Что вызывает упрочнение ПОМ и как его устранить?

Полиоксиметилен (ПОМ), как инженерный пластик с отличными комплексными характеристиками, широко используется в производстве прецизионных деталей благодаря своей высокой механической прочности, хорошей стабильности размеров и усталостной стойкости. Однако, будь то лист ПОМ или стержень ПОМ, операторы часто сталкиваются со сложной технической проблемой во время операций механической обработки, таких как токарная обработка, фрезерование и сверление – наклеп. Это явление не только приводит к аномально высокой твердости обработанной поверхности листа ПОМ (лист из полиоксиметилена) или стержня из ПОМ (стержень из полиэфирэфиркетона), но также вызывает ускоренный износ инструмента, скалывание заготовки и даже отклонения размеров, серьезно влияя на выход конечного продукта. Понимание причин наклепа полиацеталевого листа и полиацеталевого стержня и освоение эффективных стратегий его подавления являются важнейшими предпосылками для обеспечения эффективной и высококачественной обработки этого материала.

ПОМ (полиоксиметилен) — это конструкционный пластик с превосходными механическими свойствами, но он действительно склонен к «наклепу» во время обработки. Ниже приводится подробное объяснение ее причин и решений.

Ⅰ . Что такое ПОМ «Упрочнение работы»?

В процессах механической обработки (таких как точение, фрезерование, сверление и нарезание резьбы) под действием силы резания, сжатия и тепла трения режущего инструмента молекулярные цепи в локализованных областях материала ПОМ перестраиваются и становятся более плотно упакованными, даже претерпевая локальные изменения кристалличности. Это приводит к увеличению твердости и хрупкости в этих областях, одновременно снижая ударную вязкость.

Это явление аналогично наклепу металлов, вызывая трудности при последующей механической обработке, такие как:

Повышенный износ инструмента: закаленная область становится «тверже», изнашивая кромку инструмента.

Снижение качества поверхности: во время обработки могут возникнуть сколы, микротрещины или шероховатость поверхности.

Недостаточная точность размеров: Неравномерное снятие напряжений в материале приводит к деформации.

Риск поломки инструмента: плохое удаление стружки усугубляет явление упрочнения, особенно при нарезании резьбы или обработке глубоких отверстий.

Ⅱ . Как происходит упрочнение?

Основной причиной деформационного упрочнения ПОМ является эффект сочетания «тепла» и «силы», который можно резюмировать следующим образом:

Фрикционное накопление тепла:

ПОМ имеет плохую теплопроводность. Тепло трения, образующееся во время резки, не может быстро рассеиваться и накапливается в точке контакта между инструментом и материалом.

Это локальное повышение температуры приводит к размягчению ПОМ. Однако под постоянным давлением инструмента и охлаждением (естественным или воздушным) размягченный материал быстро «закаливается», рекристаллизуясь и образуя более твердую и хрупкую микроструктуру. Это основная причина.

Сжатие и шлифование инструмента:

Если инструмент недостаточно острый или скорость подачи слишком высока, эффекты «сжатия» и «пахивания» инструмента на материал будут сильнее, чем эффекты «резания».

Эта интенсивная пластическая деформация заставляет молекулярные цепи ПОМ сильно ориентироваться в направлении напряжения, что приводит к более регулярному расположению и значительному увеличению твердости и прочности этой области.

Плохое удаление стружки:

Если во время сверления или нарезания резьбы стружка не может быть эффективно удалена, она скапливается внутри отверстия, постоянно трутся о стенку отверстия и режущий инструмент, выделяя большое количество тепла и непрерывно шлифуя об обработанную поверхность, что приводит к сильному упрочнению стенки отверстия.

Свойства материала:

ПОМ — это высококристаллический пластик, обладающий высокой твердостью и определенной степенью прочности. Его молекулярная структура делает его склонным к ориентационному упрочнению под действием сдвиговых и растягивающих напряжений.

