leistung, der ihn in einigen Anwendungen zu einem sinnvollen Ersatz für Metall macht. Zu den Hauptvorteilen von POM gehören:
1. Wärme- und Elektroisolierung
Mit seiner hervorragenden Wärmedämmung und starken mechanischen Eigenschaften erweist sich POM als hervorragend geeigneter Werkstoff für elektronische Bauteile. Es ist in der Lage, erheblichen elektrischen Belastungen standzuhalten, was es zu einem idealen Hochspannungsisolator macht. Seine geringe Feuchtigkeitsaufnahme macht es zu einer hervorragenden Option, um elektronische Bauteile feuchtigkeitsfrei zu halten.
2. Mechanische Festigkeit
POM weist eine Zugfestigkeit im Bereich von 7000–9000 psi sowie eine bemerkenswerte Härte und Zähigkeit auf. Darüber hinaus ist seine Dichte geringer als die von Metallen, was es zu einer Alternative für die Herstellung von Leichtbauteilen macht, die Widerstandsfähigkeit gegenüber Hochdrucksituationen erfordern.
3. Ermüdungsbeständigkeit
Im Temperaturbereich von -40°C bis 80°C weist POM eine hervorragende Haltbarkeit auf und ist hochbeständig beständig gegen Ermüdung. Darüber hinaus bleibt die Ermüdungsbeständigkeit durch die Einwirkung von Wasser, Chemikalien oder Lösungsmitteln weitgehend unbeeinträchtigt. Diese herausragenden Eigenschaften machen POM zu einem perfekten Material für die Konstruktion von Teilen, die wiederholten Stößen und Belastungen ausgesetzt sind.
4. Schlagfestigkeit
POM verfügt über eine bemerkenswerte Zähigkeit, die es ihm ermöglicht, plötzlichen Stößen ohne Durchbiegung standzuhalten. Darüber hinaus kann die Schlagfestigkeit durch eine spezielle Behandlung weiter verbessert werden.
5. Dimensionsstabilität
Die Dimensionsstabilität ist der Parameter, der zur Bewertung der Fähigkeit eines Materials verwendet wird, seine ursprüngliche Form trotz der Einwirkung von Verarbeitungsbedingungen wie Temperatur und Druck beizubehalten. Da POM bei Bearbeitungsvorgängen verformungsbeständig ist, ist es ein hervorragendes Material zum Erreichen präziser Toleranzen.
6. Reibungskoeffizient
In einem mechanischen System müssen sich bewegende Komponenten geschmiert werden, um die Reibung zwischen ihnen zu minimieren. Aufgrund ihrer angeborenen Gleitfähigkeit können POM-Komponenten jedoch auch ohne Schmierung reibungslos funktionieren. Diese Eigenschaft erweist sich als äußerst vorteilhaft bei der Konstruktion von Systemen, bei denen eine externe Schmierung zu einer Produktverunreinigung führen kann, beispielsweise bei Lebensmittelverarbeitungsmaschinen.
7. Haltbarkeit
Seine außergewöhnliche Zugfestigkeit und Haltbarkeit qualifizieren POM-Kunststoff für hochbelastete Anwendungen und werden daher aufgrund seiner Festigkeit und Belastbarkeit häufig als Alternative zu Aluminium- und Stahllegierungen eingesetzt.
8. Feuchtigkeitsaufnahme
POM weist minimale Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften auf und behält so seine strukturelle Integrität auch unter den feuchtesten Bedingungen oder Anwendungen, z. B. unter Wasser.
9. Kriechwiderstand
Aufgrund seiner außergewöhnlichen Zähigkeit ist POM in der Lage, erheblichem Druck standzuhalten, ohne sich zu verformen. Daher ist es das Material der Wahl für verschiedene Branchen bei der Konstruktion von Teilen, die eine hohe Haltbarkeit erfordern Kriechfestigkeit.
Nachteile der CNC-POM-Bearbeitung
Trotz seiner besseren Bearbeitbarkeit als die meisten anderen Kunststoffe zur Herstellung von CNC-Bearbeitungsteilen weist die CNC-POM-Bearbeitung jedoch auch einige Mängel auf:
1. Geringe Haftung
Aufgrund ihrer chemischen Beständigkeit eignen sich Klebstoffe nicht gut für POM, was die Verklebung erschwert.
