Delrin est un acétal de DuPont qui s'usine en douceur, crée peu de friction et conserve sa forme pendant la coupe.
Les propriétés mécaniques exceptionnelles du Delrin, sa facilité d'usinage et sa grande stabilité dimensionnelle en ont fait l'une des matières plastiques les plus reconnues et les plus vénérées du marché actuel. L'usinage CNC du Delrin est idéal pour les travaux où les pièces en plastique doivent rester à la bonne taille et se détacher proprement de la machine.
Cet article explique ce qu'est le Delrin, comment il se comporte pendant l'usinage CNC et où il est couramment utilisé. Il compare également le Delrin avec d'autres plastiques techniques et donne des suggestions pratiques de conception.
Qu'est-ce que le Delrin ?
Le Delrin est un thermoplastique rigide et semi-cristallin qui reste dimensionnellement stable. Le matériau absorbe à peine l'humidité, de sorte que les pièces ne gonflent pas en cas de changement d'humidité. De plus, sa structure moléculaire lui confère une résistance que les plastiques ordinaires ne peuvent égaler.
Propriétés du Delrin pour l'usinage CNC
Le Delrin forme des copeaux nets et bien délimités qui s'envolent sans effort, ce qui permet des coupes nettes, des tolérances très serrées, et des surfaces parfaitement lisses avec de très petites bavures. Voici ce qui permet au Delrin de fonctionner pour la CNC :
- Haute résistance et rigidité : La résistance à la traction du Delrin peut même être comparée à celle de certains métaux. C'est pourquoi il est capable de servir de composant à usage intensif.
- Faible friction et haute résistance à l'usure : Le Delrin a un coefficient de frottement extrêmement faible et les caractéristiques d'usure de ce plastique sont inégalées. C'est l'une des options les plus appropriées pour la fabrication d'engrenages, de roulements, de coussinets et d'autres pièces en mouvement, où l'autolubrification est nécessaire.
- Stabilité dimensionnelle : Le Delrin n'absorbe pratiquement pas l'eau et son coefficient de dilatation thermique est inférieur à celui de nombreux autres types de plastique. Par conséquent, même dans des conditions changeantes, les pièces conservent leur forme et leur taille, ce qui est très important pour les pièces nécessitant une grande précision.
- Bonne résistance chimique : Le Delrin présente une résistance à une variété de composés organiques, parmi lesquels de nombreux solvants, carburants et huiles.
- Résistance au fluage : Il résiste à l'écoulement à froid ou à la déformation sous une charge soutenue dans le temps, ce qui est une propriété très importante pour les composants soumis à des contraintes permanentes.
- Résistance à la fatigue : Le Delrin conserve ses propriétés mécaniques même sous des contraintes répétitives, il peut donc être utilisé pour des pièces soumises à des charges cycliques.
Limites de l'usinage CNC du Delrin
Comme tout autre matériel, Le Delrin a ses propres défauts.
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Le matériau Delrin se ramollit à 82°C (180°F), En d'autres termes, des températures supérieures à ce seuil entraîneraient une dégradation des propriétés.
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Acides, bases et oxydants forts peuvent facilement attaquer le matériau Delrin. Le Programme international sur la sécurité chimique (PISSC) confirme cela, ce qui signifie que le Delrin ne peut pas être idéal pour les traitements chimiques et certaines méthodes de stérilisation médicale.
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Les pièces usinées en Delrin sont pas convient pour une utilisation en extérieur, Le Delrin n'est pas stabilisé aux UV, ce qui se traduit par un farinage, des changements de couleur et une fragilité. Bien sûr, il existe des versions de Delrin stabilisées aux UV, mais elles coûtent plus cher et ne sont toujours pas à la hauteur du copolymère d'acétal ou du polycarbonate stabilisé aux UV.
Delrin (POM) et autres plastiques techniques pour l'usinage CNC
Delrin (Homopolymère POM) est couramment comparée à d'autres plastiques techniques comme le PTFE (Teflon) et le copolymère d'acétal. Ces trois matériaux sont largement utilisés dans les Usinage CNC, mais ils varient considérablement en termes de résistance, de propriétés de frottement et de stabilité dimensionnelle.
