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POM(聚甲醛)是一种常用的工程塑料,具有优异的力学性能和耐磨性,但在加工、使用过程中容易因温度变化、应力释放等原因出现变形。以下是针对POM材料变形的详细解决方法,涵盖加工、设计、使用等多个环节:
一、加工环节:减少内应力与变形根源
POM的变形很多源于加工过程中产生的内应力,需从成型工艺和后处理入手优化:
1. 注塑工艺调整
- 温度控制:料筒温度过高会导致材料分解,过低则塑化不均,均会增加内应力。建议根据POM型号(如均聚POM熔点约175℃,共聚POM约165℃)设定料筒温度(通常180-220℃),模具温度保持50-90℃,减少冷却时的温度梯度。
- 压力与速度:注射压力过高(超过100MPa)或速度过快,会使分子链取向过度,冷却后易收缩变形。需降低注射压力(80-100MPa为宜),采用分级注射(先低速填充,再高速补缩),避免熔体冲击模具型腔。
- 保压与冷却:保压时间不足会导致制品收缩不均,建议延长保压时间(根据制品厚度调整,通常5-15秒);冷却时间过短会使制品未完全固化,脱模后变形,需确保冷却至模具温度以下再脱模。
2. 后处理消除内应力
- 对成型后的POM制品进行退火处理:将制品放入烘箱,在80-100℃下保温2-4小时(厚度越大,时间越长),然后缓慢降温至室温(降温速率≤10℃/小时),通过分子链松弛释放内应力,减少后续变形。
二、设计环节:优化结构减少应力集中
1. 结构合理化
- 避免壁厚不均:POM收缩率较高(1.5%-3%),壁厚差异过大会导致收缩不一致,引发翘曲。设计时尽量使壁厚均匀(误差≤20%),必要时通过过渡圆角(R≥0.5mm)或加强筋(高度≤3倍壁厚,厚度≤0.7倍主体壁厚)调整。
- 减少复杂结构:如锐角、深腔、细长条等设计易导致应力集中,建议将锐角改为圆角,深腔结构增加脱模斜度(1°-3°),细长件增加支撑结构(如十字筋)。
2. 脱模设计
- 模具型腔与型芯的脱模斜度不足会导致脱模时强行拉扯制品,产生变形。根据制品高度,设定合理斜度(外表面1°-2°,内表面2°-3°),并确保型腔表面光滑(Ra≤0.8μm)。
三、使用环节:避免环境因素导致变形
1. 温度控制
- POM的热变形温度较低(均聚POM约110℃,共聚POM约100℃),使用环境温度超过其承受范围会导致软化变形。需避免将POM制品长期置于高温环境(如靠近热源、阳光直射),必要时通过隔热设计(如加装散热片)降低温度影响。
2. 受力均匀化
- POM制品若长期承受单向应力(如夹紧、弯曲),会因蠕变导致变形。使用时需确保受力均匀,如通过螺栓固定时增加垫片分散压力,避免单点受力过大;对需承重的部件,设计加强结构(如增加接触面积)。
3. 湿度与化学环境
- POM吸水性较低(≤0.2%),但长期接触水或潮湿环境可能因微量吸水导致尺寸微小变化,需保持使用环境干燥;同时避免接触强溶剂(如氯仿、苯酚),防止材料溶胀变形。
四、其他补救措施:针对已变形制品
1. 矫正处理
- 对轻微变形的小尺寸制品,可采用机械矫正:将制品用夹具固定在与目标形状一致的模具上,放入80-90℃热水或烘箱中加热10-30分钟,然后冷却定型,利用热塑性恢复形状。
- 注意:矫正仅适用于变形量≤5%的制品,过度变形可能导致材料脆化开裂。
2. 筛选与分类
- 对批量生产的POM制品,通过尺寸检测(如用三坐标测量仪)筛选出变形超标的产品,分析变形规律(如一致的翘曲方向),反向调整模具型腔(如对翘曲部位的模具进行微量打磨,补偿收缩量)。
总结
POM变形的解决需“预防为主,多环节控制”:加工中通过工艺优化和退火减少内应力,设计上避免结构缺陷,使用时控制环境因素。针对不同场景(如精密零件需严格控制公差,可加强后处理;大件制品需优化壁厚与保压),需灵活组合上述方法,从根源减少变形风险。