2. Entflammbarkeit
POM besitzt keine selbstverlöschenden Eigenschaften und brennt so lange weiter, bis kein Sauerstoff mehr vorhanden ist.
3. Hitzeempfindlich
Bei der CNC-Bearbeitung von POM bei hohen Temperaturen besteht die Gefahr einer Verformung.
Herausforderungen und Tipps der CNC-Bearbeitung von POM
Die Hauptprobleme bei der CNC-Bearbeitung sind Verformung und Rissbildung des Materials. Diese Probleme führen zu zwei Arten von Brüchen – direkte Risse während der CNC-Bearbeitung und versteckte Risse, die durch innere Spannungen verursacht werden. Letzteres schleicht sich langsam ein und kann erhebliche Schäden verursachen, die zu Komplikationen führen können.
Bevor die oben genannten Probleme angegangen werden, ist es wichtig, die Materialauswahl und die Testproduktion zu besprechen. Durch den Einsatz hochwertiger Materialien können erhebliche Verformungen vermieden werden. Daher ist es wichtig, modifizierte POM-Materialien für die CNC-Bearbeitung zu priorisieren. POM-Materialien können unterschiedliche Qualitäten aufweisen und der Grad der Verformung ist aufgrund von Verunreinigungen, Grübchen und rissähnlichen Strukturen häufig zwischen den Chargen instabil.
Unabhängig von der Art des POM-Materials sollten Sie vor der CNC-Bearbeitung immer eine Probefertigung durchführen. Auch bei der Verwendung verschiedener Chargen desselben Materials ist eine Probefertigung erforderlich.
Bearbeitungswerkzeuge
Aufgrund seiner geringen Härte und geringen Schnittkraft kann POM mit allgemeinen Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl und Hartmetall bearbeitet werden, sofern diese über eine scharfe Messerkante verfügen, um die Schneidhitze zu reduzieren. PKD-Drehwerkzeuge können optional auch für das CNC-Drehen verwendet werden.
POM-Verarbeitung
Für den Fall, dass das gewählte POM-Material von minderer Qualität ist oder hohe Abmessungen aufweist Toleranz Aufgrund der hohen Anforderungen ist es ratsam, nach dem Schruppen ein Glühen durchzuführen, um die inneren Spannungen abzubauen. Mit dieser Methode können Verformungen während des Endbearbeitungsprozesses effektiv minimiert werden.
Die unten angegebenen Prozessparameter dienen ausschließlich als Referenz, da es Unterschiede bei den POM-Materialtypen und -Herstellern gibt:
Nach der Grobbearbeitung wird POM entweder einem Ölbadglühen in heißem Öl oder einem Luftbadglühen in einem Ofen unterzogen. Es ist wichtig, die Glühtemperatur anzupassen, die etwa 10–20 °C (140–150 °C) niedriger sein sollte als die Wärmeformbeständigkeitstemperatur des Produkts. Die Glühzeit beim Ölbadglühen verlängert sich um 40–60 Minuten pro 5 mm Wandstärke, während sich die Zeit beim Luftbadglühen pro 5 mm Wandstärke um 20–30 Minuten verlängert. Sobald das Glühen abgeschlossen ist, lassen Sie POM auf natürliche Weise auf Raumtemperatur abkühlen.
Bei einer alternativen Glühtechnik namens „Erdmethode“ werden die CNC-Teile bei einer Temperatur von 100 °C geglüht. Sobald die Grobbearbeitung abgeschlossen ist, tauchen Sie die Teile 5 bis 6 Stunden lang in kochendes Wasser, wenn die Umgebungstemperatur unter 80 °C liegt, und lassen Sie sie auf natürliche Weise auf Raumtemperatur (vorzugsweise konstante Temperatur) abkühlen. Alternativ kann man die natürliche Alterungsmethode anwenden und ausreichend Zeit zum Glühen einplanen.
Lösungen zur Verformung bei der POM-CNC-Bearbeitung
Um die Konsistenz der Verformung zu verbessern und die Toleranzen in einem kleinen Bereich zu halten, sollte bei der CNC-Bearbeitung auf eine einheitliche und einheitliche Größe des Werkstückrohlings geachtet werden.
