POM ou Delrin est un homopolymère acétal largement reconnu pour sa durabilité supérieure. Sa remarquable résistance à l'usure, au fluage et au gauchissement en fait une option de choix pour les produits industriels et les composants mécaniques. Le POM peut être usiné efficacement par des processus de tournage et de fraisage. Il peut aussi être découpé au laser, et ses particules sont applicables pour moulage par injection et à des fins d'extrusion de plastique.
Informations complètes sur les caractéristiques, les défis et les considérations du POM dans Usinage CNC, la déformation potentielle et des détails supplémentaires sont fournis dans le contenu suivant.
Qu'est-ce que POM ?
Le POM, ou polyoxyméthylène, est un matériau thermoplastique technique également appelé acétal, delrin, polyacétal ou polyformaldéhyde. Il est reconnu pour sa rigidité exceptionnelle, ainsi que sa capacité à présenter un faible frottement et une stabilité dimensionnelle. Le matériau a une bonne résistance aux produits chimiques et à l'abrasion, et sa rigidité supérieure conduit à d'excellents résultats. La structure moléculaire uniforme et la nature cristalline confèrent au matériau des propriétés physiques et mécaniques exceptionnelles, ce qui lui vaut des surnoms tels que "plastique métallique" ou "super acier".
Le plastique POM affiche une gamme impressionnante de qualités, telles qu'une colorabilité exceptionnelle et des propriétés complètes. Il est connu pour son module élastique élevé, sa rigidité et sa dureté impressionnantes, son excellente résistance à la traction et à la flexion, ainsi que sa remarquable résistance au fluage et à la fatigue. Avec un faible coefficient de frottement et une excellente résistance à l'usure, ce matériau est également très résistant aux produits chimiques. Le POM est particulièrement bien adapté aux pièces usinées de précision et aux formes complexes, en raison de son excellente stabilité dimensionnelle et de son absorption d'eau limitée.
Néanmoins, le POM peut être instable et sujet à dégradation lorsqu'il est exposé à des températures élevées ou à des conditions acides. Sa structure moléculaire contient une quantité substantielle d'oxygène, ce qui rend difficile l'amélioration de son ignifugation. Ce matériau a également une plage de température de fonctionnement continue d'environ -40°C à 120°C.
Le plastique POM se présente sous deux formes principales : l'homopolymère d'acétal (POM-H) et le copolymère d'acétal (POM-C). Le POM-H est connu pour sa dureté et sa rigidité supérieures, tandis que le point de fusion du POM-H (172-184°C) dépasse celui du POM-C (160-175°C) d'environ 10°C. La densité du plastique POM varie de 1,410 à 1,420 g/cm3, et il présente une cristallinité de 75-85%. Des variantes POM modifiées sont également disponibles, avec des points de fusion plus élevés que les versions standard.
Avantages et inconvénients de l'usinage CNC POM
Dans cette partie, nous aborderons les caractéristiques du plastique POM/Delrin/Acétal pour l'usinage CNC, y compris ses avantages et ses inconvénients.
Avantages de l'usinage CNC POM
Le POM/Delrin est un plastique cristallin à hautes performances, ce qui en fait un substitut possible au métal dans certaines applications. Les principaux avantages du POM incluent :
1. Isolation thermique et électrique
Avec son excellente isolation thermique et ses fortes propriétés mécaniques, le POM s'avère être un matériau parfaitement adapté aux composants électroniques. Il a la capacité de résister à des contraintes électriques considérables, le qualifiant d'isolant haute tension idéal. Sa faible absorption d'humidité en fait une excellente option pour maintenir les composants électroniques à l'abri de l'humidité.
2. Résistance mécanique
Le POM présente une plage de résistance à la traction de 7 000 à 9 000 psi, ainsi qu'une dureté et une ténacité remarquables. De plus, sa densité est inférieure à celle des métaux, ce qui en fait une alternative pour la fabrication de pièces légères qui nécessitent une résistance aux situations de haute pression.
3. Résistance à la fatigue
Dans la plage de température de -40°C à 80°C, le POM affiche un excellent niveau de durabilité et est hautement résistant à la fatigue. De plus, sa résistance à la fatigue reste largement insensible à l'exposition à l'eau, aux produits chimiques ou aux solvants. Ces attributs saisissants font du POM un matériau parfait pour la conception de pièces soumises à des chocs et à des contraintes répétés.
