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Mecanizado CNC PEI
El mecanizado CNC de PEI transforma varillas, barras o placas de PEI en bruto en componentes funcionales mediante operaciones de corte, fresado, torneado, taladrado y otras operaciones adecuadas, utilizando el modelo CAD y el programa CNC. El mecanizado de PEI emplea herramientas de carburo afiladas y ajusta la velocidad y el avance según el tipo de operación.
El Componentes mecanizados por CNC de PEI Ofrece resistencia térmica, aislamiento eléctrico, estabilidad química, alta resistencia mecánica, rigidez y estabilidad dimensional. Sin embargo, no siempre es la opción preferida para el mecanizado debido a su elevado coste, fragilidad y dificultad de procesamiento.
El PEI 1000 es el material sin relleno que se utiliza en el mecanizado CNC de uso general. Sin embargo, existen grados específicos de PEI dedicados a aplicaciones de mecanizado particulares, como el PEI GF20, el PEI GF30/ULTEM 2300 y el PEI de grado médico.
Puntos Clave
➤ Para el mecanizado se encuentran disponibles diferentes grados de PEI: PEI 1000, PEI 1010, PEI GF 20, PEI GF 30 y ULTEM 4000.
➤ El PEI 1000/1010 se utiliza para mecanizado general; los grados reforzados con fibra de vidrio se utilizan para piezas que requieren rigidez y estabilidad dimensional; y el ULTEM 4000 se utiliza para piezas de baja fricción.
➤ El PEI es más frágil que los termoplásticos comunes, por lo que la disipación del calor, el astillamiento de los bordes, el agrietamiento por tensión y la acumulación de calor son los principales desafíos.
➤ Para evitar fallos en el mecanizado de PEI, utilice herramientas de carburo afiladas, una velocidad y un avance óptimos, y asegúrese de que el flujo de refrigerante sea el adecuado.
➤ Si desea adquirir piezas mecanizadas de PEI personalizadas, especifique el grado del polímero, el nivel de refuerzo, el color y las certificaciones aplicables (UL94, FAR 25.853, ISO 10993, FDA para contacto con alimentos).
¿Qué es el material plástico PEI?
El PEI se encuentra entre los materiales plásticos de superingeniería, valorado en la fabricación por sus excelentes propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas. También se le conoce como Ultem , una marca comercial dominante de polímero PEI producido por sabia ® Ultem está disponible en versiones transparentes y opacas para mecanizado CNC. Otros PEI comerciales son TECAPEI™, SUSTAPEI™ y TEMPALUX®.
Estructura química del plástico PEI:
Estructura de la polieterimida (PEI)
La estructura química del PEI contiene tres componentes principales: grupos imida (>C=O), enlace éter y anillos aromáticos. Los anillos aromáticos alternados están unidos mediante un grupo éter y un grupo amida cíclico. Mientras tanto, la fórmula química general para las cadenas repetitivas es C₃₇ H₂₄ O₆ N₂.
¿Cuáles son las propiedades de los plásticos PEI?
materiales plásticos PEI
Excelente resistencia mecánica, rigidez, estabilidad química, resistencia térmica, rigidez dieléctrica superior, resistencia al agrietamiento por tensión, resistencia a la llama y estabilidad dimensional son las principales propiedades de los plásticos PEI. Por ello, se consideran parte de la familia de termoplásticos de ingeniería de alto rendimiento y se utilizan en condiciones extremas.
Analicemos las propiedades del plástico PEI.
Resistencia mecánica
El PEI es un plástico de alta resistencia que ofrece excelentes propiedades de resistencia a la flexión y al impacto. Según ASTM D 638 El PEI sin relleno tiene una resistencia a la tracción de 120 MPa (17,500 PSI).
Dureza
El PEI es un plástico resistente y duro. Resiste el desgaste, la abrasión y los arañazos.
Ligeros.
