Μπαίνεις σε οποιοδήποτε μηχανουργείο και ρωτάς για πλαστικά μηχανικής, η συζήτηση ξεκινά πάντα με τον ίδιο τρόπο: "Τι υλικό χρησιμοποιείς;" Και όταν λέτε νάιλον, τις μισές φορές η απάντηση είναι "Έχετε σκεφτεί την Delrin;" Και τα δύο είναι λευκά, και τα δύο κομμένα σε τόρνο CNC, και τα δύο εμφανίζονται σε μανίκια ρουλεμάν, γρανάζια και φθορές. Αλλά δεν συμπεριφέρονται σε τίποτα το ένα με το άλλο όταν τα βιδώσετε σε μια πραγματική εφαρμογή.

Επεξεργαζόμαστε χιλιάδες πλαστικά μέρη το μήνα και το νάιλον και το Delrin είναι τα δύο υλικά που βλέπουμε περισσότερο. Μετά από 20+ χρόνια παρακολούθησης του τι λειτουργεί και τι αποτυγχάνει στο πεδίο, ακολουθεί η ανάλυση χωρίς χνούδι για το πότε να επιλέξετε ποιο.

Η πραγματική διαφορά: Η υγρασία είναι ο αποφασιστικός παράγοντας

Το Delrin (ομοπολυμερές POM, συνήθως μάρκα DuPont) δεν απορροφά νερό. Περίοδος. Μπορείτε να αφήσετε ένα δακτύλιο Delrin σε έναν κουβά με νερό για μια εβδομάδα, να το τραβήξετε έξω και οι διαστάσεις να μην έχουν αλλάξει. Το Nylon 6/6 απορροφά το 1,5% του βάρους του σε υγρασία σε 50% σχετική υγρασία — και έως και 8-10% όταν είναι πλήρως κορεσμένο. Αυτή η απορρόφηση υγρασίας 8% μεταφράζεται σε αλλαγή διαστάσεων περίπου 0,3%, που είναι 0,15 mm σε δακτύλιο διαμέτρου 50 mm.

Αυτό το 0,15 χιλιοστά είναι η διαφορά μεταξύ ενός ρουλεμάν με εφαρμογή πίεσης και ενός ατημέλητου. Είναι η διαφορά μεταξύ ενός γραναζιού που αναδιπλώνεται με οπίσθια κίνηση 0,02 mm και ενός γραναζιού με οπισθοδρόμηση 0,17 mm. Είναι η διαφορά μεταξύ ενός εξαρτήματος που λειτουργεί εκτός συσκευασίας και ενός εξαρτήματος που πρέπει να στεγνώσει σε φούρνο για 4 ώρες πριν από τη συναρμολόγηση.

Εάν το εξάρτημά σας λειτουργεί σε ξηρό, ελεγχόμενο περιβάλλον - μέσα σε ένα περίβλημα ηλεκτρονικών, σε ένα καθαρό δωμάτιο, σε ένα εργοστασιακό δάπεδο με HVAC - το νάιλον είναι μάλλον εντάξει. Αλλά αν υπάρχει πιθανότητα έκθεσης σε νερό, ποδηλασίας υγρασίας ή εγκατάστασης σε εξωτερικούς χώρους, το Delrin είναι το ασφαλέστερο στοίχημα.

Όταν κερδίζει το νάιλον (Ναι, συμβαίνει)

Το νάιλον δεν είναι σκουπίδια. Είναι πραγματικά καλύτερο από το Delrin σε τρεις συγκεκριμένες καταστάσεις.

Πρώτον: αντοχή σε κρούση. Το Nylon 6/6 έχει αντοχή στην κρούση Izod περίπου 80 J/m, ενώ η Delrin κάθεται στα 120 J/m — περιμένετε, αυτό κερδίζει η Delrin. Στην πραγματικότητα, το νάιλον 6/6 είναι περίπου 80 J/m στεγνό, αλλά το νάιλον 6 (χυτό) μπορεί να χτυπήσει 150+ J/m. Το πρόβλημα είναι ότι η αντοχή σε κρούση του νάιλον μειώνεται κατά 50% ή περισσότερο όταν είναι κορεσμένο με υγρασία. Επομένως, η απάντηση εξαρτάται από τις συνθήκες λειτουργίας σας.

