POM Полиоксиметилен. Механические свойства: полное руководство

Механические свойства полиоксиметилена (POM) включают высокую растягивающую прочность, превосходную жесткость, низкое трение, хорошую усталостную прочность и выдающуюся размерную стабильность. Эти характеристики делают POM, также называемый ацеталем, одним из наиболее широко используемых конструкционных пластмасс для точных шестерен, подшипников, втулок и автомобильных компонентов.

В марте 2025 года конструктор по имени Ван Лин на заводе бытовой техники в Нинбо выбирал материал для нового зубчатого механизма. В его первом прототипе использовался ABS, так как он был дешевле и легче поддавался формованию. После 5000 циклов шестерни деформировались под нагрузкой и начали скользить.

Ван перешел к гомополимерной марке POM с модулем упругости при изгибе 2800 МПа. Новые шестерни выдержали 100000 циклов без заметного износа. Проект был запущен в производство на две недели раньше срока.

Если вы выбираете между POM и другой конструкционной пластмассой, понимание механических свойств является обязательным. В этом руководстве объясняются основные механические свойства полиоксиметилена (POM), как они сравниваются между гомополимерными и сополимерными марками, и как использовать их для выбора материала.

Основные выводы

• POM обеспечивает предел прочности при растяжении 60 - 70 МПа и модуль упругости при изгибе 2400 - 2800 МПа, что делает его более жестким, чем ABS или PP.

• Гомополимер POM обладает более высокой прочностью и жесткостью; сополимер POM имеет лучшую вязкость и химическую стойкость.

• Низкий коэффициент трения и износостойкость POM делают его идеальным для шестерен, подшипников и деталей скольжения.

• Температура, влажность и условия нагружения влияют на механические свойства в реальных приложениях.

• Ailide Polymer поставляет сертифицированные марки POM с полными техническими паспортами и поддержкой по применению.

Что такое POM (полиоксиметилен)?

POM, сокращение от полиоксиметилен, представляет собой термопласт с высокой степенью кристалличности, также известный как ацеталь или полиацеталь. Инженеры часто ищут свойства ацетального материала, когда начинают оценивать марки POM. Он относится к семейству конструкционных пластмасс, так как его механические свойства превосходят свойства товарных пластмасс, таких как полипропилен или ABS.

Материал производится в двух основных формах, каждая из которых имеет свои уникальные механические свойства полиоксиметилена (POM): гомополимер POM и сополимер POM.

Гомополимер POM, обычно продаваемый под торговой маркой DuPont Delrin, имеет однородную молекулярную структуру. Он обладает более высоким пределом прочности при растяжении, модулем упругости при изгибе и сопротивлением усталости, чем сополимерные марки.

Сополимер POM, доступный от таких поставщиков, как Polyplastics и Mitsubishi Engineering - Plastics, имеет более открытую цепочную структуру с сомономерными единицами. Это обеспечивает ему лучшую твердость, химическую стойкость и термостабильность.

Вы можете просмотреть марки POM, которые мы поставляем, чтобы сравнить варианты гомополимера и сополимера. Для более широкого выбора см. наше руководство по выбору материала POM.

Почему важны механические свойства POM

Механические свойства определяют, как материал ведет себя под нагрузкой, при движении и при воздействии окружающей среды. Для конструкторов и инженеров эти значения позволяют предсказать, сохранит ли деталь свою форму, выдержит ли износ, выдержит ли циклическую нагрузку и будет ли надежно работать с течением времени.

Профиль механических свойств ПОМ и более общий набор механических свойств полиоксиметилена (ПОМ) находятся между свойствами товарных пластмасс и высокопроизводительных конструкционных пластмасс. Он не так прочен, как нейлон, и не так термостойкий, как ПБТ. Для прямого сравнения материалов см. наше руководство по сравнению нейлона и ПОМ для деталей, подверженных износу.

Однако он сочетает в себе жесткость, низкий коэффициент трения, износостойкость и стабильность при воздействии влаги таким образом, что немногие другие материалы могут сравниться с ним. Именно эта комбинация делает ПОМ предпочтительным материалом для точных механических деталей.

Основные механические свойства полиоксиметилена (ПОМ)

В техническом листе по ПОМ определенного сорта перечислено множество значений. Вот механические свойства полиоксиметилена (ПОМ), которые наиболее важны для проектирования деталей и выбора материала.