Debido a la alta resistencia y ligereza del PEI, los fabricantes de máquinas CNC lo utilizan a menudo como sustituto del metal. Sin embargo, las aleaciones sin relleno ofrecen una menor relación resistencia-peso que las aleaciones de aluminio.
Resistencia al calor
El PEI tiene una temperatura de transición vítrea de 217 °C, y los componentes de PEI mecanizados por CNC pueden soportar cargas térmicas cíclicas de hasta 200 °C. Conserva sus propiedades y dimensiones incluso cuando las piezas se exponen a temperaturas elevadas durante un tiempo prolongado.
Aislamiento electrico
El PEI tiene una alta rigidez dieléctrica ( 33 kilovoltios/mm ). Puede soportar descargas eléctricas de alto voltaje y es una buena opción de material para requisitos de aislamiento.
Resistencia al fuego
Presenta propiedades ignífugas intrínsecas y genera una mínima cantidad de humos, con un mínimo de gases o emisiones.
Estabilidad química
Los plásticos PEI presentan una alta resistencia a ácidos, álcalis, aceites y ciertos disolventes orgánicos.
Estabilidad dimensional
Las piezas de plástico PEI mantienen su geometría, dimensiones y características con el paso del tiempo, incluso bajo calor y tensión.
Conformabilidad/Procesabilidad
Los materiales plásticos PEI en bruto se pueden transformar en piezas funcionales mediante mecanizado CNC, extrusión, moldeo por inyección, moldeo por soplado y termoformado.
Tabla de propiedades del plástico PEI
Veamos los valores numéricos de las diferentes propiedades del plástico PEI (sin relleno) en la tabla siguiente [ 1 ][ 2 ][ 3 ].
Propiedad
Unidad
~Valor
Método de prueba / Condición
Temperatura de transición vítrea*
° C
220
ISO 3156,
Densidad
g / cm³
1.27-1.28
ISO 1183 / ASTM D792
Resistencia a la tracción
MPa
114–121 MPa
ISO 527 / ASTM D638
resistencia a la compresión
152 MPa
ASTM D695; 10% de deformación
Fuerza flexible
138 MPa
ASTM D790
Dureza Rockwell
Rockwell
M112 / R125
ASTM D785
Alargamiento a la rotura
%
40-80
Coeficiente de expansión térmica (CTE)
µm/m·°C
56 × 10⁻⁶ /°C
ASTM D696/ISO 11359
Rigidez dieléctrica
kV / mm
33
ASTM D149; tiempo corto, 1/8 de pulgada de espesor
Constante dieléctrica
-
3.15
ASTM D150 a 1 kHz*
Tipos de materiales PEI utilizados en el mecanizado CNC
PEI 1000, PEI 1010, PEI GF 20, PEI GF 30 y UlTEM 4000 son los principales grados de PEI utilizados en el mecanizado CNC. Algunos de ellos son grados con relleno compuesto y ofrecen propiedades mejoradas en comparación con los grados sin relleno.
PEI 1000 ( ULTEM 1000)
Se trata de un polímero PEI sin relleno, utilizado para mecanizado de precisión general, aislamiento eléctrico y piezas de alta temperatura. En comparación, los grados PEI 1000 presentan una menor abrasividad y pueden mecanizarse con herramientas de acero rápido (HSS) o carburo.
Ejemplos de aplicación: Piezas de automóviles de carga media e interiores, bandejas médicas esterilizables, aislantes para circuitos de radiofrecuencia/microondas y componentes para el procesamiento de alimentos.
PEI 1010 (ULTEM 1010)
También se trata de un grado de PEI sin relleno, lo que lo diferencia del PEI 1000, ya que el PEI 1010 está formulado para una mayor fluidez en estado fundido. Por lo tanto, es más adecuado para el moldeo de componentes de paredes delgadas. Por lo demás, las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas son prácticamente las mismas.
Ejemplos de aplicación: Las aplicaciones de mecanizado son similares a las del PEI 1000.