1. Wechseln Sie die Spannform
Beim Festklemmen erfährt das POM-Material eine Verformung, kehrt beim Lösen jedoch wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Eine Vergrößerung der Kontaktfläche des Werkstücks kann durch eine Änderung der Spannmethode erreicht werden, z. B. durch die Verwendung von Schraubstockpolstern oder durch Kleben zur Fixierung. Stellen Sie bei größeren Tellern sicher, dass diese flach sind, bevor Sie sie mit Vakuumsaugern befestigen. Es empfiehlt sich, zunächst eine Seite mit Kleber zu fixieren, dann die geglättete Oberfläche abzufegen und mit dem Saugnapf für die Grobbearbeitung zu fixieren. In manchen Branchen werden zur Fixierung auch gefrorene Saugnäpfe eingesetzt.
2. Reduzieren Sie die Schneidhitze
POM-Material ist sehr hitzeempfindlich und kann sich aufgrund unzureichender Kühlung während der Verarbeitung leicht verformen. Um die Wärmeentwicklung beim Schneiden zu minimieren, sollten scharfe Werkzeuge verwendet werden. Darüber hinaus kann die Reduzierung der Schnittmenge, die Durchführung mehrerer Schnitte und der verstärkte Einsatz von Kühlflüssigkeiten dazu beitragen, eine Überhitzung zu verhindern und die beim Schneidvorgang entstehende Wärme schnell abzuleiten.
3. Führen Sie mehrere Zyklen durch
POM-Material weist eine bemerkenswerte Elastizität auf. Beim Kontakt mit dem Schneidwerkzeug kann sich das Material nach innen verformen, was zu einer Verformung des geschnittenen und gepressten Teils führt, wenn das Werkzeug wegfährt. Daher ist es wichtig, mehrere Werkzeugkompensationsanpassungen basierend auf der tatsächlichen Schnittwirkung vorzunehmen. Durch die Aufteilung der Schneidaufgabe in mehrere Zyklen und die Reduzierung des Schneidaufwands in jedem Durchgang können durch die Elastizität des Materials verursachte Dimensionsverformungen während der Bearbeitung minimiert werden.
4. Ausgleichen der inneren Spannung
Aufgrund ihres im Vergleich zu Metallen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten können sich technische Kunststoffe durch den Abbau innerer Spannungen verformen, wenn eine erhebliche Bearbeitungszugabe vorhanden ist. Um dies zu verhindern, ist es wichtig, die Materialien wie zuvor besprochen richtig auszuwählen und zu verarbeiten. In Fällen, in denen ein erheblicher Materialabtrag erforderlich ist, ist es ratsam, dickeres Material zu verwenden, den Rand zu kontrollieren und symmetrische Verarbeitungsmethoden anzuwenden. Darüber hinaus ist es wichtig zu überprüfen, ob die Teilekonstruktion selbst angemessen ist, um etwaige Spannungen und Verformungen, die während der Verarbeitung entstehen, zu mindern.
Beim Transport und der Lagerung fertiger Teile sollte der Temperaturkontrolle Vorrang eingeräumt werden, um Verformungen zu vermeiden. Es wird empfohlen, möglichst eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus sollte die Oberfläche der Teile ausreichend geschützt werden, um Kratzer oder Beschädigungen zu vermeiden.
Warum bricht POM bei der CNC-Bearbeitung?
Obwohl der zuvor erwähnte Grad der Verformung maßgeblich zur Rissbildung beiträgt, ist er nicht die alleinige Ursache. Auch folgende Faktoren können im Betrieb zu Rissen in POM-Materialien führen:
- Ein großer Materialabtrag bei der CNC-Bearbeitung kann zu Rissen in POM-Kunststoffen führen.
- Die direkte Verwendung eines größeren Bohrers zum Bohren von Löchern kann zu übermäßigen Schnittkräften führen, die dazu führen können, dass POM-Materialien gequetscht und gerissen werden.
- Eine unzureichende Späneentfernung beim Bohren tiefer Löcher während der CNC-Bearbeitung kann zu Extrusionsrissen führen, wenn die Bohrer nicht wiederholt zurückgezogen werden, um die Rückstände zu entfernen.