4. Résistance aux chocs
Le POM possède un niveau de ténacité remarquable qui lui permet de résister à un impact soudain sans déviation. De plus, sa capacité à résister aux chocs peut être encore améliorée après avoir été spécialement traitée.
5. Stabilité dimensionnelle
La stabilité dimensionnelle est le paramètre utilisé pour évaluer la capacité d'un matériau à conserver sa forme d'origine malgré l'exposition à des conditions de traitement telles que la température et la pression. Le POM, résistant à la déformation lors des opérations d'usinage, est un excellent matériau pour atteindre des tolérances précises.
6. Coefficient de frottement
Dans un système mécanique, les composants en mouvement nécessitent une lubrification pour minimiser les frottements entre eux. Cependant, les composants POM peuvent fonctionner en douceur même sans lubrification, en raison de leur nature glissante innée. Cette caractéristique s'avère très bénéfique lors de la conception de systèmes où la lubrification externe peut entraîner une contamination du produit, par exemple les machines de transformation des aliments.
7. Durabilité
Sa résistance à la traction et sa durabilité exceptionnelles qualifient le plastique POM pour les applications à fortes contraintes, et sont donc fréquemment utilisés comme alternative aux alliages d'aluminium et d'acier, en raison de sa résistance et de sa résilience.
8. Absorption d'humidité
Le POM présente des propriétés d'absorption d'humidité minimales, ce qui lui permet de conserver son intégrité structurelle même dans les conditions ou applications les plus humides, c'est-à-dire sous l'eau.
9. Résistance au fluage
Grâce à sa ténacité exceptionnelle, le POM est capable de résister à des pressions importantes sans se déformer. Par conséquent, c'est le matériau de choix pour diverses industries tout en concevant des pièces qui nécessitent une grande durabilité et résistance au fluage.
Inconvénients de l'usinage CNC POM
Malgré sa plus grande usinabilité que la plupart des autres plastiques pour fabriquer des pièces d'usinage CNC, l'usinage CNC POM présente également certaines lacunes :
1. Faible adhérence
Les adhésifs ne fonctionnent pas bien avec le POM en raison de leur résistance chimique, ce qui rend le collage difficile.
2. Inflammabilité
Le POM ne possède pas de propriétés auto-extinguibles et il continuera à brûler jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'oxygène.
3. Sensible à la chaleur
Il existe un risque de déformation lors de l'usinage CNC de POM à haute température.
Défis et astuces de l'usinage CNC de POM
Les principaux problèmes rencontrés lors de l'usinage CNC sont la déformation et la fissuration du matériau. Ces problèmes entraînent deux types de fractures : des fissures directes lors de l'usinage CNC et des fissures cachées causées par des contraintes internes. Ce dernier se faufile lentement et peut causer des dommages importants, entraînant des complications.
Avant d'aborder les problèmes mentionnés ci-dessus, il est essentiel de discuter de la sélection des matériaux et de la production d'essais. L'utilisation de matériaux de haute qualité peut aider à éviter des déformations importantes. Par conséquent, il est crucial de donner la priorité aux matériaux POM modifiés pour l'usinage CNC. Les matériaux POM peuvent avoir des qualités variables et le degré de déformation est souvent instable entre les lots en raison des impuretés, des piqûres et des structures semblables à des fissures.
Quel que soit le type de matériau POM, effectuez toujours une fabrication d'essai avant l'usinage CNC. Il est également nécessaire d'effectuer une fabrication d'essai lors de l'utilisation de différents lots du même matériau.
Outils d'usinage
En raison de sa faible dureté et de sa faible force de coupe, le POM peut être traité à l'aide d'outils généraux en acier rapide et en carbure cémenté, à condition qu'ils aient un tranchant tranchant pour réduire la chaleur de coupe. Les outils de tournage PCD peuvent également être utilisés en option pour le tournage CNC.
Traitement POM
Dans le cas où le matériau POM choisi est de qualité inférieure ou s'il existe des tolérance exigences, il est conseillé de procéder à un recuit après ébauche pour atténuer ses contraintes internes. Cette méthode peut efficacement minimiser la déformation pendant le processus de finition.
