Полиацеталь POM: втулки, шестерни, ролики

Полиоксиметилен держит размер за счёт кристалличности и малой влагоёмкости

Полиацеталь в обиходе называют по-разному: POM, полиоксиметилен, ацеталь, а в советской и российской технической литературе чаще пишут «полиформальдегид» и «сополимеры формальдегида». Это один класс материала: длинная цепь из звеньев формальдегида, высокая доля кристаллической фазы, отсюда жёсткость, твёрдость поверхности и стабильные размеры. Литьём под давлением из гранул делают серийные шестерни и защёлки, а для ремонтных и мелкосерийных деталей берут экструдированные прутки, плиты и трубы и обрабатывают их резанием.

Выпускают два химических типа. Сополимер POM-C получают с небольшой добавкой второго мономера, гомополимер POM-H состоит только из звеньев формальдегида. На вид и на ощупь они одинаковы, но ведут себя по-разному в горячей воде, щелочной мойке и в центре толстых заготовок. Для заказчика это главный вопрос при выборе марки.

Цифры паспорта POM-C задают рамки детали

Свойства конкретной заготовки зависят от производителя, поэтому опираемся на открытый паспорт одной распространённой марки: Acetron GP / Ertacetal C от Mitsubishi Chemical Advanced Materials, лист пищевого исполнения FG от 28.09.2026. Значения сняты на сухих образцах из прутка 40–60 мм при 23 °C. Это ориентир для марок общего назначения; материал конкретной детали фиксируется в КП.

Справочные сводки часто дают для трения 0,2–0,3. Цифра зависит от метода испытания: в паспорте по заводскому методу QTM 55007 (упорная шайба по стали) стоит 0,25, по ISO 7148-2 (палец по диску, 3 МПа, 0,33 м/с) 0,30–0,45. Для расчёта нагрева сухой втулки берут верхнее значение, это запас в безопасную сторону.

Размер втулки уводит нагрев, а не вода

По паспортам того же производителя POM-C при насыщении в воде 23 °C набирает 0,8 % по массе, за сутки 0,24 %. Полиамид 6 (Ertalon 6 SA) за сутки набирает 1,28 %, при насыщении 9 %. Литой капролон по порядку величины ближе к полиамиду, чем к полиацеталю. Поэтому полиамидную втулку, которая стоит на мойке, конструктор рассчитывает с запасом на набухание, а у POM этот запас почти не нужен.

С температурой картина обратная. Пример: втулка с внутренним диаметром 40 мм работает при 60 °C, монтируют её при 20 °C. Свободный диаметр POM-C вырастет на 40 × 0,000110 × 40 ≈ 0,18 мм, стальной вал на 40 × 0,000012 × 40 ≈ 0,02 мм. Если втулка запрессована в стальной корпус, наружу ей расти некуда, и прирост уходит внутрь, сокращая зазор. Значит, монтажный зазор назначают от рабочей температуры: к рабочему зазору прибавляют тепловой запас около 0,15 мм на такой диаметр и такой перепад.

Отсюда простое правило подбора. Влажный узел при комнатной температуре: POM даёт точную посадку без запаса на воду. Сухой горячий узел около +80…+100 °C: преимущество полиацеталя перед капролоном уменьшается, и решает уже нагрузка, длина втулки и отвод тепла. Как считают зазор с поправкой на воду, показано на примере втулок из капролона; для POM в этом расчёте меняется только коэффициент набухания.

Сополимер и гомополимер расходятся по мойке и толстым сечениям

POM-C по описанию производителя заготовок не имеет пористости в центре прутка, лучше переносит гидролиз, сильные щёлочи и термоокислительное старение. Гомополимер POM-H жёстче, прочнее и немного твёрже, лучше держит длительную нагрузку и ползучесть, плавится примерно на 10 °C выше. Зато в толстых прутках гомополимера бывает осевая пористость, и при расточке крупной втулки она выходит на рабочую поверхность.

Чем POM-C отличается от POM-H для деталей машин?

Полиацеталь POM-C выбирают для деталей, которые моют горячей водой и щелочными средствами, и для толстостенных втулок из прутков большого диаметра, где важна плотная середина. Полиацеталь POM-H выбирают для нагруженных шестерён, кулачков и защёлок в сухой среде, где нужен максимум жёсткости и стойкости к ползучести. Если среда и нагрузка неизвестны, по умолчанию берут сополимер.

Шестерня и втулка из POM работают без смазки до своего предела PV

Полиацеталь хорошо скользит по стали и почти не изнашивает вал, поэтому из него точат втулки, вкладыши, ползуны и направляющие без подачи смазки. Граница работы сухой втулки определяется произведением давления на скорость. По паспорту POM-C предел 0,16 МПа·м/с при 0,1 м/с и 0,1 МПа·м/с при 1 м/с. Пример: втулка Ø30 длиной 30 мм под радиальной нагрузкой 900 Н даёт давление 900 / (30 × 30) = 1 МПа; при 1 м/с PV равно 1 МПа·м/с, это в десять раз выше предела, и сухая втулка перегреется. При той же нагрузке и 0,1 м/с PV 0,1, деталь укладывается в паспорт.

У шестерён из POM преимущество перед полиамидными в том, что зацепление не «садится» после влажной смены и межосевое расстояние держится. Малый модуль, умеренный момент и отсутствие ударов дают полиацеталю тихую и долгую работу в приводах дозаторов, упаковочных машин, конвейеров. При ударной нагрузке и крупном модуле чаще выигрывает полиамид, и это сравнение подробно сделано для шестерён из капролона.

