POM o Delrin es un homopolímero de acetal ampliamente conocido por su durabilidad superior. Su notable resistencia al desgaste, la fluencia y la deformación lo convierten en una excelente opción para productos industriales y componentes mecánicos. El POM se puede mecanizar de forma eficaz mediante procesos de torneado y fresado. también puede ser cortado por láser, y sus partículas son aplicables para moldeo por inyección y fines de extrusión de plástico.
Información completa sobre características, desafíos y consideraciones de POM en Mecanizado CNC, la deformación potencial y los detalles complementarios se proporcionan en el siguiente contenido.
¿Qué es POM?
POM, o polioximetileno, es un material termoplástico de ingeniería que también se conoce como acetal, Delrin, poliacetal o poliformaldehído. Es reconocido por su rigidez excepcional, junto con su capacidad para exhibir baja fricción y estabilidad dimensional. El material tiene buena resistencia a los productos químicos y la abrasión, y su rigidez superior conduce a excelentes resultados. La estructura molecular uniforme y la naturaleza cristalina otorgan al material propiedades físicas y mecánicas sobresalientes, lo que le valió apodos como "metal plástico" o "súper acero".
El plástico POM muestra una impresionante gama de cualidades, como una excelente capacidad de coloración y propiedades integrales. Es conocido por su alto módulo elástico, impresionante rigidez y dureza, excelente resistencia a la tracción y la flexión, así como una notable resistencia a la fluencia y la fatiga. Con un bajo coeficiente de fricción y una excelente resistencia al desgaste, este material también es muy resistente a los productos químicos. El POM es especialmente adecuado para piezas mecanizadas de precisión y formas complejas, debido a su excelente estabilidad dimensional y su limitada absorción de agua.
Sin embargo, el POM puede ser inestable y sujeto a degradación cuando se expone a altas temperaturas o condiciones ácidas. Su estructura molecular contiene una cantidad sustancial de oxígeno, lo que dificulta mejorar su retardo de llama. Este material también tiene un rango de temperatura de funcionamiento continuo de aproximadamente -40 °C a 120 °C.
El plástico POM se presenta en dos formas principales: homopolímero de acetal (POM-H) y copolímero de acetal (POM-C). El POM-H es conocido por su dureza y rigidez superiores, mientras que el punto de fusión del POM-H (172-184 °C) supera al del POM-C (160-175 °C) en aproximadamente 10 °C. La densidad del plástico POM oscila entre 1.410 y 1.420 g/cm3 y exhibe una cristalinidad de 75-85%. También hay disponibles variantes de POM modificadas, con puntos de fusión más altos que las versiones estándar.
Pros y contras del mecanizado CNC POM
En esta parte, analizaremos las características del plástico POM/Delrin/Acetal para el mecanizado CNC, incluidos sus beneficios y desventajas.
Ventajas del mecanizado CNC POM
POM/Delrin es un plástico cristalino de alto rendimiento, lo que lo convierte en un sustituto factible del metal en algunas aplicaciones. Las principales ventajas de POM incluyen:
1. Aislamiento térmico y eléctrico
Con su excelente aislamiento térmico y fuertes propiedades mecánicas, POM demuestra ser un material muy adecuado para componentes electrónicos. Tiene la capacidad de soportar una tensión eléctrica considerable, lo que lo califica como un aislante ideal de alto voltaje. Su baja absorción de humedad lo convierte en una excelente opción para mantener los componentes electrónicos libres de humedad.
2. Resistencia mecánica
POM exhibe un rango de resistencia a la tracción de 7000-9000 psi, junto con una dureza y tenacidad notables. Además, su densidad es menor que la de los metales, lo que lo convierte en una alternativa para la fabricación de piezas livianas que requieren resiliencia frente a situaciones de alta presión.
3. Resistencia a la fatiga
En el rango de temperatura de -40 °C a 80 °C, el POM muestra un excelente nivel de durabilidad y es altamente resistente a la fatiga. Además, su resistencia a la fatiga no se ve afectada en gran medida por la exposición al agua, productos químicos o disolventes. Estos sorprendentes atributos hacen del POM un material perfecto para diseñar piezas que están sujetas a impactos y tensiones repetidos.