PEI GF 20 (ULTEM 2200)
Los grados de PEI con un 20 % de fibra de vidrio (serie ULTEM 2200) aumentan la rigidez, la estabilidad dimensional y el módulo de flexión del material. Además, resisten la deformación. Sin embargo, para mecanizar los grados con fibra de vidrio se necesitan herramientas con recubrimiento de diamante y velocidades de corte más bajas.
Ejemplos de aplicación: Soportes ligeros, bloques de posicionamiento industrial y carcasas para instrumentos.
PEI GF 30 (ULTEM 2300)
Los plásticos PEI con un 30 % de fibra de vidrio mejoran aún más la rigidez, la estabilidad dimensional y la inercia química, a la vez que reducen la elongación a la rotura. Se utilizan en componentes estructurales para la industria aeroespacial, la manipulación de semiconductores y la fabricación industrial. El mecanizado del PEI GF 30 es más complejo, y el principal inconveniente es el rápido desgaste de las herramientas.
Ejemplos de aplicación: Soportes y fijaciones para aeronaves, aislantes eléctricos, fijaciones para el montaje de automóviles, mandriles para obleas destinados a equipos de procesamiento de semiconductores y placas para herramientas mecánicas.
ULTEM 4000
ULTEM 4000 está compuesto de Fibra de vidrio, PTFE y PEI relleno de grafito Está diseñado para aplicaciones que requieren resistencia al desgaste y baja fricción. Si bien es relativamente más costoso que otros grados, ofrece estabilidad hidrolítica, estabilidad dimensional y alta resistencia en un amplio rango de temperaturas.
Ejemplos de aplicación: Componentes deslizantes, piezas robóticas, rieles guía, levas y rodillos mecánicos, cojinetes, bujes y engranajes.
Procesos de mecanizado CNC de PEI: Fresado, torneado, taladrado, mandrinado, roscado
Los materiales PEI se pueden procesar mediante fresado CNC, torneado, taladrado, mandrinado, roscado y otros procesos de mecanizado, según la forma y las características que se deseen obtener. Al ser un plástico rígido, la velocidad de corte, la velocidad de avance y las herramientas deben seleccionarse en función de las propiedades de la pieza de PEI.
Fresado CNC PEI
Pieza de PEI fresada por CNC
El fresado se utiliza para crear contornos complejos, perfiles, ranuras, cavidades y otras características 3D. Los talleres de mecanizado CNC prefieren el fresado en concordancia para las piezas de PEI.
- Estampación: Herramientas recubiertas de carburo o diamante, de 2 a 4 filos y con ángulos de ataque positivos de 10 a 20°.
- Velocidad y avance: 0-400 m/min (~20% menor para grados con relleno de vidrio) y avance de 0.05-0.15 mm/diente
Torneado CNC PEI
Torneado CNC PEI
El torneado de materiales PEI se realiza en tornos o centros de torneado. Se utiliza para dar forma a geometrías cilíndricas, como ejes, casquillos y varillas.
- Estampación: Herramientas de carburo sólido/PCD con ángulo de ataque positivo de 5-10° y ángulo de desprendimiento de 8-12°.
- Velocidad y avance: 150-300 m/min y 0.1-0.3 mm/rev
Perforación CNC PEI
Se recomienda la perforación intermitente para crear agujeros en materiales PEI. Sin una secuencia de perforación predefinida, se pueden crear agujeros con una profundidad tres veces mayor que el diámetro del agujero (3 x D) utilizando una técnica de perforación continua antes de la perforación intermitente.
- Estampación: Brocas helicoidales afiladas de cobalto/carburo con ranuras pulidas.
- Velocidad y avance: 80-150 m/min y 0.05-0.15 mm/rev
Mandrinado CNC PEI
El mandrinado se utiliza para agrandar y dar acabado a los agujeros previamente perforados en las piezas de trabajo de PEI, lo que permite obtener un diámetro, una redondez y un acabado precisos.