Les paramètres de processus fournis ci-dessous sont uniquement à titre de référence car il existe des écarts dans les types de matériaux POM et les fabricants :
Après un usinage grossier, le POM subit soit un recuit au bain d'huile dans de l'huile chaude, soit un recuit au bain d'air dans un four. Il est important d'ajuster la température de recuit, qui doit être inférieure d'environ 10 à 20 °C (140 à 150 °C) à la température de déformation thermique du produit. Le temps de recuit pour le recuit au bain d'huile augmente de 40 à 60 minutes pour chaque 5 mm d'épaisseur de paroi, tandis que pour le recuit au bain d'air, le temps augmente de 20 à 30 minutes pour chaque 5 mm d'épaisseur de paroi. Une fois le recuit terminé, laissez le POM refroidir naturellement à température ambiante.
Une autre technique de recuit appelée "méthode de la terre" consiste à recuire les pièces CNC à une température de 100°C. Une fois le dégrossissage terminé, plongez les pièces dans de l'eau bouillante pendant 5 à 6 heures lorsque la température ambiante est inférieure à 80°C et laissez-les refroidir naturellement jusqu'à température ambiante (température constante de préférence). Alternativement, on peut utiliser la méthode de vieillissement naturel et prévoir suffisamment de temps pour le recuit.
Solutions à la déformation dans l'usinage CNC POM
Pour améliorer la cohérence de la déformation et maintenir les tolérances dans une petite plage, une taille standard et cohérente de l'ébauche de pièce doit être assurée lors de l'usinage CNC.
1. Changer la forme de serrage
Lorsqu'il est serré, le matériau POM subit une déformation mais reviendra à son état d'origine lors de la libération. L'augmentation de la surface de contact de la pièce peut être obtenue en modifiant la méthode de serrage, par exemple en utilisant un étau d'établi ou de la colle pour le fixer en place. Pour les assiettes plus grandes, assurez-vous qu'elles sont plates avant d'utiliser des ventouses pour les fixer en place. Il est conseillé de fixer d'abord un côté avec de la colle, puis de balayer et d'utiliser la ventouse pour fixer la surface lissée pour un usinage grossier. Dans certaines industries, les ventouses congelées sont également utilisées pour la fixation.
2. Réduire la chaleur de coupe
Le matériau POM est très sensible à la chaleur et peut facilement se déformer en raison d'un refroidissement inadéquat pendant le traitement. Des outils tranchants doivent être utilisés pour minimiser la génération de chaleur pendant la coupe. De plus, réduire la quantité de coupe, effectuer plusieurs coupes et augmenter l'utilisation de liquides de refroidissement peut en outre aider à prévenir la surchauffe et à dissiper rapidement toute chaleur produite pendant le processus de coupe.
3. Effectuez plusieurs cycles
Le matériau POM présente une élasticité remarquable. Au contact de l'outil de coupe, la matière peut se déformer vers l'intérieur, entraînant une déformation de la partie découpée et emboutie lors du départ de l'outil. Par conséquent, il est crucial d'effectuer plusieurs ajustements de compensation d'outil en fonction de l'effet de coupe réel. En divisant la tâche de coupe en plusieurs cycles et en réduisant la quantité de coupe à chaque passe, toute déformation dimensionnelle causée par l'élasticité du matériau peut être minimisée pendant le traitement.
4. Compenser la contrainte interne
En raison de leur coefficient de dilatation thermique supérieur à celui des métaux, les plastiques techniques peuvent subir une déformation due à l'élimination des contraintes internes lorsqu'il existe une tolérance d'usinage importante. Pour éviter cela, il est essentiel de choisir et de traiter correctement les matériaux comme indiqué précédemment. Dans les cas où un enlèvement de matière important est nécessaire, il est conseillé d'utiliser un matériau plus épais, de contrôler la marge et d'adopter des méthodes de traitement symétriques. De plus, il est important de vérifier que la conception de la pièce elle-même est raisonnable pour atténuer toute contrainte et déformation causées pendant le traitement.
Lors du transfert et du stockage des pièces finies, le contrôle de la température doit être prioritaire pour éviter la déformation. Il est recommandé de maintenir une température constante, si possible. De plus, la surface des pièces doit être suffisamment protégée pour éviter toute rayure ou tout dommage.