- Durch unzureichende Kühlung beim Bohren kann es zu Rissen kommen, die zu erhöhter Schneidwärme und -kräften führen.
- Eine hohe Vorschubgeschwindigkeit kann innere Spannungen im POM-Material hervorrufen, die zu Rissen führen können.
- Wenn verschlissene Bohrer nicht rechtzeitig repariert werden, kann dies dazu führen, dass der Bohrer hart wird und es beim Bohren von POM zu Rissen kommt.
Überlegungen zu POM-Bearbeitungsprozessen
CNC-Fräsen und Gewindeschneiden
Abgesehen vom Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge sind die Überlegungen beim CNC-Fräsen und Gewindeschneiden im Allgemeinen gleich. Es ist wichtig, Verformungen beim Spannen zu vermeiden, scharfe Werkzeuge zu verwenden, eine kleine Vorschubgeschwindigkeit einzustellen und für eine ausreichende Kühlung zu sorgen, um Probleme während dieser Prozesse zu vermeiden.
CNC-Drehen
Um Schmelzen und Verschleiß bei der CNC-Bearbeitung zu verhindern, ist eine Kühlung erforderlich. Es empfiehlt sich, der Feststoffschmierung oder der Druckluftkühlung Vorrang vor der Verwendung von Kühlmittel zu geben. Darüber hinaus sollten hohe Drehzahlen und übermäßige Vorschub- und Eingriffsmengen vermieden werden. Etwas größere Span- und Hinterwinkel der Werkzeuge sind akzeptabel, vorausgesetzt, dass die Schneidkante scharf bleibt. Hochgeschwindigkeitsstahl Drehwerkzeuge werden häufig verwendet, mit einem Spanwinkel von etwa 25°–40° und einem hinteren Winkel von etwa 10°–20°. Es wird empfohlen, die Spannkraft des Spannfutters zu minimieren.
Bohren
Vermeiden Sie direktes Bohren mit einem großen Bohrer BohrerBeginnen Sie stattdessen mit einem kleinen Loch und reiben Sie anschließend bei niedriger Geschwindigkeit auf. Der Bohrer muss scharf gehalten werden und die Parameter für nachfolgende Bohrer sollten wie folgt berücksichtigt werden: Spitzenwinkel von 60°–90°, Helixwinkel von 10°–20°, Spanwinkel von 0° und Rückenwinkel von 10 °~15°. Darüber hinaus sollte die Kraft in Vorschubrichtung begrenzt sein und das Werkzeug sollte sofort zurückgezogen werden (5–6 mm tief), um die Kühlung und Spanentfernung beim Bohren zu erleichtern. Reduzieren Sie beim Bohren von Durchgangslöchern die Vorschubgeschwindigkeit, um zu verhindern, dass der Bohrer das Material in axialer Richtung drückt.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass POM oder Delrin ein hervorragendes Kunststoffmaterial ist, das für die CNC-Bearbeitung zur Herstellung mechanischer Komponenten und Industrieprodukte verwendet wird. Obwohl POM leicht zu bearbeiten ist, neigt es während der Verarbeitung zu Verformungen. Durch die Verwendung der empfohlenen Bearbeitungsprozesse, einschließlich ausreichender Kühlung, Reduzierung des Werkzeugfressens und Gewährleistung scharfer Werkzeuge, ist es jedoch möglich, solche Verformungen und andere damit verbundene Probleme zu minimieren.
Hersteller von POM-CNC-Bearbeitungen – Runsom Precision
Während POM leicht bearbeitet werden kann, um die gewünschten Teile herzustellen, kann es, wie bereits erwähnt, auch zu einer gewissen Verformung beim CNC-Bearbeitungsprozess kommen. Bei Runsom Precision sind wir ein erfahrener Hersteller von CNC-Kunststoffteile, hochqualifiziert in der Minimierung von Verformungen und anderen damit verbundenen Herausforderungen bei der POM-Verarbeitung. Wenn Sie auf der Suche nach Premium-Qualität sind POM-TeileB. Schrauben, Buchsen, Steckverbinder und andere kundenspezifische POM-Komponenten, können Sie gerne anfordern nehmen sie kontakt mit uns auf oder erhalten Sie ein sofortiges Angebot kostenlos online.
Weitere Artikel, die Sie interessieren könnten:
