O polioximetileno (POM), um plástico de engenharia de alto-desempenho, é amplamente utilizado em máquinas de precisão, peças automotivas e componentes eletrônicos devido à sua excelente resistência mecânica, baixo coeficiente de atrito e estabilidade dimensional. No entanto, as propriedades do material representam desafios significativos na usinagem CNC de POM. Este artigo analisa sistematicamente problemas típicos encontrados na usinagem CNC de POM e propõe soluções que atendem aos padrões internacionais, fornecendo referência técnica para profissionais do setor.
O polioximetileno (POM), também conhecido como polímero de aldeído, polioximetileno e poliacetaldeído, é um termoplástico de engenharia. Com densidade entre 1.410 e 1.420 g/cm³, o POM não só apresenta excelente dureza, resistência e rigidez, mas também possui resistência química, estabilidade dimensional, resistência mecânica e baixo coeficiente de atrito, tornando-o um material confiável em aplicações de engenharia. Suas propriedades de baixo atrito tornam o POM um material ideal para componentes giratórios ou deslizantes, como buchas(VerBucha POM para torneamento CNCestudos de caso), rolamentos e engrenagens.
Propriedades dos plásticos POM
Baixo atrito e resistência ao desgaste: os plásticos POM têm um baixo coeficiente de atrito, o que resulta em excelentes propriedades auto-lubrificantes. Essa resistência ao atrito reduzida permite o movimento deslizante ou giratório dos fluidos, resultando em maior produtividade devido ao baixo atrito e à alta eficiência.
Resistência química: o POM é adequado-para produtos que entram em contato-de longo prazo com solventes químicos, como peças de bombas, vedações e componentes do sistema de combustível. Isto se deve principalmente à excelente resistência do POM a uma ampla gama de produtos químicos, solventes e combustíveis. Ele resiste ao contato com uma ampla gama de produtos químicos orgânicos, álcoois, óleos e graxas sem degradação significativa. Baixa absorção de água e estabilidade dimensional: O plástico POM apresenta excelente estabilidade dimensional, mantendo seu tamanho e forma mesmo em condições de umidade e oscilações de temperatura. Devido à sua absorção de água extremamente baixa, o POM é menos suscetível a alterações dimensionais, como inchaço e deformação causadas pela umidade. Aplicações que exigem tolerâncias rígidas e eficiência consistente também dependem fortemente da estabilidade dimensional do POM.
Processabilidade: O plástico POM apresenta excelente processabilidade, permitindo processos de fabricação precisos e eficientes. É fácil de moldar, usinar, tornear e furar, facilitando a criação de peças e designs complexos. Por esse motivo, a resina POM é frequentemente escolhida para aplicações que exigem geometrias complexas e alta precisão.
Excelente resistência à fluência/impacto: O plástico POM apresenta excelente resistência à fluência, o que significa que pode suportar tensões mecânicas sustentadas sem deformar. Esta propriedade permite que os componentes do POM continuem funcionando corretamente mesmo sob carga ou tensão sustentada.
Os principais desafios da usinagem CNC POM
Embora o POM tenha excelentes propriedades mecânicas e resistência ao desgaste, ainda enfrenta alguns desafios técnicos durante o processamento.
- Rachadura. Os materiais POM são propensos a rachaduras durante a usinagem, especialmente durante usinagem CNC de alta-velocidade ou cortes profundos. Isso é causado pela liberação de tensões internas no material ou pelo resfriamento irregular. Para minimizar trincas, parâmetros adequados de resfriamento e usinagem são cruciais. Garanta taxas de resfriamento uniformes durante a usinagem e evite flutuações repentinas de temperatura. Usar fluidos de corte apropriados e ajustar as velocidades de corte também pode ajudar a mitigar o risco de rachaduras.
- Problemas de deformação. O plástico POM é altamente higroscópico, portanto, mudanças na umidade e temperatura durante o processamento podem causar deformação. O material POM se expande quando aquecido e pode contrair durante o resfriamento, especialmente ao processar peças grandes ou complexas. Além disso, forças de corte excessivas durante o processamento de POM podem causar deformação, especialmente ao processar paredes-finas ou microestruturas.
