Как предотвратить растрескивание в стержнях из ПОМ большого диаметра – причины и решения
Почему большие POM-стержни трескаются, а маленькие - нет?
POM (полиоксиметилен), также известный как ацеталь, широко используется благодаря своим отличным механическим свойствам и прочности. Трубки меньшего диаметра, такие как до 50 мм, редко испытывают проблемы с трещинами. Это связано с тем, что меньшие трубки охлаждаются более равномерно и быстрее, что снижает риск внутренних напряжений.

В отличие от этого, стержни большего диаметра, такие как 100 мм, часто сталкиваются с неравномерным охлаждением. Внешний слой охлаждается быстрее чем ядро, что приводит к:
- Внутренние напряжения, вызванные температурными различиями.
- Неоднородная кристаллизация, ослабляющая структуру материала и увеличивающая риск трещин.
Ниже приведены самые распространенные причины и экономичные, практичные решения для решения этой проблемы.
1. Неровное охлаждение стержней POM
Проблема:
В больших прутках поверхность охлаждается гораздо быстрее, чем сердцевина, во время экструзии. Это приводит к усадке материала и внутренним напряжениям, что часто приводит к радиальным трещинам.
Решение:
✔️ Применить постепенное охлаждение:
- Используйте теплую воду (60–80°C) вместо холодной воды в начальной фазе охлаждения.
- Постепенно снижайте температуру воды в последующих зонах охлаждения.
- Рассмотрите возможность добавления воздушной ванны перед погружением в воду, чтобы ограничить резкие изменения температуры.
2. Быстрая кристаллизация в ядре
Проблема:
POM, особенно гомополимерные типы, кристаллизуется быстро, что приводит к неоднородным кристаллическим структурам и ослабленным сердечникам в больших стержнях.
Решение:
✔️ Низкие температуры обработки:
- Температура цилиндра: 190–210°C вместо 210–230°C.
- Температура: на 10–15°C ниже чем в цилиндре.
✔️ Краткосрочная отжиг для снятия напряжения:
- Тест краткосрочного нагрева при 80–100°C, за которым следует медленное охлаждение до комнатной температуры.
- Точная продолжительность отжига зависит от множества факторов, поэтому рекомендуется проводить эксперименты для оптимизации параметров.
3. Свойства материала – Гомополимер ПОМ
Проблема:
Гомополимер ПОМ, хотя и обладая большей жесткостью, более хрупкий по сравнению с сополимером ПОМ. Большие диаметры усиливают внутренние напряжения, увеличивая вероятность трещинообразования.
Решение:
✔️ Рассмотрите возможность перехода на кополимерный ПОМ, который:
- Имеет лучшую устойчивость к трещинам.
- Менее подвержен внутренним напряжениям.
✔️ В качестве альтернативы добавьте модификаторы воздействия или пластификаторы, чтобы улучшить гибкость гомополимера ПОМ.
4. Параметры процесса экструзии
Проблема:
Чрезмерное давление или температура во время экструзии могут привести к перегреву и ослаблению структуры материала.
Решение:
✔️ Оптимизировать параметры процесса:
- Уменьшите скорость экструзии для более равномерного охлаждения и кристаллизации.
- Отрегулируйте температуры цилиндра и матрицы, чтобы обеспечить постепенное снижение температуры.
- Снизьте давление на матрицу, чтобы избежать разделения слоев внутри стержня.
5. Влажность в сырье
Проблема:
Даже небольшие количества влаги в гранулах POM могут создавать микропузырьки, ослабляя структуру стержня и приводя к трещинам.
Решение:
✔️ Правильно высушите материал:
- Предварительно высушите гранулы при 80–90°C в течение 3–4 часов.
- Храните сырьё в сухих условиях, используя осушающие воздушные сушилки в системе подачи.
Краткое содержание
Трещины в толстых стержнях из ПОМ являются сложной проблемой, вызванной:
- Неравномерное охлаждение,
- Быстрая кристаллизация,
- Материальные свойства, и
- Неправильные параметры экструзии.
Предлагаемые решения:
✔️ Постепенное охлаждение – Избегайте резких перепадов температуры, используя теплую воду и поэтапное охлаждение.
✔️ Отжиг для снятия напряжения – Испытание кратковременного нагрева при 80–100°C, за которым следует медленное охлаждение для предотвращения накопления внутреннего напряжения.
✔️ Оптимизация процессов – Настройте температуры, скорости экструзии и давления, чтобы избежать перегрева и концентрации напряжений.
✔️ Выбор материала – Рассмотрите кополимер POM или модифицированные по ударной прочности сорта для повышения долговечности.
✔️ Сушка сырья – Убедитесь, что материал не содержит влаги перед экструзией.
Эти практичные и экономичные методы могут значительно снизить риск растрескивания в стержнях из ПОМ большого диаметра и улучшить качество продукции.