POM (polyoxyméthylène, également connu sous le nom d'acétal/détrin) et Nylon (polyamide/PA) sont deux des plastiques techniques les plus courants pour les pièces usinées par CNC. Ils s'usinent bien et offrent une bonne résistance à l'usure, mais ils diffèrent en termes de finition de surface, d'absorption de l'humidité et de stabilité dimensionnelle, de rigidité/précision, de résistance aux chocs et d'homogénéité à long terme. Le choix d'un mauvais matériau peut entraîner une dérive des tolérances, un collage, du bruit, une usure prématurée ou des retouches. Ce guide compare les pièces CNC en POM et en nylon et présente des conseils d'usinage, des critères de sélection et des matériaux alternatifs.
Comparaison rapide : Pièces CNC en POM ou en Nylon
Cette section est conçue pour des décisions rapides : si vous avez besoin de "plus de stabilité et de précision" ou de "plus de solidité et de résistance aux chocs", ces critères vous orientent généralement dans la bonne direction. Les sections suivantes expliquent les implications techniques et les considérations relatives à l'usinage.
| Catégorie | Pièces POM CNC (POM-C / POM-H) | Pièces CNC en nylon (PA6 / PA66 / PA12 / MC / GF, etc.) |
|---|---|---|
| Aspect et sensation | Couleur plus uniforme (généralement blanc/noir) ; toucher plus dur et plus lisse ; finition de surface élevée après la coupe. | La couleur varie selon le grade (blanc cassé/beige/noir) ; sensation plus dure ; plus susceptible d'être cordée/ébarbée. |
| Stabilité à l'humidité et stabilité dimensionnelle | Très faible absorption d'eau ; dimensions plus stables en cas de changements d'humidité | Absorption d'eau plus importante (surtout PA6/PA66) ; l'humidité peut entraîner une dérive de la taille. |
| Rigidité et maintien de la précision | Plus grande rigidité, moins de rebond ; idéal pour les tolérances serrées | Ténacité élevée mais plus élastique ; nécessite une compensation de la tolérance/conception pour les ajustements de précision. |
| Comportement à l'usure et au frottement | Frottement stable, courbe d'usure prévisible ; idéal pour les paires de glissement de précision | Également résistant à l'usure ; plus fort dans les conditions de faible vitesse, de charge lourde et d'impact |
| Résistance aux chocs | Moyen ; "dur et stable" | Élevée ; "robuste et résistante aux chocs". |
| Usinage CNC | Facile à mettre en œuvre ; bonne homogénéité des lots | Usinable mais plus sensible à la déformation/à l'humidité ; le contrôle du processus est plus critique. |
| Points forts typiques | Engrenages, bagues, blocs de positionnement, glissières de précision | Poulies, blocs de guidage, tampons, protections contre les chocs, pièces de support résistantes |
Aspect et comportement en surface
L'apparence n'est pas seulement cosmétique - elle affecte la sensation de frottement, l'ajustement de l'assemblage, la propreté et la façon dont les clients perçoivent la précisionqui est souvent un point clé dans les appels d'offres.
- Cohérence des couleurs et stabilité visuelle
Le POM est généralement produit en blanc/noir avec une grande uniformité de couleur, ce qui donne un aspect de "pièce de précision" propre après l'usinage. L'aspect du nylon varie davantage en fonction de la qualité, de l'état d'humidité et du lot, de sorte que la spécification de la qualité et le contrôle de l'humidité améliorent l'uniformité pour les pièces dont l'aspect est critique. - Finition de la surface et caractère de la marque d'outil
Le POM obtient généralement une finition plus lisse avec des marques d'outil plus fines, ce qui le rend approprié pour les surfaces d'accouplement fonctionnelles ou les surfaces visibles. Le nylon peut présenter un léger filage ou un flou sur les arêtes ; la finition nécessite un outillage plus tranchant, une évacuation stable des copeaux et des paramètres de coupe optimisés afin de réduire les rayures secondaires dues aux copeaux filandreux. - Sensation tactile et douceur du glissement
Le POM est dur et lisse, avec un comportement de glissement net, ce qui permet de maintenir un frottement constant. Le nylon est plus souple et peut amortir les vibrations et les bruits, mais les changements dimensionnels dus à l'humidité doivent être évalués dans les assemblages à dégagement serré.
