¿Qué causa el endurecimiento del trabajo POM y cómo se puede resolver?

El polioximetileno (POM), como plástico de ingeniería con excelente rendimiento integral, se usa ampliamente en la fabricación de piezas de precisión debido a su alta resistencia mecánica, buena estabilidad dimensional y resistencia a la fatiga. Sin embargo, ya sea lámina de POM o varilla de POM, los operadores a menudo encuentran un problema técnico desafiante durante las operaciones de mecanizado, como torneado, fresado y taladrado: el endurecimiento por trabajo. Este fenómeno no solo conduce a una dureza anormalmente alta en la superficie mecanizada de la lámina de POM (lámina de polioximetileno) o la varilla de POM (varilla de polieteretercetona), sino que también provoca un desgaste acelerado de la herramienta, astillado de la pieza de trabajo e incluso desviaciones dimensionales, lo que afecta gravemente el rendimiento del producto final. Comprender las causas del endurecimiento por trabajo en láminas de poliacetal y varillas de poliacetal y dominar estrategias de supresión efectivas son requisitos previos cruciales para garantizar un mecanizado eficiente y de alta calidad de este material.

POM (polioximetileno) es un plástico de ingeniería con excelentes propiedades mecánicas, pero de hecho es propenso a "endurecerse por trabajo" durante el procesamiento. A continuación se explica detalladamente sus causas y soluciones.

Ⅰ . ¿Qué es el POM "endurecimiento por trabajo"?

En los procesos de mecanizado (como torneado, fresado, taladrado y roscado), bajo la fuerza de corte, la compresión y el calor de fricción de la herramienta de corte, las cadenas moleculares en áreas localizadas del material POM se realinearán y se compactarán más, incluso sufriendo cambios localizados en la cristalinidad. Esto conduce a una mayor dureza y fragilidad en esas áreas, al tiempo que disminuye la tenacidad.

Este fenómeno es similar al endurecimiento por trabajo en metales, provocando dificultades en el mecanizado posterior, como por ejemplo:

Mayor desgaste de la herramienta: La zona endurecida es "más dura", desgastando el filo de la herramienta.

Disminución de la calidad de la superficie: durante el mecanizado pueden producirse astillas, microfisuras o rugosidades superficiales.

Falta de precisión dimensional: la liberación desigual de tensiones en el material provoca deformaciones.

Riesgo de rotura de la herramienta: Especialmente durante el roscado o el mecanizado de agujeros profundos, una mala evacuación de viruta agrava el fenómeno de endurecimiento.

Ⅱ . ¿Cómo se produce el endurecimiento por trabajo?

La razón principal del endurecimiento por trabajo del POM es el efecto de acoplamiento del "calor" y la "fuerza", que se puede resumir de la siguiente manera:

Acumulación de calor por fricción:

POM tiene mala conductividad térmica. El calor por fricción generado durante el corte no puede disiparse rápidamente y se acumula en el punto de contacto entre la herramienta y el material.

Este aumento de temperatura localizado hace que el POM se ablande. Sin embargo, bajo la presión continua de la herramienta y el enfriamiento (ya sea natural o por aire), el material ablandado se "apaga" rápidamente, recristalizando y formando una microestructura más dura y quebradiza. Ésta es la razón principal.

Compresión y rectificado de herramientas:

Si la herramienta no está lo suficientemente afilada o la velocidad de avance es demasiado alta, los efectos de "compresión" y "arado" de la herramienta sobre el material serán mayores que los efectos de "corte".

Esta intensa deformación plástica obliga a las cadenas moleculares de POM a estar altamente orientadas en la dirección de la tensión, lo que da como resultado una disposición más regular y aumenta significativamente la dureza y resistencia de esa región.

Mala eliminación de virutas:

Durante la perforación o el roscado, si las virutas no se pueden eliminar eficazmente, se acumulan dentro del orificio, rozando constantemente contra la pared del orificio y la herramienta de corte, generando una gran cantidad de calor y rozando continuamente contra la superficie mecanizada, lo que provoca un endurecimiento severo de la pared del orificio.