- Estampación: Barras de mandrinar rígidas de carburo de un solo punto
- Velocidad y avance: 150-300 m/min y alimentaciones ligeras con pasadas de acabado más lentas.
Roscado CNC PEI
Tornillo PEI
Para crear roscas externas en piezas cilíndricas de PEI se utiliza una herramienta de un solo punto, mientras que para las roscas internas se emplea el roscado manual.
- Estampación: Inserto de carburo de un solo punto para roscado de torno
- Velocidad y avance: Depende del paso de la rosca.
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Consideraciones sobre el mecanizado CNC de PEI
El material PEI es amorfo y más rígido que los termoplásticos comunes, por lo que es necesario tener en cuenta factores adicionales durante el mecanizado, como la acumulación de calor, el astillamiento de los bordes, el agrietamiento por tensión y una gestión eficiente de las virutas.
Generación de calor
Los materiales PEI son altamente resistentes al calor y abrasivos. Debido a su baja conductividad térmica y a la fricción entre la herramienta y la pieza, el calor generado durante el mecanizado no se disipa fácilmente. Esto puede provocar la fusión del material, un aumento de las tensiones internas y afectar la estabilidad dimensional.
Para PEI sin rellenar El calor se genera por el cizallamiento del material y la deformación plástica, lo que da como resultado cargas térmicas moderadas pero altamente localizadas en la zona de corte. Debido a la conductividad relativamente baja del PEI, gran parte de este calor permanece concentrado cerca de la superficie mecanizada. En contraste, PEI relleno de vidrio Genera mucho más calor debido a la fibra de vidrio abrasiva y a la mayor fricción, pero también se transfiere una cantidad significativa de calor a la herramienta de corte.
La Solución:
- Usa herramientas afiladas
- Asegúrese de que el flujo necesario de refrigerante a base de agua o de aire comprimido llegue a la zona de mecanizado.
- Tenga en cuenta el espacio necesario para un flujo adecuado del refrigerante en el caso de paredes delgadas u otros componentes sensibles.
Astillado de bordes
El PEI es un plástico rígido y quebradizo, por lo que es propenso a astillarse en los bordes, especialmente al mecanizar esquinas afiladas, bordes delgados y agujeros pequeños.
- Al diseñar las piezas mecanizadas de Ultem, tenga en cuenta los radios de las esquinas.
- Evite cortes agresivos y velocidades de avance elevadas.
- Evite las transiciones bruscas
Agrietamiento por tensión
La rigidez, la fragilidad y el exceso de calor pueden generar tensiones residuales internas durante el mecanizado de piezas de PEI, lo que provoca fisuras por tensión.
- Aplique el proceso de recocido para aliviar las tensiones antes del mecanizado.
- Aplicar refrigerante y lubricante.
Gestión de chips
El PEI genera virutas largas, continuas y fibrosas a una velocidad de alimentación más lenta. Esto puede provocar que las virutas se enrollen y que se calienten de forma localizada.
- Considere la geometría de la herramienta y los parámetros de mecanizado.
- Aplique refrigerante por inundación o succión al vacío con frecuencia.
- Utilice el método de fresado ascendente y perforación intermitente (mientras crea agujeros).
¿Cuáles son las aplicaciones del mecanizado CNC con PEI?
Aplicaciones de mecanizado de PEI
Las piezas mecanizadas de PEI o Ultem se utilizan en diversas industrias que requieren alta resistencia a la temperatura, rendimiento mecánico, estabilidad química, rigidez dieléctrica y estabilidad dimensional.
Analicemos las aplicaciones de mecanizado de PEI en maquinaria automotriz, aeroespacial, médica, electrónica e industrial las industrias.
- Automotor: Sistemas de refrigeración para vehículos eléctricos, componentes bajo el capó, cubiertas de espejos, piezas de montaje de LED, válvulas y accesorios del sistema de combustible, carcasas de ECU, molduras interiores, clips estructurales.