Пищевые ролики и направляющие из POM выбирают по цвету и документам

Пищевые марки полиацеталя выпускают в белом, чёрном и синем цвете. Синий выбирают на линиях, где осколок детали надо увидеть в продукте; для линий с металлодетектором есть металлодетектируемые марки. Паспорт пищевого POM-C ссылается на соответствие состава FDA 21 CFR 177.2470 и регламенту ЕС 10/2011. Для предприятия в ЕАЭС этого мало: пригодность материала к контакту с продуктом обычно подтверждают протоколом испытаний на миграцию или экспертным заключением о соответствии Единым санитарным требованиям (Решение Комиссии Таможенного союза № 299), а машину целиком подтверждают по ТР ТС 010/2011. Какой документ нужен на деталь линии, решает служба качества или технолог.

Ролики, звёздочки, шнеки дозаторов, поршни наполнителей и направляющие цепей из POM-C моют горячей водой и щелочными средствами; кислотные средства и хлорсодержащие дезинфектанты на полиацеталь действуют хуже. На такие линии идут уплотнения и детали для пищевого оборудования.

Кислоты, окислители и пламя выводят POM из строя

Полиацеталь стоек к маслам, топливам, большинству растворителей и слабым щелочам. Сильные кислоты, хлор и окислители разрушают цепь: деталь белеет, покрывается трещинами и крошится. Гомополимер вдобавок хуже переносит горячую воду и щёлочь. На солнце неокрашенный POM без УФ-стабилизатора стареет, чёрные марки с сажей держат свет лучше.

Можно ли ставить полиацеталь POM в горячую воду?

Полиацеталь POM-C выдерживает горячую воду мойки до +80…+85 °C, если деталь не нагружена у предела прочности; это ориентир для марок общего назначения. Постоянная работа в горячей воде выше этой границы и в паре ускоряет гидролиз, деталь теряет прочность. Гомополимер POM-H в горячей воде стареет быстрее сополимера. Для горячих сред смотрят фторопласт, PEEK или PPS.

При нагреве выше температуры плавления, перегреве инструмента и горении полиацеталь выделяет формальдегид. Поэтому деталь из POM не ставят в зону открытого огня и сварки, а участок обработки проветривают. Если среда в узле кислая или окислительная, вопрос решает таблица стойкости и техоценка, и чаще ответом становится фторопласт: при сравнении капролона и фторопласта для втулок полиацеталь встаёт между ними и по жёсткости, и по химии.

Мехобработка POM требует острого инструмента и разгрузки толстых заготовок

POM режется чисто: стружка сходит лентой, не налипает на резец, поверхность получается гладкой без полировки. Охлаждение здесь работает на точность: нагретая деталь после остывания уходит по размеру, поэтому чистовой проход делают после выравнивания температуры. Тонкие стенки и длинные валики из прутка после снятия большого объёма могут повести, их обрабатывают в два установа с паузой.

Детали из полиацеталя изготавливают на участке механической обработки из прутков, плит и труб без оснастки, поэтому единичная втулка или партия из десяти шестерён не требует формы. Для серий в тысячи штук имеет смысл литьё под давлением, но тогда в КП появляется пресс-форма и её срок.

Деталь без маркировки сначала идентифицируют. По массе и плотности POM отличается от капролона, по твёрдости от фторопласта, а общий порядок проверки неизвестного материала по образцу похож на тот, что применяют для определения вида резины без лаборатории: сначала то, что видно и измеряется, потом пробы.

Карточка детали из POM делает повтор копией первой партии

Втулки и шестерни из полиацеталя заказывают повторно годами, и через год никто не помнит, был это POM-C или POM-H, из какого прутка точили и при какой температуре задавали зазор. Поэтому на деталь заводят карточку. В ней марка с типом сополимера и пищевым исполнением, цвет и документы на материал, размер заготовки, номер ревизии чертежа, монтажный зазор с температурой, при которой он посчитан, и размеры, которые принимают при каждой партии.

Вторая половина карточки относится к планированию. Если втулка ролика меняется раз в полгода на 40 роликах, в карточке записывают расход 80 штук в год и интервал, и следующую партию запускают к плановому ремонту. Деталь получает артикул вида P-000123, и повторный заказ по артикулу повторяет марку, заготовку и допуски без нового согласования.

Отклонения тоже пишут в карточку. Если на второй партии поменяли марку, цвет или поставщика прутка, это фиксируют до запуска: так при износе видно, с какой партии изменилось поведение детали.

Запрос на деталь из POM закрывается одним ответом при шести сведениях

Для расчёта нужен чертёж или образец, среда и её температура, характер нагрузки и скорость скольжения, требование к пищевому контакту, количество сейчас и расход в год. Шестой пункт касается сопряжённых деталей: диаметр и материал вала, посадка в корпус. Без них зазор назначают по предположению, и такое предположение в КП подписывают отдельной строкой. Детали из инженерных пластиков мы изготавливаем по чертежу, эскизу, фото или образцу; материал по образцу без маркировки предложим с объяснением, на чём основан выбор.

Если в узле сильная кислота, хлор, температура выше +100 °C или деталь стоит в медицинском изделии, полиацеталь не предлагают без отдельной проверки, и разговор начинается с другого материала.

Нормы приведены по состоянию на октябрь 2026 года. Данные о материалах — ориентир для марок общего назначения; материал, размеры и допуски для вашего узла фиксируются в КП после технической оценки.