4. Resistencia al impacto
POM posee un notable nivel de dureza que le permite soportar impactos repentinos sin deflexión. Además, su capacidad para resistir el impacto se puede mejorar aún más después de un tratamiento especial.
5. Estabilidad dimensional
La estabilidad dimensional es el parámetro utilizado para evaluar la capacidad de un material para mantener su forma original a pesar de la exposición a condiciones de procesamiento como la temperatura y la presión. El POM, al ser resistente a la deformación durante las operaciones de mecanizado, es un excelente material para lograr tolerancias precisas.
6. Coeficiente de fricción
En un sistema mecánico, los componentes en movimiento requieren lubricación para minimizar la fricción entre ellos. Sin embargo, los componentes de POM pueden funcionar sin problemas incluso sin lubricación, debido a su naturaleza resbaladiza innata. Esta característica demuestra ser muy beneficiosa al diseñar sistemas en los que la lubricación externa puede provocar la contaminación del producto, por ejemplo, las máquinas de procesamiento de alimentos.
7. Durabilidad
Su excepcional resistencia a la tracción y durabilidad califican al plástico POM para aplicaciones de alto estrés y, por lo tanto, se usa con frecuencia como una alternativa a las aleaciones de aluminio y acero, debido a su resistencia y resiliencia.
8. Absorción de humedad
El POM exhibe propiedades mínimas de absorción de humedad, lo que le permite conservar su integridad estructural incluso en las condiciones o aplicaciones más húmedas, es decir, bajo el agua.
9. Resistencia a la fluencia
Debido a su dureza excepcional, el POM es capaz de resistir presiones significativas sin deformarse. En consecuencia, es el material de elección para diversas industrias al diseñar piezas que requieren alta durabilidad y resistencia a la fluencia.
Desventajas del mecanizado CNC POM
A pesar de su mayor maquinabilidad que la mayoría de los otros plásticos para fabricar piezas de mecanizado CNC, también existen algunas deficiencias del mecanizado CNC POM:
1. Baja adherencia
Los adhesivos no funcionan bien con POM debido a su resistencia química, lo que dificulta la unión.
2. Inflamabilidad
El POM no posee propiedades autoextinguibles y continuará ardiendo hasta que no quede oxígeno.
3. Sensible al calor
Existe riesgo de deformación cuando se mecaniza POM con CNC a altas temperaturas.
Desafíos y consejos del mecanizado CNC de POM
Los principales problemas que se enfrentan durante el mecanizado CNC son la deformación y el agrietamiento del material. Estos problemas dan como resultado dos tipos de fracturas: grietas directas durante el mecanizado CNC y grietas ocultas causadas por tensión interna. Este último se acerca sigilosamente y puede causar un daño significativo, lo que lleva a complicaciones.
Antes de abordar los problemas mencionados anteriormente, es esencial analizar la selección de materiales y la producción de prueba. El uso de materiales de alta calidad puede ayudar a evitar deformaciones significativas. Por lo tanto, es crucial dar prioridad a los materiales POM modificados para el mecanizado CNC. Los materiales POM pueden tener distintas calidades y el grado de deformación suele ser inestable entre lotes debido a las impurezas, las picaduras y las estructuras similares a grietas.
Independientemente del tipo de material POM, siempre realice una fabricación de prueba antes del mecanizado CNC. También es necesario realizar una fabricación de prueba cuando se utilizan diferentes lotes del mismo material.
Herramientas de mecanizado
Debido a su baja dureza y pequeña fuerza de corte, el POM se puede procesar con herramientas generales de acero de alta velocidad y carburo cementado, siempre que tengan un filo afilado para reducir el calor de corte. Las herramientas de torneado PCD también se pueden utilizar como una opción opcional para el torneado CNC.
Procesamiento POM
En caso de que el material POM elegido sea de calidad inferior o si existen grandes dimensiones tolerancia requisitos, es aconsejable realizar un recocido después del desbaste para aliviar su tensión interna. Este método puede minimizar efectivamente la deformación durante el proceso de acabado.
