Як запобігти тріщинам у стрижнях великого діаметра з POM – Причини та рішення

Чому більші POM-стержні тріскають, а менші - ні?

POM (полиоксиметилен), також відомий як ацеталь, широко використовується завдяки своїм відмінним механічним властивостям та довговічності. Трубки меншого діаметра, такі як до 50 мм, рідко стикаються з проблемами тріщин. Це пов'язано з тим, що менші трубки охолоджуються більш рівномірно та швидше, що зменшує ризик внутрішніх напружень.

На відміну від цього, стрижні з більшим діаметром, такі як 100 мм, часто стикаються з нерівномірним охолодженням. Зовнішній шар охолоджується швидше ніж ядро, що призводить до:

• Внутрішні напруги, спричинені різницею температур.
• Нерівномірна кристалізація, що послаблює структуру матеріалу та збільшує ризик тріщин.

Нижче наведені найпоширеніші причини та економічні, практичні рішення для вирішення цієї проблеми.

1. Нерівномірне охолодження стрижнів POM

проблема:
У більших прутках поверхня охолоджується набагато швидше, ніж ядро, під час екструзії. Це призводить до усадки матеріалу та внутрішніх напружень, що часто викликає радіальні тріщини.

рішення:
✔️ Застосувати поступове охолодження:

• Використовуйте теплу воду (60–80°C) замість холодної води під час початкової фази охолодження.
• Поступово знижуйте температуру води в наступних зонах охолодження.
• Розгляньте можливість додати повітряну ванну перед зануренням у воду, щоб обмежити різкі зміни температури.

2. Швидка кристалізація в ядрі

проблема:
POM, особливо гомополімерні типи, швидко кристалізується, що призводить до неоднорідних кристалічних структур та ослаблених ядер у більших стержнях.

рішення:
✔️ Нижчі температури обробки:

• Температура циліндра: 190–210°C замість 210–230°C.
• Температура: на 10–15°C нижча ніж у циліндрі.

✔️ Короткочасне відпускання для зняття напруги:

• Тест короткочасного нагрівання при 80–100°C, за яким слідує повільне охолодження до кімнатної температури.
• Точна тривалість відпалу залежить від кількох факторів, тому рекомендується проводити експерименти для оптимізації параметрів.

3. Властивості матеріалів – Гомополімер ПОМ

проблема:
Гомополімер POM, хоча і пропонує вищу жорсткість, є більш крихким ніж сополімер POM. Великі діаметри посилюють внутрішні напруги, збільшуючи ймовірність тріщин.

рішення:
✔️ Розгляньте можливість переходу на кополімерний POM, який:

• Має кращу стійкість до тріщин.
• Менш схильний до внутрішніх напруг.

✔️ Альтернативно, додайте модифікатори впливу або пластифікатори, щоб покращити гнучкість гомополімерного ПОМ.

4. Параметри процесу екструзії

проблема:
Надмірний тиск або температура під час екструзії можуть призвести до перегріву та ослаблення структури матеріалу.

рішення:
✔️ Оптимізувати параметри процесу:

• Зменшіть швидкість екструзії для більш рівномірного охолодження та кристалізації.
• Відрегулюйте температури циліндра та матриці, щоб забезпечити поступове зниження температури.
• Зменшіть тиск матриці, щоб уникнути розшарування шарів всередині стержня.

5. Вологість у сировині

проблема:
Навіть невеликі кількості вологи в гранулах POM можуть створювати мікропухирці, послаблюючи структуру стержня і призводячи до тріщин.

рішення:
✔️ Правильно висушіть матеріал:

• Попередньо висушіть гранули при 80–90°C протягом 3–4 годин.
• Зберігайте сировину в сухих умовах, використовуючи сушильні повітряні осушувачі в системі подачі.

Резюме

Тріщини в прутках великого діаметра з POM є складною проблемою, викликаною:

• Нерівномірне охолодження,
• Швидка кристалізація,
• Властивості матеріалів, та
• Неправильні параметри екструзії.

Пропоновані рішення:
✔️ Поступове охолодження – Уникайте різких перепадів температури, використовуючи теплу воду та поетапне охолодження.
✔️ Відпустка для зняття напруги – Тестування короткочасного нагрівання при 80–100°C, за яким слідує повільне охолодження для запобігання накопиченню внутрішньої напруги.
✔️ Оптимізація процесу – Налаштуйте температури, швидкості екструзії та тиски, щоб уникнути перегріву та концентрації напруги.
✔️ Вибір матеріалу – Розгляньте кополімер POM або модифіковані за впливом сорти для покращення довговічності.
✔️ Сушка сировини – Переконайтеся, що матеріал без вологи перед екструзією.

Ці практичні та економічні методи можуть значно зменшити ризик тріщин у прутках великого діаметра з POM та покращити якість продукції.