Разрывная прочность

Разрывная прочность измеряет максимальное напряжение, которое материал может выдержать при растяжении перед поломкой. Разрывная прочность ПОМ для гомополимерных сортов обычно составляет 66 - 70 МПа. Для сополимерных сортов этот показатель обычно ближе к 58 - 62 МПа. Оба значения значительно выше, чем у АБС (40 - 45 МПа) и полипропилена (20 - 35 МПа).

Эта высокая прочность на разрыв позволяет ПОМ заменять металл в несущих конструктивных деталях с небольшими нагрузками. Это также помогает шестерням и рычагам передавать силу без растяжения или деформации.

Модуль упругости при изгибе

Модуль упругости при изгибе измеряет жесткость или сопротивление изгибу. Модуль упругости при изгибе ПОМ составляет примерно 2400 - 2800 МПа в зависимости от сорта. Эта жесткость придает деталям из ПОМ необходимую жесткость для сборок с малым допуском и несущих элементов.

Для сравнения: модуль упругости при изгибе АБС составляет около 2000 - 2400 МПа, а у полипропилена он намного ниже - 1000 - 1500 МПа. Это преимущество по жесткости является одной из причин, по которым ПОМ предпочтительнее для точных шестерен и конструкционных корпусов.

Ударная вязкость

Ударная вязкость измеряет сопротивление внезапным ударам или поражением. Не наполненный ПОМ имеет среднее сопротивление ударным нагрузкам. Значения ударной вязкости по Изоду с надрезом обычно составляют 6 - 8 кДж/м² для гомополимера и 7 - 10 кДж/м² для сополимера. Сорта сополимера обычно поглощают больше энергии удара, чем сорта гомополимера.

Если ваше применение предполагает падение деталей, сборку с защелками или периодические удары, то сорт сополимера или ударопрочного ПОМ может быть лучше, чем стандартный гомополимер.

Твердость

POM - это твердый конструкционный пластик. Обычно его твердость измеряется по шкале Роквелла M или R. Высокая поверхностная твердость способствует превосходной износостойкости и устойчивости к царапинам у POM. Это также помогает деталям из POM сохранять размерную стабильность при воздействии сжимающих или крепежных нагрузок.

Относительное удлинение при разрыве

Относительное удлинение при разрыве измеряет, насколько материал может растянуться перед поломкой. У POM обычно относительное удлинение при разрыве составляет 20 - 40%. Более высокие значения указывают на более пластичное поведение. Грейды сополимера часто показывают несколько более высокое относительное удлинение, чем гомополимерные грады.

Это свойство имеет важное значение для защелок, гибких шарниров и деталей, которые должны временно гибаться при сборке или работе.

Устойчивость к усталости

Устойчивость к усталости описывает, насколько хорошо материал выдерживает повторяющиеся циклические нагрузки. POM хорошо работает под циклическими напряжениями, поэтому он широко используется для шестерен, пружин, зажимов и рычагов. Гомополимер POM обычно обладает лучшей устойчивостью к усталости, чем сополимер.

Для деталей, которые непрерывно двигаются или подвержены вибрации, сопротивление усталости может быть более важным, чем статическая прочность.

Износостойкость и низкое трение

Износостойкость ПОМ, сочетающаяся с низким коэффициентом трения о сталь и о самого себя, делает ПОМ одним из лучших конструкционных пластмасс для подшипников, втулок, шестерен и скользящих направляющих.

Износостойкость обусловлена высокой кристалличностью и твердостью ПОМ. Соприкасающиеся поверхности остаются гладкими в течение длительного срока службы, уменьшая потребность в техническом обслуживании и устраняя необходимость в внешней смазке в многих приложениях.

Сопротивление ползучести

Ползучесть - это медленное деформирование материала под длительным нагружением. ПОМ имеет хорошее сопротивление ползучести по сравнению с многими термопластиками, особенно при умеренных температурах и нагрузках. Это важно для деталей, которые должны сохранять размерную точность при постоянном напряжении, таких как предварительно натянутые пружины, зажимы и резьбовые крепежные элементы.

Гомополимер против сополимера: механические различия

Выбор между гомополимером POM и сополимером означает понимание компромиссов в механических свойствах полioxymethylene POM.

Гомополимер POM обладает более высоким пределом прочности при растяжении, модулем упругости при изгибе и устойчивостью к усталости. Это предпочтительный выбор, когда основными приоритетами являются жесткость, прочность и ресурс на усталость. Общие области применения включают высоконагруженные шестерни, детали точной механики и пружинные элементы.

