Delrin là gì và tại sao nó lại độc đáo? Delrin, hay POM-H (homopolymer acetal), là một loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật bán tinh thể được sử dụng để gia công CNC, in 3D và ép phun để sản xuất các bộ phận bền, chính xác. Bài viết này xem xét các thuộc tính chính của Delrin và hướng dẫn để tận dụng tối đa tài liệu.
Delrin là một loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật có độ ma sát thấp, độ cứng cao và độ ổn định kích thước đặc biệt. Nó cho phép sản xuất các bộ phận có độ chính xác cao nhờ độ bền cao và phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng (−40 đến 120 độ C). Delrin cũng mang lại hiệu suất cơ học mạnh mẽ và cứng cáp hơn ABS.
Bài viết này xem xét các đặc tính vật liệu của Delrin và đưa ra những lời khuyên thiết thực để làm việc với loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật mạnh mẽ này. Cho dù lập kế hoạch sử dụng máy CNC, khuôn phun hay các bộ phận tùy chỉnh in 3D, tài nguyên này sẽ giải thích Delrin được làm từ gì và khi nào nên sử dụng nó.
Delrin được sản xuất như thế nào?
Delrin, hoặc POM-H (acetal homopolymer), là một phần của họ POM, cũng bao gồm acetal copolyme (POM-C). Hóa chất polymer đằng sau Delrin lần đầu tiên được xác định bởi nhà hóa học người Đức Hermann Staudinger vào năm 1920. DuPont sau đó đã phát triển và thương mại hóa Delrin, sản xuất nó từ năm 1956.
Delrin được tạo ra bằng cách chưng cất hydrocarbon thành các phân đoạn và kết hợp các phân đoạn đó với chất xúc tác thông qua quá trình trùng hợp để tạo thành nhựa thành phẩm. Tên Delrin đặc biệt đề cập đến chất đồng nhất acetal được sản xuất lần đầu tiên bởi DuPont.
Delrin được sử dụng như thế nào? Bạn có thể làm gì với Delrin?
Delrin được nhiều thợ máy ưa thích vì nó gia công dễ dàng trên các tâm 3 và 5 trục, tương tự như các bộ phận kim loại. Nó cũng thích hợp cho việc in 3D và ép phun, khiến nó trở thành sự lựa chọn linh hoạt cho nhiều ứng dụng.
Các thành phần Delrin phổ biến trong ô tô và điện tử tiêu dùng cũng như trong bất kỳ lĩnh vực nào yêu cầu các bộ phận kỹ thuật hiệu suất cao. Các ứng dụng điển hình bao gồm bánh răng, vỏ, ốc vít, đai ốc và các bộ phận của máy bơm.
Các bộ phận kỹ thuật điện như đầu nối, vỏ và chất cách điện thường được sản xuất từ Delrin. Nó cũng được sử dụng cho các bộ phận của xe như khóa cửa và vỏ khớp nối, cũng như trong các thiết bị y tế như bút insulin và ống hít định liều. Delrin thường được lựa chọn làm nhựa thay thế cho các bộ phận kim loại.
Lợi ích của việc chế tạo các bộ phận với Delrin là gì?
Delrin cung cấp sự kết hợp các đặc tính khiến nó trở thành sự lựa chọn mạnh mẽ so với nhiều loại nhựa và một số kim loại. Độ bền và độ cứng cao cho phép các bộ phận chịu tải nặng trong khi vẫn giữ được sự ổn định về kích thước thông qua sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ.
Delrin cũng cho thấy khả năng chống va đập, chống rão, nhiên liệu và dung môi tuyệt vời nên phù hợp với môi trường hóa dầu và các điều kiện đòi hỏi khắt khe khác.
Những đặc tính này làm cho Delrin trở thành một lựa chọn tốt cho các ứng dụng công nghiệp, ô tô, hàng không vũ trụ, năng lượng, chăm sóc sức khỏe và tiêu dùng. Các ứng dụng phổ biến bao gồm các bộ phận bơm và van, thiết bị nhà bếp, bộ điều khiển quản lý nước, thiết bị thể thao và hộp đựng thực phẩm. Delrin cũng thường xuyên được sử dụng để thay thế các bộ phận kim loại.
