POM (Polyacetal): Sortenwahl, Zerspanung und Wärmeausdehnung
Thema: Werkstoffe & Oberflächen
POM gilt als dankbarer Kunststoff für Zahnräder, Buchsen und Gleitleisten: Es spant sauber, nimmt kaum Wasser auf und gleitet gut. Ein gefrästes POM-Teil verhält sich deshalb aber nicht wie ein Metallteil. Es dehnt sich bei Erwärmung um ein Vielfaches stärker aus und kann nach einseitigem Abtrag verziehen.
POM-C und POM-H: zwei Sorten mit verschiedenen Stärken
POM wird als Homopolymer (POM-H) oder als Copolymer (POM-C) hergestellt. Nach dem Halbzeughersteller Mitsubishi Chemical (MCG) ist POM-H bei Härte und Steifigkeit um etwa 15 % überlegen. POM-C verträgt heißes Wasser und Dampf besser, deckt einen weiteren pH-Bereich ab und weist deutlich weniger Porosität in der Mittellinie des Halbzeugs auf.
| Kennwert | POM-C | POM-H |
|---|---|---|
| Schmelztemperatur | 165 °C; 166 °C (Ensinger) | 180 °C |
| Dauergebrauch in Luft | 100 °C | 110 °C |
| Längenausdehnung, 23–60 °C | 110 × 10−6 1/K; 130 × 10−6 1/K (Ensinger) | 95 × 10−6 1/K |
| Hydrolysebeständig bis | 85 °C | 60 °C |
| Empfohlener pH-Bereich | 4–13 | 4–9 |
Werte nach MCG, sofern nicht anders angegeben; maßgeblich bleibt das Datenblatt des verwendeten Halbzeugs. Liegt eine Bohrung oder Dichtfläche in der Stabmitte, spricht die geringere Porosität für POM-C.
Gleiten, Verschleiß und Feuchte im Einsatz
Röchling nennt für sein POM-C einen dynamischen Reibwert von 0,21, aber weder Gegenkörper noch Prüfbedingungen; die Zahl dient nur zur Einordnung. Laut MCG übertreffen Acetale, besonders POM-C, in nasser Umgebung viele technische Kunststoffe beim Verschleiß, sind trocken aber meist weniger verschleißfest als Polyamide. Für eine trocken laufende Gleitbuchse ist POM also eine Option, keine selbstverständliche Wahl.
Auch die Wasseraufnahme ist gering: Ensinger gibt 0,05 bis 0,1 % nach 24 bzw. 96 Stunden an (DIN EN ISO 62), Röchling 0,2 % nach 24 Stunden und 0,9 % bei Sättigung (ASTM D570), nach nicht direkt vergleichbaren Verfahren. Bei Zahnrädern zählt zudem die Verzahnung, siehe Übersetzung und Spiel von Zahnradgetrieben.
Zerspanung: Schneiden, Schnittdaten und Kühlung
POM spant gut, wenn die Schneiden scharf sind und die Wärme mit dem Span abfließt. MCG nennt die folgenden Bereiche für Werkzeuge aus HSS oder Hartmetall.
| Verfahren | Freiwinkel | Spanwinkel | vc | Vorschub |
|---|---|---|---|---|
| Fräsen | 5–15° | 0–15° | 200–400 m/min | bis 0,5 mm je Zahn |
| Drehen | 5–15° | 0–10° | 200–500 m/min | 0,05–0,5 mm/U |
| Bohren | 5–10° | 3–5° | 50–100 m/min | 0,1–0,3 mm/U |
Für einen 6-mm-Fräser entsprechen 200 bis 400 m/min rund 10.600 bis 21.200 min⁻¹. Das sind Ausgangswerte eines Halbzeugherstellers, keine Freigabe; Werkzeughersteller und Maschine setzen die Grenzen. Geeignet sind Fräser mit wenigen Schneiden und viel Spanraum, etwa der Einzelzahnfräser für Kunststoff.
Kühlschmierstoff braucht es laut MCG meist nur beim Abstechen und beim Bohren ab etwa doppeltem Durchmesser Tiefe. Sprühnebel und Druckluft gelten als wirksam, siehe Luftschmierung beim Fräsen.
Arbeitsfolge gegen Verzug
Halbzeuge können Eigenspannungen enthalten, die beim Abtragen frei werden. MCG empfiehlt, symmetrisch zur Mittellinie und auf beiden Seiten ausgeglichen zu bearbeiten. Große Querschnitte mit engen Toleranzen sollen nach dem Schruppen 24 Stunden ruhen. Allgemeine Ursachen beschreibt der Beitrag zur Verformung beim Fräsen.
Die Arbeitsfolge Schritt für Schritt
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- Beim Schruppen wird die Kontur grob vorgearbeitet. Ein Aufmaß bleibt stehen, damit spätere Formänderungen noch ausgeglichen werden können.
