碳纤增强POM的加工成型
注塑成型
原料预处理
碳纤增强 POM 吸水性较强,在注塑前需要进行干燥处理。通常将材料置于 80 - 90℃的干燥箱中干燥 2 - 4 小时,使含水量低于 0.1%。这是为了避免制品出现气泡、银纹等缺陷,因为水分在高温加工过程中会变成水蒸气,影响材料的成型质量。
温度控制
料筒温度设置需要比纯 POM 稍高。一般料筒前段温度为 200 - 220℃,中段温度在 190 - 210℃,后段温度在 180 - 200℃,喷嘴温度在 170 - 190℃。较高的温度有助于降低材料的熔融粘度,使碳纤维在熔体中分布更均匀,同时防止材料因温度过高而分解。不过,具体温度还需根据碳纤维的含量和长度等因素适当调整。
压力控制
注塑压力通常要比纯 POM 高,一般在 80 - 150MPa 之间。这是因为碳纤维的加入使材料的粘度增大、流动性变差。保压压力对于保证制品的尺寸精度和密度很重要,通常为注塑压力的 50 - 70%,保压时间根据制品的厚度而定,一般每毫米厚度保压 3 - 5 秒。
注射速度
注射速度应适中。如果注射速度过快,碳纤维可能会在熔体中取向不均匀,导致制品出现翘曲、变形等问题,还可能产生飞边;如果注射速度过慢,材料在模具型腔中可能会提前冷却,影响制品的表面质量和完整填充。通常注射速度控制在 10 - 40cm³/s,具体要根据制品的形状、尺寸和模具结构等因素调整。
模具设计
模具的浇口形式和尺寸对成型效果有重要影响。对于碳纤增强 POM,常采用针点浇口、潜伏式浇口或扇形浇口。浇口直径一般不小于 1mm,以保证含有碳纤维的熔体顺利进入模具型腔。模具的冷却系统要设计合理,使制品各部分冷却均匀,防止因收缩不均匀而产生变形。另外,为了减少碳纤维对模具的磨损,可对模具进行适当的表面处理,如镀硬铬等。
挤出成型
温度设置
挤出机各段温度设置要根据材料特性和挤出工艺要求调整。加料段温度一般在 170 - 190℃,主要用于输送和预热材料;压缩段温度在 190 - 210℃,使材料逐渐塑化;计量段温度在 200 - 220℃,确保材料均匀塑化;机头温度在 190 - 210℃,有利于挤出成型。在挤出过程中,要保持温度稳定,避免温度波动导致材料挤出不均匀或碳纤维分布不均。
螺杆转速
螺杆转速通常控制在 10 - 30 转 / 分钟。转速过高会使材料受到过度剪切,导致碳纤维断裂或分布不均,影响材料性能;转速过低则会影响生产效率。合适的螺杆转速能保证材料的均匀混合和稳定挤出。
牵引速度
牵引速度要与挤出速度相匹配,以保证挤出制品的尺寸均匀性。牵引速度一般根据制品的尺寸和形状调整,例如对于管材挤出,牵引速度可能在 0.5 - 2m/min 之间。同时,要注意牵引过程中的张力控制,避免制品因张力过大而变形。
机械加工
切削加工
碳纤增强 POM 可以进行切削加工,如车削、铣削、钻孔等。由于材料含有碳纤维,硬度和刚性较高,在切削过程中要选择合适的刀具和切削参数。例如,使用硬质合金刀具,车削时切削速度一般在 80 - 200m/min,进给量在 0.05 - 0.2mm/rev,以保证加工表面的质量和尺寸精度。同时,切削时要注意碳纤维的切断情况,避免纤维翘起影响表面质量。
打磨和抛光 对于需要较高表面光洁度的制品,可以进行打磨和抛光处理。在打磨时,要选择合适的砂纸或砂轮,避免划伤表面。由于材料含有碳纤维,打磨时可能会出现纤维外露的情况,需要特别注意。抛光可以采用机械抛光或化学抛光的方法,提高制品的外观质量。