- Desgaste da ferramenta. A baixa dureza do POM gera relativamente pouco calor durante a usinagem, mas sua natureza viscosa pode levar ao rápido desgaste da ferramenta. A escolha do material e do revestimento corretos para a ferramenta, juntamente com as condições de corte ideais, pode efetivamente prolongar a vida útil da ferramenta. O uso de ferramentas de metal duro ou revestidas de alta-qualidade, combinadas com parâmetros de corte precisos, pode ajudar a reduzir o desgaste da ferramenta e melhorar a qualidade da usinagem.
- Qualidade de superfície. A qualidade da superfície é um grande desafio na usinagem CNC de plásticos POM. Devido às características do material, arranhões, trefilação e outras texturas irregulares podem aparecer na superfície. Para obter uma superfície mais lisa, é necessário ajustar os parâmetros de corte, usar ferramentas apropriadas e empregar vários processos de usinagem, como acabamento ou pós{3}}processamento, para melhorar o acabamento superficial.
Causas e soluções para deformação durante usinagem CNC POM
A deformação é um desafio comum na usinagem CNC de POM (polioximetileno). A seguir estão quatro causas principais de deformação e suas soluções:
1. Corte de calor. O POM tem baixa estabilidade térmica e é-sensível ao calor. Se não for resfriado adequadamente durante a usinagem, ele se deformará rapidamente. Para lidar com o calor de corte, as seguintes medidas podem ser tomadas:
· Mantenha a ferramenta afiada para reduzir o calor gerado durante o corte;
· Reduza a quantidade de cortes por passe e divida o processo de corte em múltiplos passes;
· Aumente a quantidade de líquido refrigerante utilizado.
O objetivo é minimizar a geração de calor ou remover rapidamente o calor gerado durante o corte para evitar deformação térmica.
2. Estresse interno. Os plásticos de engenharia possuem um alto coeficiente de expansão térmica. Ao usinar com tolerâncias grandes, a remoção de tensões internas pode causar deformação. Para resolver esse problema, as seguintes medidas podem ser tomadas:
· Selecionar e preparar o material adequadamente;
· Ao remover grandes quantidades de material, utilize métodos de usinagem simétricos para compensar tensões e deformações geradas durante a usinagem;
· Ajuste a tolerância de usinagem e tente manter uma tolerância de material mais espessa para reduzir a deformação quando a tensão interna for liberada.
3. Deformação de fixação
Durante a usinagem CNC, o material POM pode deformar durante a fixação. Quando o grampo é liberado, a peça retorna ao seu formato original. Para evitar isto, a deformação pode ser reduzida reforçando a superfície de contato entre a peça de trabalho e o grampo. Os métodos específicos incluem:
· Alteração do método de fixação. Por exemplo, usando um torno de bancada com almofada macia ou fixando com cola;
· Para peças maiores, pode-se usar ventosa a vácuo, mas a superfície da peça deve ser plana;
· Depois de fixar um lado com cola e alisar o outro, use uma ventosa para fixar a superfície da peça.
4. Deformação Elástica
O material POM possui um alto grau de elasticidade. Durante a usinagem, a parte do material em contato com a ferramenta dobrará internamente durante o corte. Após a remoção da ferramenta, a parte usinada pode deformar-se ligeiramente. Para reduzir o desvio dimensional causado pela elasticidade do material, podem ser tomadas as seguintes medidas:
· Realização de múltiplos ajustes de compensação da ferramenta com base no efeito de corte;
· Cortes repetidos ao usinar pequenas quantidades de material podem ajudar a reduzir a deformação dimensional causada pela elasticidade do material.
Ao ajustar razoavelmente a tecnologia e os parâmetros de processamento, o problema de deformação do material POM no processamento CNC pode ser controlado de forma eficaz para garantir a qualidade e precisão do processamento.
O sucesso da usinagem CNC POM depende de um profundo conhecimento das propriedades do material e do controle preciso dos parâmetros do processo. Ao otimizar ferramentas, alterar métodos de fixação e integrar padrões de testes internacionais, a taxa de rendimento dos produtos acabados pode ser significativamente melhorada.