Từ góc độ sản xuất, Delrin gia công rất tốt. Nó có thể được cắt thành nhiều hình dạng khác nhau bằng các công cụ tiêu chuẩn và rất phù hợp với việc ép phun và ép đùn.
Làm thế nào để bạn lắp ráp các bộ phận Delrin?
Các bộ phận của Delrin có thể được lắp ráp bằng vít tự khai thác, khớp nối và khớp bấm cho các khớp có thể tháo rời. Hàn, kết dính và tán đinh mang lại sự lắp ráp lâu dài.
Đối với các nguyên mẫu hoặc số lượng nhỏ, chất kết dính là một lựa chọn, nhưng chúng thường thiếu độ bền cần thiết cho hiệu suất sử dụng cuối cùng. Các mối nối liên kết được khuyến nghị khi hiệu suất là rất quan trọng.
Làm sạch và tẩy dầu mỡ trên bề mặt tiếp xúc bằng giấy nhám hoặc hóa chất thích hợp để cải thiện kết quả lắp ráp.
Sự khác biệt giữa Delrin và acetal là gì?
Có hai biến thể chính của POM: POM-C (copolyme) và POM-H (homopolymer). Delrin là tên thương mại của POM-H, trong khi POM-C thường được gọi là acetal. Điểm khác biệt chính là điểm nóng chảy: POM-C mềm ra ở khoảng 160 đến 175 độ C, trong khi POM-H tan chảy ở nhiệt độ từ 172 đến 184 độ C.
Nhìn chung, POM-H cung cấp các đặc tính cơ lý vượt trội so với POM-C, khiến nó phù hợp hơn cho các ứng dụng yêu cầu khả năng chống mài mòn cao và hệ số ma sát thấp. POM-C không bền hoặc cứng như Delrin, nhưng nó dễ xử lý hơn và hoạt động tốt trong các ứng dụng có độ ma sát thấp.
Các tính chất vật liệu của Delrin là gì?
Delrin là loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật hiệu suất cao với một số đặc tính đáng chú ý:
Độ ổn định hình học và kích thước tuyệt vời
Khả năng gia công đáng tin cậy
Khả năng chống mài mòn và mệt mỏi
Khả năng chịu nhiệt và hóa chất tốt
Bề mặt sáng bóng và màu trắng đục (dạng tự nhiên)
Trong nhiều trường hợp Delrin có thể thay thế kim loại và được sử dụng trong in 3D. Những đặc tính này xuất phát từ thành phần hóa học và mức độ kết tinh cao. Một số lợi ích hóa học của Delrin bao gồm:
Độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp hơn (thấp tới -40 độ C)
Độ bền cơ học cao
Độ cứng cao
Sức bền chống lại sự mệt mỏi
Chống va đập và chống ẩm
Dễ chế tạo
Đặc tính cách điện dùng trong điện
Kháng hóa chất dung môi và trung tính
Tuy nhiên, mặc dù Delrin có khả năng chống hư hỏng nhanh chóng khi tiếp xúc với các hợp chất hữu cơ cao hơn các loại nhựa khác nhưng nó lại dễ bị axit mạnh, bazơ mạnh và nước nóng hoặc hơi nước.
Tính chất cơ học của Delrin
Độ bền kéo tối đa: 60 - 89,6 MPa
Cường độ năng suất: 48,6 - 72,4 MPa
Mô đun Young (mô đun đàn hồi): 2,5 - 4 GPa
Độ giãn dài khi đứt: 15 - 75%
Độ cứng: 14,6 - 24,8 HV
Tính chất nhiệt của Delrin
Nhiệt độ sử dụng tối đa: 76,9 - 96,9 độ C
Hệ số giãn nở nhiệt: 75,7 - 202 10^-6/độ C
Độ dẫn nhiệt: 0,221 - 0,35 W/(m - độ Celcius)
Tính chất vật lý của Delrin
Khả năng chống tia cực tím: Kém
Tính chất điện của Delrin
An toàn ESD: Có
Delrin có thể được gia công bằng các thiết bị tiêu chuẩn của xưởng như khoan, phay, tiện, ren, cưa và khai thác. Các đặc tính vật liệu của nó cần được xem xét trong quá trình gia công: độ cứng thấp hơn cần có sự hỗ trợ cho các bức tường mỏng để tránh bị lệch, đồng thời độ dẫn nhiệt và điểm nóng chảy thấp hơn yêu cầu giảm thiểu lượng nhiệt đầu vào.