Δεύτερον: αντοχή στη φθορά σε εφαρμογές ξηρής λειτουργίας. Το νάιλον έχει χαμηλότερο συντελεστή τριβής έναντι του χάλυβα από το Delrin - 0,20 έναντι 0,30 περίπου - που σημαίνει ότι τα ρουλεμάν από νάιλον λειτουργούν πιο δροσερά και διαρκούν περισσότερο όταν δεν υπάρχει λίπανση. Έχουμε δει επιθέματα φθοράς από νάιλον σε συστήματα μεταφοράς που λειτουργούν 2-3 φορές περισσότερο από το Delrin στην ίδια εφαρμογή ξηρής λειτουργίας. Το αντάλλαγμα: το νάιλον φθείρεται πιο γρήγορα από το Delrin όταν είναι υγρό ή λιπασμένο, επειδή η υγρασία λειτουργεί ως πλαστικοποιητής και μαλακώνει την επιφάνεια.

Τρίτον: κόστος. Το απόθεμα ράβδων Nylon 6/6 κοστίζει περίπου το 60-70% της τιμής της Delrin ανά κιλό. Για ένα δακτύλιο 2,50 $, η διαφορά κόστους υλικού είναι 0,15 $ — μάλλον δεν αξίζει να αλλάξετε υλικά. Αλλά για μια πρωτότυπη σειρά δακτυλίων 50 κιλών, αυτό είναι 400-500 $ σε εξοικονόμηση υλικών. Όταν οι όγκοι γίνονται αρκετά μεγάλοι, το πλεονέκτημα κόστους του νάιλον αρχίζει να έχει σημασία.

Όταν κερδίζει ο Delrin (τις περισσότερες φορές)

Για τα κατεργασμένα με CNC εξαρτήματα σε βιομηχανικές εφαρμογές, η Delrin κερδίζει πιο συχνά από το νάιλον. Να γιατί.

Η σταθερότητα των διαστάσεων είναι το μεγάλο. Η απορρόφηση υγρασίας του Delrin είναι 0,25% στον κορεσμό - περίπου το 1/30 του νάιλον. Εάν επεξεργάζεστε καθίσματα ρουλεμάν, οπές προσαρμογής ή οποιοδήποτε χαρακτηριστικό που χρειάζεται να έχει ανοχή +/-0,01 mm, η Delrin σας δίνει μια ευκαιρία μάχης. Το νάιλον σε κάνει να παλεύεις για αυτό.

Η μηχανική ικανότητα δεν είναι καν κοντά. Η Delrin έχει βαθμολογία μηχανικής κατεργασίας που προσεγγίζει τον ορείχαλκο ελεύθερης κατεργασίας — τα τσιπ βγαίνουν καθαρά, το φινίρισμα της επιφάνειας φτάνει στο Ra 0,8 χωρίς προσπάθεια και η φθορά του εργαλείου είναι ελάχιστη. Το νάιλον είναι κολλώδες. Λιώνει εάν η ταχύτητα κοπής σας είναι πολύ υψηλή, δημιουργεί μακριές κορδόνια που τυλίγονται γύρω από το εργαλείο και το φινίρισμα της επιφάνειας είναι Ra 1,6 στην καλύτερη περίπτωση χωρίς ειδικά εργαλεία. Λειτουργούμε το Delrin με 3-4 φορές το ρυθμό τροφοδοσίας του νάιλον, πράγμα που σημαίνει ότι τα εξαρτήματα Delrin κοστίζουν λιγότερο στη μηχανή, παρόλο που το υλικό κοστίζει περισσότερο.

Η ακαμψία ευνοεί τον Delrin στις περισσότερες συγκρίσεις. Το Acetal (Delrin) έχει συντελεστή εφελκυσμού περίπου 3,1 GPa, ενώ το νάιλον 6/6 είναι περίπου 2,9 GPa — κοντά, αλλά το Delrin είναι πιο άκαμπτο όταν και τα δύο είναι στεγνά. Το Nylon 6/6 γίνεται πιο μαλακό όταν απορροφά την υγρασία (ο συντελεστής πέφτει περίπου στο 1,0 GPa στον κορεσμό), ενώ το Delrin μετά βίας αλλάζει. Για γρανάζια, χιτώνια ρουλεμάν και οποιοδήποτε φέρον εξάρτημα, η σταθερή ακαμψία του Delrin είναι πραγματικό πλεονέκτημα.

Δεδομένα Head-to-Head

Οι αριθμοί σε αυτόν τον πίνακα είναι κατά προσέγγιση και διαφέρουν ανά κατηγορία και κατασκευαστή.

