超高刚性POM的加工成型

高刚性 POM 的加工成型方法及工艺要点

高刚性聚甲醛（POM）因分子结构规整性高、结晶度大，且常通过玻纤增强、矿物填充等改性手段提升刚性，其加工成型需结合材料特性优化工艺，避免因流动性差、收缩率不均等问题导致缺陷。以下是主要成型方法及关键工艺细节：

一、注塑成型：最常用的精密成型方法

1. 材料预处理

• 干燥处理：高刚性 POM 吸湿性低（吸水率＜0.2%），但加工前仍需在 80~100℃干燥 2~4 小时，避免水汽导致表面气泡或降解。

• 玻纤增强型注意：含玻纤的高刚性 POM 需采用密封料斗输送，防止玻纤团聚影响流动性。

2. 注塑工艺参数

3. 模具设计要点

• 浇口与流道：采用短粗型流道（直径≥6mm）和扇形 / 潜伏式浇口，减少熔体流动阻力；玻纤增强型避免使用点浇口，防止玻纤堵塞。

• 模具材料：选用耐腐蚀、耐磨钢材（如 S136、NAK80），因玻纤增强 POM 对模具磨损严重，需定期镀铬或涂层处理。

• 脱模斜度：建议 30'~1°，避免制品粘模；内表面脱模斜度应大于外表面，防止玻纤划伤内壁。

4. 常见缺陷及解决

• 翘曲变形：调整模温均匀性，降低注射速度以减少取向应力；玻纤增强型可通过增加壁厚（≥2mm）改善刚性平衡。

• 表面浮纤：提高模具温度至 100℃以上，或添加相容剂改善玻纤与 POM 的界面结合。

二、挤出成型：用于棒材、管材及异型材

1. 设备要求

• 挤出机：采用渐变型螺杆（压缩比 2.5~3.0），长径比（L/D）18~24，避免玻纤增强型因剪切过热导致降解。

• 口模设计：流道需光滑过渡，避免死角；玻纤增强型口模磨损快，需采用碳化钨或硬质合金材质。

2. 工艺参数

• 料筒温度：前段 190~210℃，中段 210~230℃，后段 200~220℃，机头温度 220~240℃（玻纤增强型上限更高）。

• 挤出速度：普通 POM 约 5~10m/min，高刚性 POM 因流动性差需降至 3~5m/min，避免熔体破裂。

• 冷却定型：采用水冷或风冷，水温控制在 15~25℃，定型套长度≥10 倍制品直径，确保尺寸稳定。

3. 应用场景

• 高刚性 POM 棒材可用于加工精密齿轮、轴套；管材适用于化工流体输送（耐腐蚀性优于金属）。

三、切削加工：二次加工成型

1. 刀具选择

• 车削 / 铣削：使用硬质合金刀具（如 YG6、YG8），刀刃需锋利（前角 10°~15°，后角 6°~8°），避免 POM 熔体粘附刀具。

• 钻孔：钻头采用高速钢（HSS）或陶瓷刀具，顶角 118°~135°，钻孔时需加切削液（如矿物油）降低摩擦热。

2. 切削参数

• 切削速度：车削时 100~150m/min，铣削时 80~120m/min，玻纤增强型需降低 20%~30%（避免刀具磨损）。

• 进给量：0.1~0.3mm/r，过大会导致制品崩裂；切削深度≤2mm，防止应力集中。

3. 注意事项

• 高刚性 POM 切削时易产生静电，需接地或使用抗静电剂；玻纤增强型粉尘可能损伤刀具，需配备除尘装置。

四、焊接与连接：组装成型技术

1. 热板焊接

• 适用场景：大尺寸制品（如箱体、管道）的对接焊接。

• 工艺要点：热板温度 220~240℃，焊接压力 0.5~1.0MPa，保压时间 10~15 秒；焊后需退火处理（120℃/2 小时）消除焊接应力。

2. 超声波焊接

• 适用场景：小型精密零件（如电子连接器）的快速焊接，焊接时间＜1 秒。

• 参数控制：振幅 15~30μm，焊接压力 0.3~0.6MPa，能量输入 50~100J，避免高刚性 POM 因高频振动导致脆裂。

3. 螺纹连接

• 自攻螺纹：螺孔直径为螺纹外径的 0.85~0.9 倍，避免过紧导致螺牙崩裂；玻纤增强型需预制底孔（直径≥螺纹内径）。

五、后处理：提升尺寸稳定性

1. 退火处理

• 目的：消除内应力，减少翘曲，提高耐蠕变性。

• 工艺：将制品置于 120~140℃烘箱中，保温 2~4 小时，随炉冷却至室温；玻纤增强型退火温度可提高 10~20℃。

2. 表面处理

• 耐磨涂层：对高摩擦部件（如齿轮）可涂覆 PTFE 或二硫化钼涂层，降低摩擦系数；

• 电镀处理：需先进行粗化处理（如铬酸蚀刻），增强镀层附着力，适用于需导电或装饰的部件。

六、特殊成型技术

1. 微注塑成型

• 用于制造微米级精密零件（如医疗导管接头），需控制模具温度 100~120℃，注射压力≥180MPa，避免高刚性 POM 在微结构中充模不足。

2. 发泡成型

• 通过物理发泡（如氮气）降低密度，同时保持高刚性，适用于轻量化部件（如汽车内饰板），发泡剂添加量需控制在 0.5%~1%，避免力学性能下降。

总结：高刚性 POM 加工成型的核心原则

• 温度控制优先：POM 热稳定性差，加工温度需严格限制在 210~240℃，避免过热分解；

• 增强材料适配：玻纤增强型需重点关注模具磨损、流动性不足及取向应力问题；

• 应力管理关键：通过工艺参数优化（如模温、冷却）和后处理（退火）减少内应力，防止制品开裂。
  实际生产中，需根据制品结构、性能要求（如强度、精度）选择合适的成型方法，并通过试模调整参数，确保高刚性 POM 的性能优势充分发挥。