Кополимер ПОМ обладает лучшей ударной вязкостью, химической стойкостью, гидролитической устойчивостью и более длительной термической стабильностью. Это более безопасный выбор для деталей, контактирующих с топливом, применяемых в горячей воде, а также для деталей, которые могут периодически подвергаться ударным нагрузкам или воздействию химических веществ.

В компании Ailide Polymer мы имеем в наличии как гомополимер ПОМ, так и кополимерные марки от авторизованных глобальных поставщиков. Наша техническая команда может помочь вам подобрать правильную марку в соответствии с вашими механическими требованиями.

Как температура влияет на механические свойства ПОМ

Механические свойства полиоксиметилена (ПОМ) изменяются в зависимости от температуры. При комнатной температуре ПОМ жесткий и прочный. По мере повышения температуры жесткость и прочность снижаются. Это нормально для термопластов, но скорость изменения имеет значение при проектировании.

При 80 °C ПОМ сохраняет значительную часть своей жесткости при комнатной температуре. При 100 °C и выше падение жесткости становится более выраженным. Температура отклонения при нагреве, обычно 95 - 110 °C при нагрузке 0,45 МПа, дает полезную информацию о кратковременной термостойкости.

Для деталей, которые работают при температурах выше 60 °C, конструкторы должны использовать данные для повышенных температур, а не значения для комнатной температуры. Некоторые технические паспорта включают модуль упругости при растяжении и прочность при 80 °C или 100 °C.

Наполненные и модифицированные марки ПОМ

Свойства ПОМ могут быть улучшены за счет наполнителей и добавок. Эти модификации изменяют профиль механических свойств полиоксиметилена (ПОМ) для конкретных применений.

Стеклонаполненный ПОМ

Усиление стекловолокном повышает жесткость, прочность и термоустойчивость. Модуль упругости при изгибе может достигать 5000 - 8000 МПа в зависимости от содержания стекла. Однако стеклонаполненный ПОМ более абразивен для сопрягаемых поверхностей и имеет меньшую ударную вязкость, чем не наполненные марки.

Минерально-наполненный ПОМ

Минеральные наполнители улучшают размерную стабильность и уменьшают искривление. Они часто используются для деталей с высокой точностью изготовления, где важны низкое тепловое расширение и плоскостность. Минерально-наполненные марки обычно менее абразивны, чем стеклонаполненные.

ПОМ, смащенный ПТФЭ

Смазки на основе ПТФЭ или силикона дополнительно уменьшают трение и повышают износостойкость. Эти марки идеальны для подшипников, втулок и скользящих деталей, где минимальное трение является критически важным.

Как читать механические свойства ПОМ по техническому листу

Технический лист материала ПОМ (полиоксиметилен) перечисляет механические свойства ПОМ в условиях стандартизированных тестов. Чтобы правильно использовать значения, обратите внимание на метод тестирования, геометрию образца и условия подготовки.

Общие стандарты тестирования включают:

• ISO 527 для растягивающих свойств

• ISO 178 для изгибных свойств

• ISO 180 для ударной вязкости по Изоду

• ISO 2039 для твердости

• ASTM D638 и D790 для технических листов для американского рынка

Значения, полученные в тестах по стандартам ISO и ASTM, могут отличаться даже для одного и того же материала. Всегда сравнивайте значения, полученные в тестах по одному и тому же стандарту. Если вам нужна помощь в интерпретации технического листа ПОМ, прочитайте наше руководство о том, как читать технический лист материала ПОМ, или свяжитесь с нашей технической поддержкой.

Приложения, обусловленные механическими свойствами ПОМ

Профиль механических свойств ПОМ и конкретные механические свойства полиоксиметилена ПОМ, лежащие в его основе, открывают множество областей применения в различных отраслях промышленности.

Прецизионные шестерни и рейки

Высокая жесткость, низкий коэффициент трения и отличная усталостная прочность позволяют шестерням из ПОМ работать тихо и плавно. ПОМ является одним из наиболее распространенных пластиков для шестерен после металла и нейлона.

Подшипники и втулки

Низкий коэффициент трения и износостойкость делают ПОМ идеальным материалом для подшипников скольжения, упорных шайб и скользящих втулок. Он может работать в паре с сталью или сам по себе с минимальным износом.

Автомобильные компоненты

ПОМ используется в деталях топливной системы, механизмах ремней безопасности, замках дверей и системах кондиционирования воздуха. Комбинация жесткости, стойкости к топливу и размерной стабильности делает его надежным для деталей в двигательном отсеке и салоне автомобиля.