Bề mặt hoàn thiện phù hợp cho Delrin là gì?
Các bộ phận của Delrin thường được hoàn thiện theo một trong hai cách tùy thuộc vào nhu cầu và chức năng thẩm mỹ. Các bộ phận được gia công thường có thể chấp nhận được nhưng sẽ có vết gia công và bề mặt hơi nhám. Phun hạt mang lại lớp sơn mờ đồng đều và có thể cải thiện độ bền bề mặt.
Một số tùy chọn tùy chỉnh bề mặt có sẵn cho các bộ phận Delrin, bao gồm dập nóng, in lụa, sơn, đánh dấu laser, kim loại hóa và in pad.
Các bộ phận Delrin được sơn có thể được nung ở nhiệt độ lên tới 160 độ C. Các bề mặt cũng có thể được mạ kim loại bằng lớp phủ đồng, crom hoặc nhôm để cải thiện vẻ ngoài và độ bền. Các bộ phận của Delrin chấp nhận đánh dấu bằng laser và có thể được xử lý trước bằng dung dịch axit nhẹ để cải thiện độ bám dính.
Dung sai hình học hoạt động như thế nào đối với các bộ phận Delrin lớn?
Delrin gia công dễ dàng và ổn định về kích thước, hỗ trợ dung sai chặt chẽ. Tuy nhiên, các bộ phận lớn có thể có độ co khoảng ±0,05 mm.
Chi phí gia công các bộ phận của Delrin là bao nhiêu?
Delrin là một trong những loại nhựa dễ gia công nhất, khiến nó đắt hơn nhiều loại nhựa thay thế nhưng thường đáng giá. Nó giữ được hình dạng trong quá trình gia công và ít bị gãy hơn do có độ cứng cao.
Nhược điểm của Delrin là gì?
Mặc dù Delrin là vật liệu chắc chắn cho nhiều ứng dụng nhưng nó cũng có những hạn chế. Rất khó để liên kết vì nhiều chất kết dính và keo gốc dung môi không hòa tan hoàn toàn bề mặt của nó. Delrin cũng dễ cháy ở nhiệt độ cao và có thể biến dạng trong quá trình gia công nếu nhiệt độ không được kiểm soát.
Có hạn chế về thiết kế đối với các bộ phận của Delrin không?
Delrin tuân theo nhiều quy tắc thiết kế chung áp dụng cho nhựa kỹ thuật. Có một số hạn chế cụ thể về vật liệu, nhưng các phương pháp thực hành tiêu chuẩn tốt nhất vẫn quan trọng để duy trì dung sai chặt chẽ và tránh biến dạng hoặc đứt gãy. Chú ý đến độ dày thành, hỗ trợ cho các tính năng mỏng, quản lý nhiệt trong quá trình gia công và philê thích hợp ở nồng độ ứng suất.
Khi thiết kế các bộ phận để gia công CNC, hãy chỉ định bán kính trong ở các góc thay vì góc 90 độ. Dao phay có dạng hình trụ và không thể tạo ra các góc sắc nét bên trong nếu không có dụng cụ hoặc thao tác bổ sung. Sử dụng bán kính giúp giảm thời gian và chi phí gia công, đồng thời đơn giản hóa việc sản xuất cho thợ máy.
Tránh dung sai chặt chẽ trừ khi được yêu cầu. Không phải mọi bộ phận đều cần có dung sai gần và chỉ xác định các kích thước quan trọng sẽ giúp giảm chi phí và thời gian gia công.
Tránh những bức tường mỏng và những lỗ sâu trong thiết kế của bạn. Thành mỏng làm tăng thời gian gia công và có thể gây hư hỏng bộ phận trong quá trình sản xuất. Những tính năng này có thể yêu cầu máy móc chuyên dụng, làm tăng chi phí. Giữ độ sâu ren nhỏ hơn ba lần đường kính lỗ, vì ren sâu hơn sẽ tăng thời gian và chi phí gia công.