Pourquoi la fissuration POM dans l'usinage CNC ?
Bien que le degré de déformation mentionné précédemment contribue de manière significative à la fissuration, il n'en est pas la seule cause. Les facteurs suivants peuvent également entraîner des fissures dans les matériaux POM pendant le fonctionnement :
- De grandes quantités de matière enlevée lors de l'usinage CNC peuvent provoquer des fissures dans les plastiques POM.
- L'utilisation d'un foret plus gros directement pour percer des trous peut entraîner des forces de coupe excessives, qui peuvent pincer et fissurer les matériaux POM.
- Une élimination inadéquate des copeaux lors du perçage de trous profonds pendant l'usinage CNC peut provoquer des fissures d'extrusion lorsque les forets ne sont pas rétractés à plusieurs reprises pour éliminer les débris.
- La fissuration peut résulter d'un refroidissement insuffisant pendant le perçage, entraînant une chaleur et des forces de coupe élevées.
- Une vitesse d'avance élevée peut induire une contrainte interne dans le matériau POM, entraînant une fissuration.
- Le fait de ne pas réparer les forets usés en temps opportun peut entraîner le durcissement du foret et entraîner des fissures lors du perçage du POM.
Considérations pour les processus d'usinage POM
Fraisage et filetage CNC
Outre l'utilisation d'outils différents, les considérations pour le fraisage et le filetage CNC sont généralement similaires. Il est crucial d'éviter la déformation lors du serrage, d'utiliser des outils tranchants, de définir une petite vitesse d'avance et d'assurer un refroidissement adéquat pour éviter les problèmes au cours de ces processus.
Tournage CNC
Pour éviter la fusion et l'usure lors de l'usinage CNC, un refroidissement est nécessaire. Il est conseillé de privilégier la lubrification solide ou le refroidissement par air comprimé avant d'utiliser du liquide de refroidissement. De plus, des vitesses de rotation élevées et des quantités excessives d'avance et d'engagement doivent être évitées. Des angles de coupe et arrière légèrement plus grands pour les outils sont acceptables, à condition que le tranchant reste tranchant. Acier à haute vitesse outils de tournage sont couramment utilisés, avec un angle de coupe d'environ 25°~40° et un angle arrière d'environ 10°~20°. Il est recommandé de minimiser la force de serrage du mandrin.
Forage
Évitez de percer directement avec un gros foret, au lieu de cela, commencez par un petit trou suivi d'un alésage à basse vitesse. Le foret doit rester affûté et les paramètres des forets suivants doivent être pris en compte comme suit : angle au sommet de 60 ° à 90 °, angle d'hélice de 10 ° à 20 °, angle de coupe de 0 ° et angle arrière de 10 ° °~15°. De plus, la force dans le sens de l'avance doit être limitée et l'outil doit être rétracté rapidement (5 à 6 mm de profondeur) pour faciliter le refroidissement et l'élimination des copeaux pendant le perçage. Lorsque vous percez des trous, réduisez la vitesse d'avance pour éviter que le foret ne pousse le matériau dans le sens axial.
Conclusion
En résumé, le POM ou Delrin est une excellente matière plastique utilisée pour l'usinage CNC pour fabriquer des composants mécaniques et des produits industriels. Bien que le POM soit facile à usiner, il a tendance à se déformer pendant le traitement. Cependant, en utilisant les processus d'usinage recommandés, y compris un refroidissement adéquat, la réduction de l'usure de l'outil et la garantie d'outils tranchants, il est possible de minimiser ces déformations et d'autres problèmes associés.
Fabricant d'usinage CNC POM - Runsom Precision
Bien que le POM puisse être facilement usiné pour fabriquer les pièces souhaitées, il peut également y avoir une certaine déformation dans le processus d'usinage CNC, comme mentionné précédemment. Chez Runsom Precision, nous sommes un fabricant expérimenté de Pièces en plastique CNC, hautement qualifié pour minimiser la déformation et les autres défis associés lors du traitement POM. Si vous recherchez une qualité supérieure Pièces en POM, tels que des vis, des douilles, des connecteurs et d'autres composants POM personnalisés, n'hésitez pas à Prenez contact avec nous ou obtenir un devis instantané en ligne gratuitement.
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