Промышленное оборудование

Шестерни, ролики, компоненты конвейеров и корпуса клапанов изготавливаются из ПОМ благодаря его износостойкости и несущей способности. Исследуйте наши промышленные решения, чтобы увидеть, как различные марки ПОМ применяются в производстве оборудования.

Бытовые приборы

POM используется в шестернях стиральных машин, рычагах кофеварок, петлях пылесосов и деталях насосов, где важна тихая работа и долговечность.

Выбор правильного сорта POM для механических требований

Подбор материала начинается с требований к применению и механических свойств полиоксиметилена (POM), необходимых для их выполнения. Следуйте этому процессу, чтобы подобрать сорт POM, соответствующий вашим механическим потребностям.

1. Определите нагрузку: является ли деталь статичной, циклически нагруженной или подверженной ударным нагрузкам?

2. Проверьте температуру: какова максимальная рабочая температура?

3. Учтите окружающую среду: будет ли деталь контактировать с химическими веществами, топливом или горячей водой?

4. Оцените сопрягаемые поверхности: скользит или вращается ли деталь относительно другого материала?

5. Задайте требования к допускам: какое количество термического расширения и усадки вы можете принять?

6. Рассмотрите варианты с наполнителями: вам нужны стекловолокно, минеральный наполнитель или смазочные добавки?

Если вам нужна помощь в выборе правильного сорта, Ailide Polymer предоставляет технические характеристики материала ПОМ и поддержку по применению для каждого сорта, который мы поставляем.

Часто задаваемые вопросы: Механические свойства полиоксиметилена (ПОМ)

Какие основные механические свойства полиоксиметилена (ПОМ)?

Основные механические свойства ПОМ - это предел прочности при растяжении (60 - 70 МПа), модуль упругости при изгибе (2400 - 2800 МПа), ударная вязкость, твердость, усталостная прочность, износостойкость и сопротивление ползучести. Эти свойства делают ПОМ подходящим для деталей точных механизмов.

ПОМ сильнее, чем АБС?

Да. ПОМ имеет более высокий предел прочности при растяжении, большую жесткость, лучшую износостойкость и лучшую размерную стабильность, чем АБС. АБС имеет лучшую ударную вязкость и более низкую стоимость, но ПОМ предпочтительнее для несущих элементов и деталей, подверженных износу.

Какие различия между механическими свойствами гомополимера и сополимера ПОМ?

Эти различия в механических свойствах полиоксиметилена (ПОМ) означают, что гомополимер предпочтительнее для приложений, где важна жесткость и усталостная прочность, а сополимер - для приложений, где важна ударная вязкость, химическая стойкость и термическая стабильность. Выбор зависит от приоритетов конкретного применения.

Поглощает ли ПОМ влагу как нейлон?

Нет. ПОМ поглощает очень мало влаги, обычно менее 0,25%. Это обеспечивает ПОМ лучшей размерной стабильностью, чем нейлон в влажных условиях.

Может ли ПОМ заменить металлические детали?

ПОМ может заменить металл в многих приложениях с низкой и средней нагрузкой. Он позволяет уменьшить вес, обладает коррозионной стойкостью, снижает шум и имеет более низкую стоимость производства сложных форм. Для очень высоких нагрузок или температур может по-прежнему потребоваться металл.

Заключение

Механические свойства полиоксиметилена (ПОМ) делают его одним из самых универсальных конструкционных пластмасс для точных механических приложений. Сочетание высокой жесткости, растягивающей прочности, низкого коэффициента трения, износостойкости и размерной стабильности объясняет, почему он используется в шестернях, подшипниках, автомобильных деталях и промышленных компонентах по всему миру.

При выборе ПОМ подберите тип марки в соответствии с вашими требованиями. Используйте гомополимер для достижения максимальной жесткости и усталостной прочности. Используйте сополимер для обеспечения лучшей вязкости и химической стойкости. Рассмотрите варианты заполненных или смазочных марок, если вам нужна дополнительная жесткость, размерная стабильность или снижение трения.

Ailide Polymer поставляет сертифицированные марки гомополимера и сополимера ПОМ от авторизованных глобальных поставщиков. Мы предоставляем технические паспорта, возможность отслеживания партии и поддержку по применению в рамках строгой системы обеспечения качества, чтобы помочь вам выбрать правильный материал. Свяжитесь с нашей командой, чтобы обсудить ваш проект, запросить коммерческое предложение или заказать пробную партию для проверки.