- Aeroespacial: FAR 25.853 FST Componentes interiores de aeronaves, conductos, componentes de unidades de suministro de energía, carcasas de instrumentos y componentes de asientos que cumplen con las especificaciones.
- Médico: Carcasas de equipos de diagnóstico, mangos de instrumentos quirúrgicos, colectores de fluidos, Carcasas para escáneres intraorales, componentes para endoscopios y bandejas de esterilización.
- Electrónica: Carcasas de conectores, aislantes, componentes de dispositivos de visualización, soportes para placas de circuitos impresos, unidades de filtro de antena 5G/RF y soportes para obleas semiconductoras.
- Maquinaria industrial: Asientos de válvulas, rieles guía, anillos de posicionamiento, plantillas y dispositivos de fijación, soportes estructurales para piezas móviles de maquinaria, componentes para procesamiento químico, cojinetes y bujes industriales, carcasas de bombas.
¿Es diferente el PEI mecanizado por CNC del PEI utilizado para la impresión 3D?
Ambos son materiales de polieterimida, pero la diferencia entre la PEI para mecanizado CNC y la PEI para impresión 3D radica en su proceso de producción. Los materiales de PEI utilizados en el mecanizado se fabrican a partir de una masa sólida de PEI con tensión controlada y están disponibles en placas, láminas, varillas o bloques. Por otro lado, los materiales de PEI para impresión 3D se formulan mediante procesos aditivos y están disponibles en forma de filamentos.
El método de modelado por deposición fundida (FDM) es adecuado para imprimir piezas y prototipos de material PEI. Algunos ejemplos de impresión 3D de PEI incluyen prototipos de colectores de admisión para aplicaciones automotrices, carcasas de sensores y herramientas robóticas de extremo de brazo (EOAT).
Piezas de PEI mecanizadas por CNC: una perspectiva de adquisición
Si desea adquirir piezas o prototipos de PEI mecanizados por CNC a partir de su diseño CAD, simplemente indicar "material plástico PEI" en la solicitud de cotización no es suficiente para obtener información precisa. Debe especificar el grado del polímero, el refuerzo, el color y las especificaciones aplicables.
Para componentes críticos, lo mejor es mencionar las certificaciones de materiales requeridas, la trazabilidad del proveedor y los datos de prueba relevantes. Algunas de las certificaciones aplicables para el mecanizado CNC especializado de piezas de PEI son UL94, FAR 25.853, ISO 10993 y los requisitos de la FDA/contacto con alimentos.
¿Cuáles son las opciones de acabado superficial para las piezas mecanizadas de Ultem?
El acabado mecanizado puede proporcionar una rugosidad superficial de 3.2 µm; sin embargo, esta se ve muy influenciada por el grado de PEI, las herramientas y los parámetros de corte. Además del acabado mecanizado, las piezas mecanizadas de Ultem pueden acabarse mediante granallado, pulido por vibración, pulido con vapor y pintura adhesiva.
- Granallado: Proporciona una superficie uniforme (textura mate/satinada) y es apta para uso cosmético.
- Pulido con vapor: Es adecuado para el sellado de superficies, ventanas ópticas y aplicaciones de semiconductores. Una superficie finamente pulida por vapor puede proporcionar un valor de Ra de 1.6 a 0.4 µm.
- Cayendo: En el proceso de pulido, las piezas mecanizadas de Ultem se tratan con un medio abrasivo dentro de una cámara giratoria y vibratoria, lo que produce un acabado liso.
- Pintura adhesiva: Especialmente para fines cosméticos, de marca y de protección UV, las piezas mecanizadas de Ultem se pueden pintar mediante pulverización o inmersión.
¿Necesita piezas mecanizadas y prototipos de PEI? Envíenos su diseño.
