Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) — это высокопроизводительный термопластик, известный своими исключительными механическими свойствами, химической стойкостью и способностью выдерживать экстремальные условия. Он широко используется в сложных приложениях в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская и электронная. Долговечность и прочность ПЭЭК делают его идеальным материалом для компонентов, требующих точности и надежности.
литье под давлением является одним из наиболее эффективных методов производства деталей из PEEK. Процесс включает расплавление гранул PEEK и их впрыскивание в форму для создания сложных форм с жесткими допусками. В этой статье рассматриваются ключевые аспекты литья под давлением пластика PEEK, включая его преимущества, проблемы и области применения.
Понимание материала PEEK
PEEK — это полукристаллический термопластик, характеризующийся высокой температурой плавления (343°C), превосходной размерной стабильностью и устойчивостью к агрессивным химикатам и температурам от -196°C до 260°C. Его молекулярная структура, включающая чередующиеся эфирные и кетоновые группы, объясняет его замечательные свойства. С момента его появления в 1970-х годах компанией Victrex plc, PEEK претерпел значительные усовершенствования в производственных процессах, что сделало его все более привлекательным материалом для требовательных применений.
Сравнение свойств материала PEEK
ПЭЭК (полиэфирэфиркетон) выпускается в различных марках, каждая из которых обладает уникальными механическими, физическими и технологическими свойствами.
| Объект | ПЭЭК 450г без наполнителя | ПЭЭК 90GL30 GF 30% | ПЭЭК 450CA30 УВ 30% | ПЭЭК 150G903 Черный |
|---|---|---|---|---|
| Плотность (г / см³) | 1.30 | 1.52 | 1.40 | 1.30 |
| Коэффициент усадки (%) | 1.0 - 1.3 | 0.3 - 0.9 | 0.1 - 0.5 | 1.0 - 1.3 |
| Твердость по Шору (D) | 84.5 | 87 | 87.5 | 84.5 |
| Прочность на растяжение (МПа) | 98 @ Выход | 195 @ Перерыв | 265 @ Перерыв | 105 @ Выход |
| Относительное удлинение (%) | 45 | 2.4 | 1.7 | 20 |
| Модуль упругости при изгибе (ГПа) | 3.8 | 11.5 | 24 | 3.9 |
| Прочность на изгиб (МПа) | 165 | 290 | 380 | 175 |
| Температура сушки (°C) | 150 | 150 | 150 | 150 |
| Время высыхания (часы) | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Температура плавления (°C) | 343 | 343 | 343 | 343 |
| Температура формы (°C) | 170 - 200 | 170 - 200 | 180 - 210 | 160 - 200 |
Ключевые наблюдения
- Незаполненные и заполненные оценки: PEEK 450G Unfilled и PEEK 150G903 Black: Более высокое удлинение (более эластичный), но более низкая прочность на растяжение и изгиб. PEEK 90GL30 GF 30% и PEEK 450CA30 CF 30%: Более высокая прочность на растяжение и модуль упругости при изгибе, но более низкая эластичность.
- Сила против эластичности: Наполненные марки обладают большей прочностью, но значительно меньшей гибкостью, что важно для применений, где требуется либо жесткость, либо гибкость.
- Скорость усадки: Стеклянные и углеродные волокна уменьшают усадку, что позволяет добиться более жестких допусков в прецизионных приложениях.
- Пигментированный PEEK (PEEK 150G903 черный): Немного более высокая прочность на разрыв, чем у PEEK 450G. Используется для защиты от УФ-излучения или цветовой идентификации.
Процесс литья под давлением PEEK
Литье пластмассы PEEK под давлением включает в себя принудительное вливание расплавленного материала PEEK в точно спроектированную форму, где он охлаждается и затвердевает в желаемой форме. Процесс высокоавтоматизирован и эффективен, что позволяет производить сложные детали в больших объемах с высокой степенью последовательности и точности.
Шаг 1. Подготовка материала
Первый этап включает подготовку материала PEEK, обычно в виде гранул. Эти гранулы подаются в бункер литьевой машины, откуда они под действием силы тяжести попадают в нагретый цилиндр.
Шаг 2. Плавление и впрыскивание
Внутри нагретого цилиндра гранулы PEEK нагреваются и плавятся вращающимся шнеком или плунжером. По мере продвижения шнека расплавленный PEEK продавливается через сопло и впрыскивается в полость формы под высоким давлением.
Шаг 3. Охлаждение и затвердевание
Форма остается холодной, что позволяет пластику PEEK затвердевать практически сразу после заполнения полости. Процесс охлаждения имеет решающее значение, поскольку он обеспечивает сохранение формы и размерной стабильности детали.
Шаг 4. Извлечение и постобработка
После того, как деталь из PEEK полностью остынет и затвердеет, форма открывается, и деталь выталкивается. В зависимости от требований деталь может пройти дальнейшие этапы постобработки, такие как обрезка, полировка или обработка поверхности для улучшения ее внешнего вида и функциональности.
Шаг 5. Повторяемость
Процесс высокоповторяемый, что позволяет производить идентичные детали в больших количествах. Форма и литьевая машина спроектированы так, чтобы гарантировать постоянное качество и точность в каждом цикле.
Преимущества литья под давлением PEEK
Литье пластмасс под давлением PEEK (полиэфирэфиркетон) предлагает широкий спектр преимуществ, особенно для применений, требующих высокой производительности в сложных условиях. Ниже приведены основные преимущества использования PEEK в литье под давлением:
Устойчивость к высоким температурам
PEEK может выдерживать непрерывные рабочие температуры до 260°C (500°F) без ухудшения свойств, что делает его отличным выбором для высокотемпературных применений. Это позволяет компонентам, отлитым из PEEK, надежно работать в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная и нефтегазовая, где воздействие экстремальных температур является обычным явлением.