Comparaison des propriétés physiques de la base
Les propriétés physiques déterminent les limites de stabilité dans des environnements réels, en particulier absorption d'eau, densité et comportement thermiquequi influencent fortement les tolérances à long terme et les jeux de fonctionnement.
| Propriété physique | POM (typique) | Nylon/PA (typique) | Signification de l'ingénierie |
|---|---|---|---|
| Densité (g/cm³) | 1.40-1.43 | 1,12-1,15 (PA6/66) | Le nylon est plus léger, ce qui est utile pour les assemblages dynamiques et la réduction de l'inertie. |
| Absorption d'eau (24h) | ≤0.2% | 1,2%-2,5% (PA6/66) | Le nylon est plus sensible à l'humidité - les ajustements de précision doivent être compensés. |
| Tendance à la dilatation thermique (relative) | Plus bas et plus stable | Plus élevée et affectée par l'humidité | Le POM est plus facile à contrôler en ce qui concerne la tolérance aux changements de température et d'humidité. |
| Température de service continu (commune) | -40 à 100°C | -30 à 120°C (en fonction du grade) | La capacité thermique dépend de la qualité spécifique du PA et des modifications |
Comparaison des propriétés mécaniques de base
Les propriétés mécaniques déterminent la capacité de charge, la déformation et le risque de défaillance en cas d'impact. Pour l'évaluation technique, il faut tenir compte des éléments suivants résistance + module ensemble plutôt que la force seule.
| Propriété mécanique | POM (typique) | Nylon/PA (typique) | Signification de l'ingénierie |
|---|---|---|---|
| Résistance à la traction (MPa) | 60-75 | 70-90 (souvent plus élevé pour le PA66) | Le nylon n'est pas nécessairement plus faible, mais ses performances dépendent davantage de l'humidité et de la qualité. |
| Module d'élasticité (MPa) | 2800-3200 | 2000-3000 | Le POM est plus rigide - meilleur pour les structures à tolérance serrée et à rigidité critique. |
| Impact performance (qualitatif) | Moyen | Haut | Le nylon est préféré pour les pièces de protection contre les chocs, les vibrations et les impacts. |
| Stabilité à l'usure/au frottement | Élevée et prévisible | Élevée mais plus dépendante des conditions | Les paires de glissières de précision privilégient souvent le POM |
Grades et familles modifiés : Options POM ou Nylon
Les grades et les modifications peuvent changer radicalement l'usure, la rigidité, les performances ESD, la résistance à la chaleur et la stabilité dimensionnelle. Dans de nombreux projets, le choix du bon grade est plus efficace que le changement du polymère de base.
Note : Les données sont des fourchettes typiques pour des grades industriels courants ; la marque, la formulation et la charge % peuvent varier de manière significative.
Grades modifiés de POM : Aspect, données physiques et mécaniques
| Type de POM | Aspect typique | Densité g/cm³ | Traction MPa | Coef. de friction (sec) | Temp. continue °C |
|---|---|---|---|---|---|
| POM standard (POM-C / POM-H) | Principalement blanc/noir ; couleur uniforme ; surface usinée lisse | 1.40-1.43 | 60-75 | 0.20-0.35 | -40 à 100 |
| POM modifié contre l'usure (PTFE/silicone) | Souvent blanc/gris ; sensation plus "glissante". | 1.42-1.46 | 55-70 | 0.12-0.25 | -40 à 100 |
| GF-POM (Fibre de verre 10-30%) | Foncé/noir ; plus mat ; texture des fibres visible | 1.48-1.60 | 80-110 | 0.25-0.45 | -40 à 110 |
| ESD/Anti-Static POM | Généralement noir ; mat ; sensation plus dure | 1.42-1.55 | 55-80 | 0.20-0.40 | -40 à 100 |
| POM conducteur (rempli de carbone) | Noir ; mat ; peut sembler légèrement granuleux | 1.45-1.60 | 55-85 | 0.20-0.45 | -40 à 100 |
Note complémentaire (à conserver) :
Le POM modifié contre l'usure échange généralement une légère baisse de résistance contre un frottement plus faible et une durée de vie plus longue. Le GF-POM augmente considérablement la rigidité/résistance mais réduit la ténacité et accélère l'usure des outils. Le POM ESD/conducteur nécessite une vérification de la résistivité de la surface et des performances mécaniques pour l'application réelle.
Familles et modifications de Nylon/PA
| Type de nylon | Apparence | Densité g/cm³ | Abs. d'eau 24h | Traction MPa | Coef. de friction (sec) | Temp. continue °C |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PA6 | Blanc cassé/beige/noir ; plus susceptible d'être cordé | 1.12-1.14 | 1,5-2,5% | 60-80 | 0.25-0.40 | De -30 à 100 |
| PA66 | Blanc cassé/noir ; "plus dur" que le PA6 | 1.13-1.15 | 1.2-2.0% | 70-90 | 0.25-0.40 | De -30 à 120 |
| PA12 | Blanc cassé avec une légère translucidité ; aspect stable | 1.01-1.04 | 0,3-0,8% | 45-60 | 0.25-0.40 | -40 à 110 |
| MC Nylon (nylon moulé / remplissage d'huile en option) | Beige/vert/noir ; commun pour les parties épaisses ; surface plus fine | 1.13-1.16 | 0,8-2,0% | 70-90 | 0.15-0.30 | De -30 à 110 |
| GF Nylon (PA6-GF/PA66-GF) | Foncé/noir ; mat ; texture fibreuse | 1.35-1.45 | 0,7-1,5% | 120-200 | 0.30-0.50 | -30 à 150 |
Note complémentaire (à conserver) :
L'absorption d'eau du PA6/PA66 affecte les dimensions et le comportement mécanique. Le PA12 offre une meilleure stabilité dimensionnelle. Le nylon MC excelle dans les applications d'usure à faible vitesse et à forte charge. Le nylon GF améliore la rigidité/résistance mais réduit la résistance aux chocs et nécessite un outillage et une conception des rayons d'angle soignés.