Delrin vs PTFE (Teflon)
PTFE (Téflon) a la friction la plus faible et est très résistant aux produits chimiques, mais en termes de mécanique, il est très faible comparé au Delrin. Il se déforme très facilement sous l'effet d'une charge et ses dimensions sont assez instables, ce qui ne permet pas de l'utiliser pour des pièces structurelles nécessitant une grande précision.
En revanche, le Delrin présente une rigidité beaucoup plus élevée, une meilleure résistance à l'usure et peut être usiné avec des tolérances plus serrées. Il est préférable d'usiner le Delrin si l'on veut des pièces mécaniques qui supportent une charge et qui sont d'une grande précision.
Delrin vs Acétal (Copolymère POM)
Ces deux matériaux appartiennent à la famille des POM. Le delrin est un homopolymère, tandis que l'acétal est un copolymère dans la plupart des cas.
Le Delrin est le plus souvent le matériau qui présente la plus grande solidité, la plus grande rigidité et la plus grande résistance à la fatigue ; le copolymère acétal est celui qui présente la meilleure résistance chimique et qui peut donc être utilisé dans des environnements très difficiles et à des températures élevées.
Dans le domaine de l'usinage CNC, le choix se porte sur le Delrin lorsqu'il s'agit de des pièces mécaniques très précises. L'acétal est l'un des matériaux les plus utilisés dans les situations d'agressivité chimique ou de fortes variations de température.
Tableau de comparaison : Delrin vs PTFE vs Acétal (POM-C)
| Propriété | Delrin (POM-H) | PTFE (Téflon) | Acétal (POM-C) |
|---|---|---|---|
| Résistance mécanique | Rigidité et résistance élevées | Très faible résistance | Résistance modérée |
| Coefficient de friction | Faible | Extrêmement bas (le meilleur) | Faible |
| Résistance à l'usure | Excellent | Modéré | Bon |
| Stabilité dimensionnelle | Excellent | Médiocre (fluage élevé) | Très bon |
| Résistance chimique | Bon | Remarquable | Excellent |
| Stabilité thermique | Jusqu'à ~120°C | Très élevé | Meilleure stabilité à long terme |
| Usinabilité | Excellent | Difficile (doux) | Excellent |
| Absorption de l'humidité | Très faible | Proche de zéro | Très faible |
| Coût | Moyen | Haut | Moins élevé que le Delrin |
| Utilisation typique | Pièces mécaniques de précision | Joints, systèmes chimiques | Composants pour le traitement des fluides |
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Le Delrin est le mieux adapté aux applications de précision, de rigidité et de résistance à l'usure dans le cadre de l'usinage CNC.
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Lorsque les matériaux doivent résister à des produits chimiques agressifs ou glisser sans presque aucune résistance, le PTFE prend la tête.
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Le copolymère acétal est préféré lorsque la stabilité chimique et la résistance thermique sont plus importantes que la résistance mécanique maximale.
Fonctionnement de l'usinage CNC du Delrin et conseils
Le Delrin existe sous forme de pièces massives, de barres extrudées ou d'ébauches moulées dans les magasins. Mais lorsque vous devez usiner des pièces utiles, celles-ci doivent être soumises à diverses opérations. Opérations d'usinage CNC, y compris le tournage, le perçage et le fraisage.
Principes généraux de l'usinage CNC du Delrin
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Outillage tranchant : L'usinage du Delrin nécessite l'utilisation d'outils très tranchants en acier rapide (HSS) ou en carbure. Outils spécialement conçus pour les matières plastiques (par exemple, angles de coupe plus élevés, angles de dépouille plus importants, goujures polies) sont les plus efficaces pour empêcher l'adhérence des copeaux et améliorer la finition de la surface.
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Paramètres de coupe optimisés : En règle générale, l'usinage CNC du Delrin nécessite des vitesses de broche relativement élevées et des vitesses d'avance agressives pour produire des copeaux bien formés et facilement évacués. Privilégiez l'enlèvement rapide de matière afin de minimiser le transfert de chaleur vers la pièce à usiner.