Los parámetros del proceso proporcionados a continuación son únicamente para referencia, ya que existen variaciones en los tipos y fabricantes de materiales POM:
Después del mecanizado de desbaste, el POM se somete a un recocido en baño de aceite en aceite caliente o en un baño de aire en un horno. Es importante ajustar la temperatura de recocido, que debe ser aproximadamente 10-20 °C (140-150 °C) más baja que la temperatura de distorsión térmica del producto. El tiempo de recocido para el recocido en baño de aceite aumenta de 40 a 60 minutos por cada 5 mm de espesor de pared, mientras que para el recocido en baño de aire, el tiempo aumenta de 20 a 30 minutos por cada 5 mm de espesor de pared. Una vez que se complete el recocido, deje que el POM se enfríe naturalmente a temperatura ambiente.
Una técnica de recocido alternativa llamada "método de tierra" consiste en recocer las piezas CNC a una temperatura de 100 °C. Una vez finalizado el desbaste, sumergir las piezas en agua hirviendo durante 5 a 6 horas cuando la temperatura ambiente sea inferior a 80°C y dejar que se enfríen naturalmente a temperatura ambiente (preferiblemente a temperatura constante). Alternativamente, se puede usar el método de envejecimiento natural y proporcionar suficiente tiempo para el recocido.
Soluciones a la Deformación en el Mecanizado CNC POM
Para mejorar la consistencia en la deformación y mantener las tolerancias dentro de un rango pequeño, se debe garantizar un tamaño estándar y consistente de la pieza de trabajo cuando se realiza el mecanizado CNC.
1. Cambiar la forma de sujeción
Cuando se sujeta, el material POM se deforma pero vuelve a su estado original al soltarlo. El aumento de la superficie de contacto de la pieza de trabajo se puede lograr modificando el método de sujeción, como el uso de amortiguadores de tornillo de banco o pegamento para fijarlo en su lugar. Para platos más grandes, asegúrese de que estén planos antes de usar ventosas para fijarlos en su lugar. Es recomendable fijar primero un lado con cola, luego barrer y usar la ventosa para asegurar la superficie alisada para el desbaste. En algunas industrias también se utilizan ventosas congeladas para la fijación.
2. Reducir el calor de corte
El material POM es muy susceptible al calor y puede deformarse fácilmente debido a un enfriamiento inadecuado durante el procesamiento. Se deben utilizar herramientas afiladas para minimizar la generación de calor durante el corte. Además, reducir la cantidad de corte, realizar cortes múltiples y aumentar el uso de líquidos refrigerantes puede ayudar aún más a prevenir el sobrecalentamiento y disipar rápidamente el calor producido durante el proceso de corte.
3. Realiza múltiples ciclos
El material POM exhibe una notable elasticidad. Al entrar en contacto con la herramienta de corte, el material puede deformarse hacia adentro, dando como resultado la deformación de la parte cortada y prensada cuando la herramienta se aleja. Por lo tanto, es fundamental realizar múltiples ajustes de compensación de herramientas en función del efecto de corte real. Al dividir la tarea de corte en múltiples ciclos y reducir la cantidad de corte en cada pasada, cualquier deformación dimensional causada por la elasticidad del material puede minimizarse durante el procesamiento.
4. Compensar la tensión interna
Debido a su mayor coeficiente de expansión térmica en comparación con los metales, los plásticos de ingeniería pueden deformarse debido a la eliminación de la tensión interna cuando existe un margen de mecanizado sustancial. Para evitar esto, es fundamental elegir y procesar correctamente los materiales como se mencionó anteriormente. En los casos en que sea necesaria una eliminación significativa de material, es recomendable utilizar material más grueso, controlar el margen y adoptar métodos de procesamiento simétricos. Además, es importante verificar que el diseño de la pieza en sí sea razonable para mitigar cualquier tensión y deformación causada durante el procesamiento.
Al transferir y almacenar piezas terminadas, se debe priorizar el control de la temperatura para evitar la deformación. Se recomienda mantener una temperatura constante, si es posible. Además, la superficie de las piezas debe protegerse adecuadamente para evitar arañazos o daños.
