POM超高硬度的加工成型

POM（聚甲醛）的超高硬度特性与其分子结构（高结晶度、线性无侧链）密切相关，但这一特性也对其加工成型提出了特殊要求 —— 既要保证材料性能不受破坏，又要应对其刚性强、熔体流动性特殊等特点。以下从加工方式、关键工艺要点、注意事项等方面，详细解析 POM 超高硬度的加工成型特性：

一、主要加工成型方式

POM 的加工成型以熔融加工为主，常见方式包括：

• 注塑成型：最主要的加工方式，适用于形状复杂、精度要求高的部件（如齿轮、轴承）。

• 挤出成型：用于生产棒材、板材、管材等型材，后续可通过切削加工制成零件。

• 切削加工：利用车床、铣床等设备对 POM 棒 / 板进行二次加工，适合小批量、高精度零件（如精密垫片、轴套）。

二、加工成型的关键工艺要点

1. 注塑成型工艺

POM 的高结晶度和硬度对注塑参数敏感，需精准控制以下环节：

• 原料干燥：POM 吸湿性较低（吸水率约 0.2%），但高温下水分会导致降解，需在 80-90℃下干燥 2-4 小时，确保水分含量≤0.05%。

• 熔融温度：熔点约 165-175℃（均聚 POM 略高），注塑温度通常设定为 180-210℃。温度过高（超过 230℃）会导致材料降解，释放甲醛气体，同时破坏结晶结构，降低硬度；温度过低则熔体流动性差，易出现填充不足。

• 模具温度：模具温度对结晶度影响显著，高模具温度（60-90℃）可促进结晶，提升制品硬度和刚性；若模具温度过低（<40℃），表面易出现冷斑，内部结晶不充分，导致硬度下降。

• 注射压力与速度：POM 熔体流动性中等，且因硬度高、冷却快，需较高注射压力（80-140MPa）和中高速度，确保熔体快速充满模具型腔，避免因凝固导致的缺料或内应力。

• 冷却时间：高结晶度使 POM 冷却收缩较大（约 2-3.5%），需足够冷却时间（通常 10-30 秒），防止制品翘曲或尺寸不稳定，影响后续装配精度。

2. 挤出成型工艺

• 挤出温度：机筒温度分段控制，进料段 150-160℃，熔融段 170-180℃，机头 180-190℃，避免局部过热降解。

• 牵引与冷却：挤出后需快速冷却（如冷水浴），但冷却速度需适中 —— 过快会抑制结晶，降低硬度；过慢则易导致制品变形。对于要求超高硬度的型材，可适当提高冷却水温（40-60℃）以促进结晶。

3. 切削加工

POM 虽硬度高，但切削性能优于多数金属，可采用普通刀具加工：

• 刀具选择：高速钢或硬质合金刀具，刃口需锋利，避免因挤压导致材料表面开裂。

• 切削参数：低切削速度（10-30m/min）、中等进给量，减少摩擦生热（POM 导热性差，过热易导致表面软化、精度下降）。

• 冷却：可使用乳化液冷却，防止刀具磨损和材料热变形。

三、加工中的注意事项

1. 避免降解：POM 热稳定性较差，长时间高温（>230℃）或滞留时间过长会发生降解，释放甲醛（刺激性气体），同时材料性能（包括硬度）显著下降。加工时需严格控制温度和熔胶量，避免料筒空转。

2. 减少内应力：高硬度 POM 刚性强，内应力过大会导致制品开裂（尤其在低温环境下）。注塑时可通过优化保压参数、缓慢脱模、后期退火（100-120℃保温 1-2 小时）消除内应力。

3. 模具设计：因 POM 收缩率大且硬度高，模具需预留足够收缩量，分型面需光滑，避免倒扣（否则脱模时易拉伤制品表面）。对于复杂零件，可采用顶针或推板脱模，确保受力均匀。

4. 安全性：加工中降解产生的甲醛气体需通过通风系统排出，操作人员需佩戴防护口罩，避免吸入。

四、加工对硬度的影响

加工工艺直接影响 POM 制品的最终硬度：

• 高模具温度、慢冷却速度→结晶度高→硬度提升（如邵氏 D 硬度可提高 2-5 个单位）。

• 温度过高或降解→结晶结构破坏→硬度下降（可能降低 5-10 个邵氏 D 单位）。

• 内应力过大→制品易脆化，虽硬度数值变化小，但实际使用中易断裂，影响刚性表现。

综上，POM 超高硬度的加工成型核心是 “控制结晶、避免降解、减少内应力”，通过精准的工艺参数和模具设计，可充分保留其硬度优势，制成满足机械强度、耐磨性要求的高精度零件。