Химическая устойчивость
PEEK обладает исключительной химической стойкостью к широкому спектру кислот, оснований, органических растворителей и масел. Это делает его пригодным для сред, где детали подвергаются воздействию едких химикатов, например, в оборудовании для химической обработки, насосах и клапанах.
Износостойкость и сопротивление трению
PEEK имеет низкий коэффициент трения и отличную износостойкость, поэтому его часто используют в компонентах, требующих длительной и плавной работы, таких как подшипники, втулки и шестерни. Низкий коэффициент трения материала снижает потребность в смазке, что способствует более длительному сроку службы детали и снижению затрат на техническое обслуживание.
биосовместимость
PEEK биосовместим и одобрен FDA, что делает его популярным выбором для медицинских имплантатов и устройств. Его можно стерилизовать с помощью автоклавирования, гамма-излучения и других методов, что обеспечивает безопасность и долговечность в медицинских условиях. Кроме того, PEEK рентгенопрозрачен, то есть он не мешает методам визуализации, таким как рентген или МРТ.
Низкое поглощение влаги
PEEK имеет очень низкое поглощение влаги, даже в условиях высокой влажности. Это свойство помогает поддерживать размерную стабильность и предотвращает ухудшение механических свойств, что имеет важное значение для прецизионных деталей, которые должны поддерживать жесткие допуски.
Легкая альтернатива металлам
Соотношение прочности и веса PEEK позволяет ему заменять металлы во многих приложениях, предлагая более легкое решение без ущерба для долговечности. Это может привести к снижению веса продукции, что особенно выгодно в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная, где снижение веса может повысить топливную экономичность и производительность.
Применение литья пластмасс ПЭЭК под давлением
Литье под давлением ПЭЭК используется для производства различных высокопроизводительных компонентов в различных отраслях промышленности:
- Аэрокосмические соединители
- Подшипники
- Вводы
- Gears
- Уплотнения
- Медицинские имплантаты
- Хирургические инструменты
- Электрические разъемы
- Изоляторы
- Компоненты насоса
- ЛАМПЫ
- Детали автомобильной трансмиссии
- Компоненты топливной системы
- Полупроводниковые компоненты
- Оборудование для разведки нефти и газа
Руководство по проектированию для литья пластмасс ПЭЭК под давлением
Конструкторы деталей, которые используют пластик PEEK Руководство по проектированию литья под давлением может улучшить технологичность, снизить затраты и минимизировать дефекты. Ключевые соображения включают:
- Толщина стенки: Рекомендуемая толщина стенки от 1.0 до 3 мм. Идеальная толщина — равномерная, но допустимы постепенные переходы между разными толщинами.
- Радиусы: Избегайте острых краев и углов. Минимальный радиус 25% от толщины стенки помогает предотвратить концентрацию напряжений.
- Угол уклона: Применяйте углы наклона от 0.5° до 2° для легкого извлечения детали. Текстурированные детали требуют большего наклона, в то время как более гладкие детали требуют меньшего наклона.
- Расположение ворот: Правильное расположение литника обеспечивает равномерный поток материала и снижает нагрузку на детали.
- Допуск детали: Допуски PEEK могут быть такими же жесткими, как 0.05%. Ненаполненный PEEK усаживается на 1–1.8%, тогда как наполненный PEEK усаживается до 0.9%.
- Время охлаждения: Достаточное время охлаждения имеет решающее значение для предотвращения деформации и обеспечения стабильности размеров.
Сколько стоит литье под давлением ПЭЭК?
Стоимость литья под давлением PEEK зависит от таких факторов, как сорт материала, оснастка и объем производства. Стоимость материалов составляет от 60 до 120 долларов за кг. Стоимость оснастки может составлять от 5,000 до 100,000 20 долларов. Стоимость одной детали обычно составляет от 100 до 5 долларов для мелкосерийного производства и от 30 до XNUMX долларов для крупносерийного.
Литье пластика PEEK под давлением с BOYI
BOYI специализируется на высокопроизводительном литье под давлением пластика PEEK, предлагая точность и надежность для сложных применений. Наше передовое оборудование и команда экспертов гарантируют, что каждая деталь соответствует жестким допускам и сложным конструкциям.
Наши услуги быстрого прототипирования обеспечивают быструю обработку прототипов и производственных циклов. Мы уделяем первостепенное внимание качеству, проводя строгие испытания и проверки качества, гарантируя, что каждая деталь работает надежно и соответствует самым высоким стандартам. Пожалуйста, свяжитесь с одним из наших опытных инженеров по применению по адресу [электронная почта защищена]
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
FAQ
По сравнению с PTFE, PEEK имеет более высокую механическую прочность и термическую стабильность. По сравнению с PPS, PEEK имеет лучшую химическую стойкость и может выдерживать более высокие температуры, что делает его более подходящим для экстремальных условий.
Температура цилиндра обычно составляет от 350°C до 400°C (от 662°F до 752°F), а температура пресс-формы обычно устанавливается в диапазоне от 200°C до 250°C (от 392°F до 482°F).
Гранулы PEEK следует тщательно высушить перед обработкой, чтобы удалить влагу, которая может привести к дефектам. Сушка обычно включает нагревание гранул при температуре около 150°C (302°F) в течение нескольких часов.
Для выдерживания высоких температур обработки, необходимых для PEEK, используются формы из высокотемпературной стали или формы со специальным покрытием. Формы должны поддерживать точный контроль температуры.
Да, PEEK можно использовать для прототипирования, но из-за его высокой стоимости он обычно используется в прототипировании только тогда, когда конечное применение требует его высокопроизводительных свойств. Для предварительного тестирования могут использоваться другие материалы, чтобы снизить затраты.
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