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Gestion efficace des copeaux : L'usinage du Delrin produit généralement des copeaux continus et hélicoïdaux. Veillez à ce qu'il y ait suffisamment d'espace pour l'évacuation des copeaux et utilisez des jets d'air ou des systèmes d'aspiration pour nettoyer les copeaux de la zone de coupe. Cela évitera les reprises de coupe, le frottement de l'outil et les dommages à la surface.
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Maintien de la main d'œuvre & Fixation: Trouvez la meilleure façon de serrer la pièce pour éviter les vibrations et les déformations. N'utilisez pas de forces de serrage trop importantes qui pourraient déformer la pièce, surtout si elle a des parois minces, et veillez à ce qu'elle soit suffisamment soutenue pour éviter le broutage.
Voici comment fonctionne chaque processus et quelles sont les meilleures pratiques :
Fraisage du Delrin
Fraisage CNC s'attaque aux poches, aux fentes, aux contours et, fondamentalement, à toute caractéristique en 3D. Ainsi, qu'il s'agisse d'engrenages, de boîtiers ou de supports, lorsque tout doit être réalisé en une seule fois, le fraisage permet d'obtenir les résultats escomptés.
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Cette technique utilise des fraises en carbure à deux ou trois goujures.
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Pour un fraisage CNC efficace du Delrin, réglez la vitesse de la broche entre 8 000 et 15 000 tr/min, en fonction de la taille et de la profondeur de la fraise.
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Taux d'alimentation doit se situer entre 0,003 et 0,008 pouce par dent afin d'arracher le matériau sans créer de chaleur excessive.
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Pour la qualité de la finition, préférez le fraisage en avalant au fraisage conventionnel. En effet, dans le cas du fraisage en avalant, la fraise frappe à l'épaisseur maximale, puis se rétrécit, ce qui signifie qu'il y a moins de déviation et d'arrachement.
Tournage du Delrin
Le tournage CNC fait tourner votre pièce en Delrin tandis que l'outil reste en place. C'est ainsi que, Tours CNC fabriquer des arbres, des douilles, des manchons et des rouleaux de différents diamètres, rainures et filets sans déplacer la pièce.
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Pour cette technique, il convient d'utiliser des outils en acier rapide ou en carbure avec des angles de coupe compris entre 0 et 10 degrés et des angles de dépouille d'environ 6 à 8 degrés.
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Les vitesses de coupe peuvent aller de 500 à 1 200 pieds de surface par minute, tandis que les vitesses d'avance de 0,005 à 0,020 pouce par tour sont acceptables.
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Bien que le filetage fonctionne parfaitement pour les fixations et le contrôle des mouvements, le matériau Delrin fléchit lorsque l'outil exerce une pression sur lui. Dans ce cas, il convient d'utiliser un outil à point unique pour obtenir des filetages précis.
Perçage en Delrin
Perçage CNC semble facile jusqu'à ce que vous commenciez à voir des bavures à l'entrée, des déformations à la sortie ou des trous sous-dimensionnés à cause du retour élastique. Vous devez donc commencer par choisir le bon foret pour vos pièces.
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Une perceuse hélicoïdale standard à 118 degrés peut être utilisée pour les travaux quotidiens. Mais pour de meilleurs résultats, un foret rectifié à 90 degrés avec des goujures polies permet de couper plus proprement et de dégager les copeaux plus rapidement.
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Lorsque la profondeur du trou dépasse trois fois le diamètre, le perçage à l'emporte-pièce permet d'économiser de l'argent. La perceuse recule régulièrement pour dégager les copeaux.
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Notez que le Delrin se rétracte après le perçage, ce qui fait que les trous finissent par être de 0,001 à 0,003 pouces plus petits que la taille de votre perçage. Il convient donc d'opter pour une taille légèrement supérieure ou réduite à la dimension finale.
Applications de l'usinage CNC du Delrin
L'usinage CNC du Delrin vous permet d'obtenir des pièces qui fonctionnent dans de nombreux secteurs où la précision est importante. Les applications les plus courantes sont les suivantes
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Médical: Le Delrin est largement utilisé pour les poignées chirurgicales, les boîtiers de pompe et les systèmes d'administration de médicaments. En effet, il reste dimensionnellement stable pendant la stérilisation et répond aux normes de biocompatibilité USP Class VI.