Ⅲ. Как решить проблему упрочнения ПОМ?

Основные решения заключаются в «снижении тепловыделения», «своевременном отводе тепла», «поддержании остроты инструмента» и «оптимизации параметров обработки».

1. Выбор и обслуживание инструмента (наиболее важный)

Острота: необходимо использовать новые, очень острые инструменты. ПОМ очень чувствителен к износу инструмента; даже незначительное затупление инструмента сразу приведет к наклепу из-за выдавливания.

Материал: Рекомендуется использовать твердосплавные инструменты (карбид вольфрама). Также можно использовать инструменты из быстрорежущей стали (HSS), но их острота недолговечна.

Геометрические углы: выбирайте инструменты с большим передним углом и тонко отшлифованными режущими кромками, чтобы обеспечить плавную резку и уменьшить выдавливание.

Покрытия: некоторые покрытия (например, алмазные) могут значительно снизить коэффициент трения и уменьшить выделение тепла.

2. Оптимизация параметров обработки.

Высокая скорость вращения, малый размер инструмента, быстрая подача:

Высокая скорость вращения: увеличение скорости резания позволяет большему количеству тепла отводиться стружкой, а не передаваться заготовке.

Небольшая глубина резания: снижает сопротивление резанию и минимизирует пластическую деформацию.

Быстрая подача: предотвращает слишком долгое трение инструмента в одном и том же месте. Однако подача не должна быть слишком медленной, иначе она станет «шлифовать», а не «резать», выделяя вместо этого тепло.

Избегайте пауз: во время обработки, особенно сверления и фрезерования, инструмент в идеале не должен останавливаться внутри материала, иначе тепло будет быстро накапливаться, вызывая затвердевание в этой точке.

3. Охлаждение и удаление стружки

Воздушное охлаждение (рекомендуется): Для охлаждения используйте сжатый воздух. Это отводит тепло и помогает удалить стружку, предотвращая вторичное трение. Никогда не используйте смазочно-охлаждающие жидкости на масляной основе, поскольку большинство ПОМ не устойчивы к минеральным маслам и могут вызвать набухание материала или ухудшение характеристик. Если необходимо использовать жидкости, можно использовать воду или спирт, но обеспечьте тщательное высыхание после обработки.

Принудительное удаление стружки. При обработке глубоких отверстий и нарезании резьбы создавайте траектории обработки, которые позволяют инструменту периодически отводиться для удаления стружки (так называемое «клевание» или «стружколомание»).

4. Другие методы

Пошаговая обработка: для деталей, требующих высокой точности, сначала можно выполнить черновую обработку (с припуском), чтобы снять некоторое напряжение в материале, а затем провести чистовую обработку после охлаждения.

Выбор материала. Некоторые модифицированные ПОМ (например, маслосодержащие ПОМ или ПОМ с внутренней смазкой) могут немного улучшить обрабатываемость, но основной принцип остается прежним.

Сутью наклепа ПОМ является «термическая рекристаллизация» и «ориентация напряжений». Ключ к решению этой проблемы заключается в:

Острота режущего инструмента: Обязательным условием является чрезвычайно острый твердосплавный режущий инструмент.

Скорость работы: используйте стратегию высокой скорости и высокой подачи, чтобы сократить время контакта.

Частое воздушное охлаждение. Хорошее воздушное охлаждение и удаление стружки необходимы для предотвращения перегрева.

AHD имеет 31-летний опыт производства листов и стержней из ПОМ. Мы предлагаем не только стандартный черный и белый, но и широкий выбор цветов, таких как красный, желтый, синий, зеленый, фиолетовый, серый, коричневый, оранжевый, розовый и кофейный. Толщина листов варьируется от 1 до 250 мм, диаметр стержней от 8 до 500 мм. Мы также предлагаем различные материалы, в том числе антистатический ПОМ и проводящий ПОМ. Свяжитесь с нами сейчас и позвольте нам открыть для вас новые рынки!