Comment éviter les fissures dans les tiges POM de grand diamètre – Causes et solutions
Pourquoi les grosses tiges de POM se fissurent-elles alors que les plus petites ne le font pas ?
Le POM (polyoxyméthylène), également connu sous le nom d'acétal, est largement utilisé en raison de ses excellentes propriétés mécaniques et de sa durabilité. Les tiges de plus petit diamètre, telles que jusqu'à 50 mm, rencontrent rarement des problèmes de fissuration. En effet, les tiges plus petites refroidissent plus uniformément et plus rapidement, réduisant ainsi le risque de contraintes internes.
En revanche, les tiges de plus grand diamètre, telles que 100 mm, sont souvent confrontées à un refroidissement inégal. La couche externe refroidit plus rapidement que le noyau, ce qui entraîne :
- Contraintes internes causées par les différences de température.
- Cristallisation non uniforme, fragilisant la structure du matériau et augmentant le risque de fissures.
Vous trouverez ci-dessous les causes les plus courantes et les solutions économiques et pratiques pour résoudre ce problème.
1. Refroidissement inégal des tiges POM
Problème:
Dans les tiges plus grandes, la surface refroidit beaucoup plus rapidement que le noyau lors de l'extrusion. Cela entraîne un retrait du matériau et des contraintes internes, conduisant souvent à des fissures radiales.
Solution:
✔️ Appliquer un refroidissement progressif :
- Utilisez de l'eau tiède (60–80°C) au lieu de l'eau froide pendant la phase de refroidissement initiale.
- Réduisez progressivement la température de l'eau dans les zones de refroidissement suivantes.
- Pensez à ajouter un bain d'air avant l'immersion dans l'eau pour limiter les changements brusques de température.
2. Cristallisation rapide dans le noyau
Problème:
Le POM, en particulier les types homopolymères, cristallise rapidement, conduisant à des structures cristallines non uniformes et à des noyaux affaiblis dans les bâtonnets plus gros.
Solution:
✔️ Températures de traitement plus basses :
- Température du cylindre : 190-210°C au lieu de 210-230°C.
- Température de la filière : 10–15°C inférieure à celle du cylindre.
✔️ Recuit de courte durée pour soulager le stress :
- Testez le chauffage à court terme entre 80 et 100 °C, suivi d'un refroidissement lent jusqu'à température ambiante.
- La durée exacte du recuit dépend de plusieurs facteurs, c'est pourquoi des expériences sont recommandées pour optimiser les paramètres.
3. Propriétés du matériau – Homopolymère POM
Problème:
Le POM homopolymère, tout en offrant une rigidité plus élevée, est plus fragile que le POM copolymère. Les grands diamètres amplifient les contraintes internes, augmentant ainsi le risque de fissuration.
Solution:
✔️ Pensez à passer au copolymère POM, qui :
- A une meilleure résistance aux fissures.
- Est moins sujet aux stress internes.
✔️ Alternativement, ajoutez des modificateurs d'impact ou des plastifiants pour améliorer la flexibilité du POM homopolymère.
4. Paramètres du processus d'extrusion
Problème:
Une pression ou une température excessive pendant l'extrusion peut entraîner une surchauffe et affaiblir la structure du matériau.
Solution:
✔️ Optimiser les paramètres du processus :
- Réduisez la vitesse d'extrusion pour un refroidissement plus uniforme et une cristallisation.
- Ajustez les températures du cylindre et de la matrice pour assurer une baisse progressive de la température.
- Réduisez la pression de matrice pour éviter la séparation des couches à l'intérieur de la tige.
5. Humidité dans la matière première
Problème:
Même de petites quantités d'humidité dans les granulés de POM peuvent créer des microbulles, affaiblissant la structure des tiges et conduisant à des fissures.
Solution:
✔️ Séchez correctement le matériau :
- Pré-sécher les granulés à 80-90°C pendant 3-4 heures.
- Stockez la matière première dans des conditions sèches à l'aide de sécheurs d'air par adsorption dans le système d'alimentation.
Résumé
La fissuration des tiges POM de grand diamètre est un problème complexe causé par :
- Refroidissement inégal,
- Cristallisation rapide,
- Propriétés des matériaux, et
- Paramètres d'extrusion incorrects.
Solutions proposées :
✔️ Refroidissement progressif – Évitez les chutes soudaines de température en utilisant de l'eau tiède et un refroidissement progressif.
✔️ Recuit sans stress – Testez un chauffage à court terme à 80–100°C, suivi d'un refroidissement lent pour éviter l'accumulation de contraintes internes.
✔️ Optimisation des processus – Ajustez les températures, les vitesses d'extrusion et les pressions pour éviter la surchauffe et la concentration des contraintes.
✔️ Sélection des matériaux – Envisagez le copolymère POM ou les qualités modifiées par impact pour améliorer la durabilité.
✔️ Séchage des matières premières – Assurez-vous que le matériau est exempt d'humidité avant l'extrusion.
Ces méthodes pratiques et économiques peuvent réduire considérablement le risque de fissuration des tiges POM de grand diamètre et améliorer la qualité du produit.