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Aérospatiale: Le Delrin maintient les tolérances en altitude tout en réduisant le poids des équipements du cockpit et de la cabine. C'est pourquoi il est utile pour la fabrication d'aménagements intérieurs, de tableaux de bord et de supports structurels.
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Automobile : Les pièces du circuit de carburant, les lève-vitres, les serrures de porte et les mécanismes de siège bénéficient de la surface autolubrifiante du Delrin. Ainsi, les pièces mobiles n'ont pas besoin d'être graissées, ce qui réduit l'entretien et empêche la contamination du système d'alimentation en carburant.
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Machines industrielles : Les guides de chaîne, les bandes d'usure et les mécanismes de positionnement des systèmes de convoyage utilisent la faible friction du Delrin pour réduire la consommation d'énergie. Cela signifie qu'il n'y a pas besoin de lubrification, et donc pas de contamination dans les lignes de transformation des aliments.
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Électronique grand public : Les mécanismes des caméras, les rouleaux des imprimantes et les boîtiers des appareils nécessitent des tolérances serrées et une stabilité dimensionnelle.
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Manipulation des fluides : Les corps de vanne, les roues de pompe et les raccords en Delrin résistent à la plupart des produits chimiques tout en supportant la pression sans fluage. De plus, la faible friction réduit l'usure de la pompe et les filetages usinés assurent l'étanchéité sans corrosion.
Conclusion
Le Delrin, également connu sous le nom de polyoxyméthylène (POM), Le Delrin offre un meilleur équilibre entre les performances, l'usinabilité et le coût que la plupart des plastiques techniques. En outre, l'usinage CNC du Delrin est économiquement viable, avec des temps de cycle rapides, une longue durée de vie des outils et de bons états de surface.
Le secret pour tirer le meilleur parti du Delrin est de savoir où il excelle et où il n'excelle pas. Par exemple, c'est un choix idéal pour les applications aérospatiales, automobiles et médicales qui nécessitent un faible frottement et une température normale. En revanche, pour les applications à haute température et à forte teneur en produits chimiques, vous pouvez envisager d'autres matériaux comme le PEEK.
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FAQ
Le Delrin est-il identique à l'acétal pour l'usinage CNC ?
Delrin est la marque de DuPont pour l'acétal homopolymère (POM-H), tandis que l'acétal comprend à la fois l'homopolymère et le copolymère. Ils s'usinent de manière similaire, mais l'homopolymère présente de meilleures propriétés mécaniques et un frottement plus faible. Le copolymère offre une meilleure résistance chimique et une meilleure stabilité dimensionnelle dans des conditions humides.
Quelles sont les vitesses de coupe et les vitesses d'avance les plus efficaces pour le Delrin ?
Les vitesses de coupe et les avances de la CNC Delrin varient en fonction de la technique d'usinage, de l'outillage et de l'évacuation des copeaux. Par exemple, le fraisage du Delrin peut fonctionner avec des vitesses d'avance de 8 000 à 15 000 tours/minute et des avances de 0,003 à 0,008 IPT. En revanche, les vitesses de coupe en tournage vont de 500 à 1 200 SFM et les avances de 0,005 à 0,020 IPR. Enfin, le perçage du Delrin donne de meilleurs résultats à une vitesse de 200 à 500 SFM.
Le Delrin peut-il être usiné avec des tolérances serrées ?
Oui, avec une fixation, un outillage et une technique appropriés, il est possible d'obtenir une précision de ±0,002 pouce. En effet, la faible absorption d'humidité et la stabilité thermique du Delrin permettent de conserver des dimensions constantes.
Le Delrin nécessite-t-il un liquide de refroidissement lors de l'usinage CNC ?
En général, non. Une faible conductivité thermique et une bonne formation des copeaux n'en ont pas besoin. Au lieu de cela, l'air comprimé pour le dégagement des copeaux fonctionne bien, tandis qu'un léger brouillard de liquide de refroidissement est utile pour l'ébauche à grande vitesse ou les parois minces où la chaleur affecte les dimensions.
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