Propiedades de los materiales:

POM es un plástico altamente cristalino con una dureza inherentemente alta y un cierto grado de tenacidad. Su estructura molecular lo hace propenso a endurecerse por orientación bajo tensión de corte y tracción.

Ⅲ. ¿Cómo resolver el problema del endurecimiento laboral del POM?

Las principales soluciones giran en torno a "reducir la generación de calor", "disipación oportuna del calor", "mantener el filo de la herramienta" y "optimizar los parámetros de mecanizado".

1. Selección y mantenimiento de herramientas (más críticos)

Nitidez: Se deben utilizar herramientas nuevas y extremadamente afiladas. El POM es muy sensible al desgaste de las herramientas; Incluso un ligero desgaste de la herramienta provocará inmediatamente un endurecimiento por extrusión.

Material: Se recomiendan herramientas de carburo (carburo de tungsteno). También se pueden utilizar herramientas de acero rápido (HSS), pero su filo dura menos.

Ángulos geométricos: seleccione herramientas con un ángulo de inclinación grande y bordes cortantes finamente rectificados para garantizar un corte suave y reducir la extrusión.

Recubrimientos: Ciertos recubrimientos (como los recubrimientos de diamante) pueden reducir significativamente el coeficiente de fricción y reducir la generación de calor.

2. Optimización de los parámetros de mecanizado

Alta velocidad de giro, tamaño de herramienta pequeño, avance rápido:

Alta velocidad de giro: aumentar la velocidad de corte permite que las virutas se lleven más calor de corte en lugar de transferirlo a la pieza de trabajo.

Pequeña profundidad de corte: Reduce la resistencia al corte y minimiza la deformación plástica.

Avance rápido: Evita que la herramienta roce en el mismo lugar durante demasiado tiempo. Sin embargo, la alimentación no debe ser demasiado lenta, de lo contrario se volverá "trituradora" en lugar de "cortadora", generando calor.

Evite pausas: Durante el mecanizado, especialmente taladrado y fresado, lo ideal es que la herramienta no se detenga en el interior del material, de lo contrario el calor se acumulará rápidamente provocando un endurecimiento en ese punto.

3. Enfriamiento y eliminación de virutas

Enfriamiento por aire (recomendado): Utilice aire comprimido para enfriar. Esto elimina el calor y ayuda a eliminar las virutas, evitando la fricción secundaria. Nunca utilice fluidos de corte a base de aceite, ya que la mayoría de los POM no son resistentes a los aceites minerales y pueden causar hinchazón del material o degradación del rendimiento. Si es necesario utilizar líquidos, se puede utilizar agua o alcohol, pero asegúrese de que se seque bien después del mecanizado.

Eliminación forzada de virutas: en el mecanizado y roscado de agujeros profundos, diseñe trayectorias de mecanizado que permitan que la herramienta se retraiga periódicamente para eliminar las virutas (lo que se denomina "picoteo" o "rotura de virutas").

4. Otras técnicas

Mecanizado paso a paso: para piezas que requieren alta precisión, primero se puede realizar un mecanizado de desbaste (dejando margen) para liberar algo de tensión en el material, seguido del acabado después del enfriamiento.

Selección de materiales: algunos POM modificados (como los que contienen aceite o los POM lubricados internamente) pueden mostrar ligeras mejoras en la maquinabilidad, pero el principio básico sigue siendo el mismo.

La esencia del endurecimiento por trabajo POM es la "recristalización térmica" y la "orientación del estrés". La clave para solucionar este problema radica en:

Afilado de la herramienta de corte: Un requisito previo es una herramienta de corte de metal duro extremadamente afilada.

Velocidad de operación: emplee una estrategia de alta velocidad y alto avance para reducir el tiempo de contacto.

Refrigeración por aire frecuente: una buena refrigeración por aire y una buena eliminación de virutas son esenciales para evitar la acumulación de calor.

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January 26, 2026