Τι γίνεται με τις παραλλαγές με γυαλί;

Και τα δύο υλικά διατίθενται σε ποιότητες γεμάτες γυαλί - συνήθως 30% ίνες γυαλιού. Το νάιλον γεμάτο γυαλί γίνεται δραματικά πιο άκαμπτο (μέτρο έως και 9 GPa) και χάνει το μεγαλύτερο μέρος της ευαισθησίας του στην υγρασία, αλλά γίνεται λειαντικό και καταστρέφει τα εργαλεία καρβιδίου 3-4 φορές γρηγορότερα από το μη γεμισμένο νάιλον. Το Delrin γεμάτο γυαλί (POM-GF) είναι επίσης πιο άκαμπτο αλλά λιγότερο λειαντικό στη μηχανή. Εάν χρειάζεστε την ακαμψία ενός μεταλλικού εξαρτήματος με βάρος πλαστικού, το Delrin με γυαλί είναι συνήθως η καλύτερη επιλογή μηχανικής κατεργασίας.

Το μειονέκτημα των ποιοτήτων με γέμιση γυαλιού: δεν είναι κατάλληλοι για επιφάνειες έδρασης. Οι ίνες γυαλιού που εκτίθενται στην επιφάνεια λειτουργούν ως λειαντικά ενάντια στα ζευγάρωμα μεταλλικών στοιχείων. Είδαμε νάιλον δακτυλίους γεμάτους με γυαλί που κατέστρεψαν τον άξονα που υποτίθεται ότι προστατεύουν. Εάν χρειάζεστε ένα γυάλινο εξάρτημα με επιφάνεια έδρασης, καθορίστε ένα μεταλλικό ένθετο χιτώνιο ή σχεδιάστε το γυάλισμα μετά την κατεργασία για να αποκαλύψετε τη μήτρα της ρητίνης.

Επεξηγήσεις πραγματικού κόσμου που βλέπουμε στο κατάστημα

Μια εταιρεία ρομποτικής μας έστειλε ένα σχέδιο για ένα χιτώνιο ρουλεμάν από νάιλον — 25mm ID, 30mm OD, 40mm μήκος, εφαρμογή με πίεση σε ένα περίβλημα αλουμινίου. Χρησιμοποιούσαν νάιλον για τρεις επαναλήψεις σχεδιασμού και κάθε φορά, το ρουλεμάν ήταν πολύ σφιχτό ή πολύ χαλαρό ανάλογα με τον καιρό. Προτείναμε τη μετάβαση στο Delrin, το ενέκριναν και η εφαρμογή τύπου press-fit ήταν συνεπής σε 10.000+ κομμάτια για δύο χρόνια. Ίδιο σχέδιο, διαφορετικό υλικό, πρόβλημα λύθηκε.

Από την άλλη πλευρά, ένας κατασκευαστής βιομηχανικών μεταφορέων χρησιμοποιούσε επιθέματα φθοράς της Delrin σε έναν διαλογέα με αλυσίδα που λειτουργούσε 24/7. Τα τακάκια φθείρονταν κάθε 3 μήνες — πιο γρήγορα από το αναμενόμενο. Τα αλλάξαμε σε χυτό νάιλον 6 (όχι 6/6) και η διάρκεια φθοράς διπλασιάστηκε στους 6 μήνες. Το κλειδί ήταν ότι η εφαρμογή ήταν στεγνή και η υψηλότερη αντοχή στη φθορά του νάιλον (σε ξηρές συνθήκες) αντιστάθμισε το πλεονέκτημα σταθερότητας διαστάσεων του Delrin.

Καμία ιστορία δεν αποδεικνύει ότι ένα υλικό είναι παγκοσμίως καλύτερο. Και οι δύο αποδεικνύουν ότι η σωστή απάντηση εξαρτάται από τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας σας.

Η σύστασή μας

Για εξαρτήματα κατεργασμένα με CNC όπου μπορείτε να ελέγξετε το περιβάλλον λειτουργίας: το νάιλον είναι καλό και είναι φθηνότερο. Για μέρη όπου η υγρασία, η υγρασία ή η σταθερότητα των διαστάσεων έχουν σημασία: επιλέξτε Delrin. Σε περίπτωση αμφιβολίας: Delrin. Το ασφάλιστρο κόστους υλικού είναι μικρό, το κόστος μηχανικής κατεργασίας είναι χαμηλότερο και δεν θα δαπανήσετε 6 μήνες για να διορθώσετε τη μετατόπιση διαστάσεων που προκαλείται από την υγρασία.

Στείλτε μας το σχέδιό σας με τις σημειωμένες συνθήκες λειτουργίας - εύρος θερμοκρασίας, έκθεση σε υγρασία, φορτίο, ταχύτητα και υλικό ζευγαρώματος - και θα σας δώσουμε μια σύσταση υλικού που να υποστηρίζεται από την πραγματική εμπειρία του καταστήματος, όχι από πίνακες σχολικών βιβλίων.