¿Por qué el agrietamiento de POM en el mecanizado CNC?
Aunque el grado de deformación mencionado anteriormente contribuye significativamente al agrietamiento, no es la única causa. Los siguientes factores también pueden provocar grietas en los materiales POM durante la operación:
- Grandes cantidades de material removido durante el mecanizado CNC pueden causar grietas en los plásticos POM.
- El uso de una broca más grande directamente para perforar agujeros puede generar fuerzas de corte excesivas, lo que puede apretar y agrietar los materiales POM.
- La remoción inadecuada de virutas mientras se taladran agujeros profundos durante el mecanizado CNC puede causar grietas por extrusión cuando las brocas no se retraen repetidamente para remover los escombros.
- El agrietamiento puede ser el resultado de un enfriamiento insuficiente durante la perforación, lo que genera un calor y fuerzas de corte elevados.
- La alta velocidad de alimentación puede inducir una tensión interna en el material POM, lo que provoca grietas.
- Si no se reparan las brocas desgastadas a tiempo, la broca se endurecerá y se agrietará al perforar POM.
Consideraciones para procesos de mecanizado POM
Fresado y Roscado CNC
Aparte del uso de diferentes herramientas, las consideraciones para el fresado y roscado CNC son generalmente similares. Es crucial evitar la deformación durante la sujeción, usar herramientas afiladas, establecer una velocidad de avance pequeña y garantizar un enfriamiento adecuado para evitar problemas durante estos procesos.
Torneado CNC
Para evitar la fusión y el desgaste durante el mecanizado CNC, es necesario el enfriamiento. Es recomendable priorizar la lubricación sólida o la refrigeración por aire comprimido antes de utilizar refrigerante. Además, deben evitarse las altas velocidades de rotación y las cantidades excesivas de avance y acoplamiento. Se aceptan ángulos de inclinación y traseros ligeramente más grandes para las herramientas, siempre que el borde de corte permanezca afilado. Acero de alta velocidad herramientas de torneado se utilizan comúnmente, con un ángulo de inclinación de aproximadamente 25°~40° y un ángulo trasero de aproximadamente 10°~20°. Se recomienda minimizar la fuerza de sujeción del mandril.
Perforación
Evite taladrar directamente con un gran broca, en su lugar, comience con un pequeño orificio seguido de un escariado a baja velocidad. La broca debe mantenerse afilada y los parámetros para brocas posteriores deben considerarse de la siguiente manera: ángulo de vértice de 60°~90°, ángulo de hélice de 10°~20°, ángulo de ataque de 0° y ángulo posterior de 10°. °~15°. Además, la fuerza en la dirección de avance debe limitarse y la herramienta debe retraerse rápidamente (5~6 mm de profundidad) para facilitar el enfriamiento y la extracción de virutas durante la perforación. Al taladrar agujeros, reduzca la velocidad de avance para evitar que la broca empuje el material en dirección axial.
Conclusión
En resumen, POM o Delrin es un excelente material plástico utilizado para el mecanizado CNC para fabricar componentes mecánicos y productos industriales. Aunque el POM es fácil de mecanizar, es propenso a deformarse durante el procesamiento. Sin embargo, al utilizar los procesos de mecanizado recomendados, incluido el enfriamiento adecuado, la reducción del consumo de herramientas y la garantía de herramientas afiladas, es posible minimizar tales deformaciones y otros problemas asociados.
Fabricante de mecanizado CNC POM - Runsom Precision
Si bien el POM se puede mecanizar fácilmente para fabricar las piezas deseadas, también puede haber alguna deformación en el proceso de mecanizado CNC, como se mencionó anteriormente. En Runsom Precision, somos un fabricante experimentado de Piezas de plástico CNC, altamente capacitado para minimizar la deformación y otros desafíos asociados durante el procesamiento de POM. Si buscas calidad premium piezas de POM, como tornillos, casquillos, conectores y otros componentes POM personalizados, no dude en Póngase en contacto con nosotros o obtenga una cotización instantánea en línea de forma gratuita.
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