- Danach ruht das Teil, bei engen Toleranzen an großen Querschnitten 24 Stunden, oder es wird getempert. Ein Verzug durch frei gewordene Eigenspannungen zeigt sich so vor der Fertigbearbeitung.
- Beim Schlichten wird von beiden Seiten gleich viel abgetragen, symmetrisch zur Mittellinie des Halbzeugs. Einseitiger Abtrag würde das Gleichgewicht der Spannungen erneut stören.
- Gemessen wird erst nach dem Abkühlen. Bei 10 K Temperaturunterschied wächst eine 50 mm lange Leiste aus POM-C rechnerisch um 0,055 mm.
Für verzugsempfindliche Teile nennt MCG ein Tempern: mit 10 bis 20 °C/h auf 155 °C aufheizen, 10 min je mm Wanddicke halten und mit 5 bis 10 °C/h abkühlen. Das Teil bleibt dabei abgestützt, der Ofen soll überall auf ± 3 °C gleichmäßig sein. Aufheizen von 20 °C und Abkühlen auf 20 °C dauern damit rechnerisch zusammen 20 bis 40 Stunden.
Eigenes Rechenbeispiel: Wärmeausdehnung an einer 50-mm-Leiste
Wir nehmen eine 50 mm lange Leiste aus POM-C an, die bei 20 °C maßhaltig sein soll, direkt nach dem Schlichten aber 10 K wärmer ist. Vereinfacht gilt ΔL = α × L × ΔT. Mit α = 110 × 10−6 1/K nach MCG ergibt das ΔL = 110 × 10−6 1/K × 50 mm × 10 K = 0,055 mm.
| α laut Quelle | Sorte | ΔL bei 5 K | ΔL bei 10 K |
|---|---|---|---|
| 95 × 10−6 1/K | POM-H (MCG) | ≈ 0,024 mm | ≈ 0,048 mm |
| 110 × 10−6 1/K | POM-C (MCG) | ≈ 0,028 mm | 0,055 mm |
| 130 × 10−6 1/K | POM-C (Ensinger) | ≈ 0,033 mm | 0,065 mm |
MCG nennt für POM bei 50 mm 0,05 mm als bestmögliche Toleranz, die Sonderwerkzeuge und Mehrkosten erfordern kann. Ein Temperaturunterschied von 10 K verbraucht also rechnerisch die ganze Toleranzbreite. Die Rechnung ist linear, gilt von 23 bis 60 °C und vernachlässigt das Messmittel aus Stahl. Auch Lager- und Flankenspiel müssen die Wärmeausdehnung einschließen.
Typische Fehler und Grenzen
Stumpfe Schneiden und zu kleine Vorschübe reiben, statt zu schneiden. Weil Kunststoffe Wärme langsamer abgeben als Metalle, rät MCG, örtliche Überhitzung zu vermeiden. Schmierende oder angeschmolzene Späne sind ein Warnzeichen.
Nach der österreichischen Unfallversicherung AUVA beginnt POM sich bei Verarbeitungstemperaturen zwischen 190 und 230 °C teilweise zu zersetzen; dabei entsteht Formaldehyd, erkennbar am stechenden Geruch. Die AUVA bezieht sich auf das Spritzgießen und nennt örtliche Absaugung als Schutzmaßnahme. Beim Laserschneiden wird POM gezielt über diese Temperaturen erhitzt, eine wirksame Absaugung ist dort deshalb Voraussetzung.
Ensinger stuft POM-C als schwer klebbar ein. Nach dem Bohren ziehen sich viele Kunststoffe etwas zusammen; MCG rät zu Gewindebohrern mit Spiralnut und einem geprüften Kernloch. Für 10 mm nennt MCG 0,03 mm als bestmögliche Toleranz. Ob eine Angabe wie H7 erreichbar ist, lässt sich mit dem Beitrag zur Bohrungstoleranz abschätzen.
Prüfliste für Auswahl und Bearbeitung
- Heißwasser, Dampf oder ein pH-Wert außerhalb von 4 bis 9: POM-C wählen; trockene, steife Teile eher aus POM-H.
- Dauertemperatur von etwa 100 °C (POM-C) bzw. 110 °C (POM-H) nicht überschreiten.
- Scharfe Werkzeuge mit wenigen Schneiden einsetzen, Schnittdaten als Ausgangswerte behandeln.
- Aufmaß lassen, symmetrisch abtragen, ruhen lassen oder tempern.
- Erst abgekühlt messen und Spiele mit der Wärmeausdehnung rechnen.
- Bei stechendem Geruch unterbrechen und die Absaugung prüfen.
Quellen und fachliche Einordnung
Primärquellen, geprüft am 08.11.2026. Eigene Lehrbeispiele und schematische Grafiken. Kennwerte gelten für die genannten Halbzeuge und Prüfbedingungen.
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