Composants typiques : Ce pour quoi chaque matériau est couramment utilisé
Cette section clarifie la correspondance "matériau-charge-fonction" afin que les lecteurs puissent rapidement affecter leurs pièces à la bonne famille de plastique.
Pièces CNC en POM : Composants communs et pourquoi
Les principaux atouts de la POM sont les suivants faible absorption d'eau, stabilité dimensionnelle, friction stable et rigidité élevéeIl est donc fréquemment utilisé pour les ajustements de précision et les pièces d'entraînement.
- Engrenages de précision / engrenages de petit module
La rigidité élevée permet de maintenir la précision de l'engrènement, de réduire le bruit et d'améliorer la cohérence à long terme dans les transmissions de charges légères à moyennes. - Bagues / douilles / sièges de paliers lisses
Des jeux stables réduisent le risque de collage ou de dérive dans le cadre d'un fonctionnement à long terme, en particulier en cas de variation de l'humidité. - Blocs de positionnement / butées dures / pièces de référence de fixation
La faible dérive dimensionnelle permet un positionnement répétable et réduit la fréquence d'étalonnage. - Coulisseaux de précision / blocs de guidage
Un comportement d'usure prévisible est bénéfique pour les mécanismes linéaires sensibles à la constance et à la répétabilité des mouvements.
Pièces CNC en nylon : Composants communs et pourquoi
Les principaux atouts de Nylon sont les suivants ténacité, résistance aux chocs, amortissement des vibrations et réduction du bruitIl convient donc pour les pièces d'usure à faible vitesse et à forte charge.
- Poulies / rouleaux / roues de guidage
Une grande robustesse et un faible niveau sonore conviennent aux systèmes de transport, de guidage et aux systèmes de démarrage et d'arrêt fréquents. - Blocs de guidage / patins d'usure
Bonne fiabilité en cas de frottement à faible vitesse et à forte charge, en particulier dans les équipements sensibles au bruit. - Protections contre les chocs / tampons / couvercles de protection
Moins fragile sous l'effet des chocs, il augmente la marge de sécurité contre les erreurs de manipulation ou les chocs accidentels. - Pièces de support pour les assemblages de précision moyenne
Lorsque des tolérances très étroites ne sont pas requises, le nylon offre une capacité de charge rentable avec une meilleure ténacité.
Problèmes courants liés à l'usinage CNC et solutions pratiques (Symptôme-Cause-Solution)
Les problèmes d'usinage ont une incidence directe sur le rendement et les délais. Les risques courants et les contre-mesures réalisables pour chaque matériau sont présentés ci-dessous.
Usinage CNC du POM: Problèmes et corrections
Le POM s'usine généralement de manière propre et cohérente, mais les parois minces et l'accumulation de chaleur nécessitent toujours un contrôle.
- Symptôme : chaleur localisée entraînant une légère fonte/des bords brillants
Souvent causé par une vitesse de surface excessive, des outils émoussés ou une mauvaise évacuation des copeaux. Réduire la vitesse de la surface, utiliser des outils affûtés à freinage positif, améliorer la rupture/évacuation des copeaux et appliquer un refroidissement par air ou par brouillard si nécessaire. - Symptôme : déformation de la paroi mince ou retour élastique après serrage
Généralement due à une force de serrage excessive ou à des coupes agressives. Utiliser des mâchoires et des montages souples avec un support réparti, réduire la force de serrage, utiliser plusieurs passes légères et laisser une marge de finition pour le dimensionnement final. - Symptôme : bavures affectant l'assemblage
Cela est souvent dû à l'usure de l'outil ou à une mauvaise adaptation de l'alimentation. Maintenir les outils affûtés, optimiser la direction de l'avance/du parcours de l'outil et définir les normes de chanfreinage/d'ébavurage dans les dessins ou les documents de processus.
Usinage CNC du nylon: Problèmes et corrections
Les principaux défis de Nylon sont les suivants ténacité + absorption de l'humiditéqui entraînent l'enchaînement, la déformation et la dérive dimensionnelle.
- Symptôme : copeaux filandreux, bords flous, bavures
La ténacité permet aux copeaux de ne pas se briser. Utilisez des outils plus tranchants et une géométrie de brise-copeaux, augmentez l'avance et réduisez la vitesse pour favoriser la rupture des copeaux, et optimisez l'évacuation des copeaux pour éviter les rayures secondaires. - Symptôme : instabilité dimensionnelle après l'usinage (alésages/ajustements serrés en particulier)
Souvent en raison d'un gonflement dû à l'humidité ou d'une relaxation des contraintes. Sécher et sceller le stock brut, équilibrer les conditions d'humidité avant l'usinage final et appliquer une compensation de tolérance ou envisager le PA12/nylon stabilisé pour les ajustements de précision. - Symptôme : les pièces longues et minces se déforment plus facilement.
Le nylon est plus élastique et plus sensible au serrage. Augmenter le support uniforme, utiliser l'enlèvement symétrique de matière et l'usinage par étapes, ajouter le re-fixage pour la finition et introduire un temps de stabilisation avant la finition finale si nécessaire.
Comment choisir entre POM et Nylon (matrice de décision)
Le choix des matériaux consiste à faire correspondre les conditions d'exploitation et les objectifs de qualité. Évaluer le niveau de précision, l'exposition à l'humidité, le type de charge et les contraintes d'entretien.
- Choisissez POM lorsque
Vous avez besoin d'une stabilité dimensionnelle et d'une répétabilité élevées (alésages de précision, caractéristiques de référence, précision de l'engrenage), en particulier en cas de variation de l'humidité ou d'exigences d'uniformité à long terme. - Choisissez le nylon lorsque
Vous avez besoin d'une résistance aux chocs, d'un amortissement des vibrations, d'une réduction du bruit ou d'un effet tampon, et vous pouvez gérer les effets dimensionnels liés à l'humidité grâce aux tolérances et au conditionnement. - Précision + environnement humide + longs intervalles de maintenance
Privilégie souvent le POM (ou des options améliorées comme le PET/PEEK) car les effets de l'humidité du nylon augmentent les coûts de gestion de la tolérance à long terme. - Impact + faible vitesse charge lourde + faible bruit
Privilégie souvent le nylon (en particulier le nylon MC chargé d'huile ou le nylon GF) en raison de sa plus grande ténacité et de sa meilleure résistance aux erreurs de manipulation.
Matériaux alternatifs : Lorsque le POM/Nylon ne peut pas répondre aux exigences de délimitation
Lorsque vous êtes confronté à des exigences plus strictes (température plus élevée, résistance chimique plus forte, frottement ultra-faible ou stabilité dimensionnelle extrême), envisagez les alternatives courantes suivantes.
- PET / PETP (moindre absorption d'eau, meilleure stabilité dimensionnelle)
Convient pour les pièces de positionnement et de fixation de précision ; constitue souvent une évolution pratique du POM pour les pièces de précision sensibles à l'humidité. - UHMW-PE (ultra-usure, faible friction, antiadhésif)
Excellent pour les bandes d'usure et les chemises de guidage, mais moins rigide que le POM - à utiliser avec précaution pour les ajustements de précision. - PTFE (très faible frottement, excellente résistance chimique)
Courant pour les joints, les coussinets et les revêtements, mais pas idéal comme structure portante primaire en raison de sa faible rigidité/résistance. - PEEK (haute résistance, haute température, résistance chimique)
Une mise à niveau haut de gamme pour les environnements difficiles et les équipements haut de gamme ; un coût plus élevé mais d'excellentes performances à long terme. - PPS / PC / ABS (sélection par fonction)
PPS pour la chaleur et les environnements chimiques, PC pour les impacts et les besoins de transparence, ABS pour le coût et la machinabilité générale - vérifiez le comportement de l'usure et du frottement pour votre cycle d'utilisation.
Résumé
En résumé, POM est idéal pour les pièces plastiques CNC de haute précision qui nécessitent une très faible absorption d'eau, une stabilité dimensionnelle à long terme et une friction/usure prévisible (par exemple, les engrenages, les bagues, les blocs de positionnement, les curseurs de précision). Nylon est préférable pour les pièces robustes, résistantes aux chocs et amortissant le bruit, qui fonctionnent bien sous des charges lourdes à faible vitesse (par exemple, les rouleaux, les blocs de guidage, les tampons, les protections contre les chocs). Dans la pratique, il faut définir l'environnement, le type de charge, les exigences de tolérance et les limites de maintenance, puis choisir la qualité de POM appropriée (standard/modifié par l'usure/GF/ESD) ou la famille de nylon (PA6/PA66/PA12/MC/GF) et l'usiner en conséquence. Si aucun des deux ne convient, envisagez le PET, l'UHMW-PE, le PTFE, le PEEK ou d'autres plastiques techniques pour répondre aux limites de l'application.
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