Como ya comentamos, el mecanizado de precisión de PEI requiere un conocimiento profundo de las propiedades del material y varias consideraciones críticas, que solo pueden abordarse con experiencia en ingeniería y en el sector. Boda cuenta con más de 10 años de experiencia en el mecanizado de plásticos y un taller propio de mecanizado CNC con equipos CNC multieje (3, 5 y más).
Nuestros Servicio de mecanizado PEI Incluye todo, desde la retroalimentación de DFM y el mecanizado hasta las operaciones de postprocesamiento. Podemos proporcionar prototipos, componentes listos para usar y listos para ensamblar, basados en su diseño CAD.
Mecanizado CNC PEI
El mecanizado CNC de PEI transforma varillas, barras o placas de PEI en bruto en componentes funcionales mediante operaciones de corte, fresado, torneado, taladrado y otras operaciones adecuadas, utilizando el modelo CAD y el programa CNC. El mecanizado de PEI emplea herramientas de carburo afiladas y ajusta la velocidad y el avance según el tipo de operación.
El Componentes mecanizados por CNC de PEI Ofrece resistencia térmica, aislamiento eléctrico, estabilidad química, alta resistencia mecánica, rigidez y estabilidad dimensional. Sin embargo, no siempre es la opción preferida para el mecanizado debido a su elevado coste, fragilidad y dificultad de procesamiento.
El PEI 1000 es el material sin relleno que se utiliza en el mecanizado CNC de uso general. Sin embargo, existen grados específicos de PEI dedicados a aplicaciones de mecanizado particulares, como el PEI GF20, el PEI GF30/ULTEM 2300 y el PEI de grado médico.
Puntos Clave
➤ Para el mecanizado se encuentran disponibles diferentes grados de PEI: PEI 1000, PEI 1010, PEI GF 20, PEI GF 30 y ULTEM 4000.
➤ El PEI 1000/1010 se utiliza para mecanizado general; los grados reforzados con fibra de vidrio se utilizan para piezas que requieren rigidez y estabilidad dimensional; y el ULTEM 4000 se utiliza para piezas de baja fricción.
➤ El PEI es más frágil que los termoplásticos comunes, por lo que la disipación del calor, el astillamiento de los bordes, el agrietamiento por tensión y la acumulación de calor son los principales desafíos.
➤ Para evitar fallos en el mecanizado de PEI, utilice herramientas de carburo afiladas, una velocidad y un avance óptimos, y asegúrese de que el flujo de refrigerante sea el adecuado.
➤ Si desea adquirir piezas mecanizadas de PEI personalizadas, especifique el grado del polímero, el nivel de refuerzo, el color y las certificaciones aplicables (UL94, FAR 25.853, ISO 10993, FDA para contacto con alimentos).
¿Qué es el material plástico PEI?
El PEI se encuentra entre los materiales plásticos de superingeniería, valorado en la fabricación por sus excelentes propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas. También se le conoce como Ultem , una marca comercial dominante de polímero PEI producido por sabia ® Ultem está disponible en versiones transparentes y opacas para mecanizado CNC. Otros PEI comerciales son TECAPEI™, SUSTAPEI™ y TEMPALUX®.
Estructura química del plástico PEI:
Estructura de la polieterimida (PEI)
La estructura química del PEI contiene tres componentes principales: grupos imida (>C=O), enlace éter y anillos aromáticos. Los anillos aromáticos alternados están unidos mediante un grupo éter y un grupo amida cíclico. Mientras tanto, la fórmula química general para las cadenas repetitivas es C₃₇ H₂₄ O₆ N₂.
¿Cuáles son las propiedades de los plásticos PEI?
materiales plásticos PEI
Excelente resistencia mecánica, rigidez, estabilidad química, resistencia térmica, rigidez dieléctrica superior, resistencia al agrietamiento por tensión, resistencia a la llama y estabilidad dimensional son las principales propiedades de los plásticos PEI. Por ello, se consideran parte de la familia de termoplásticos de ingeniería de alto rendimiento y se utilizan en condiciones extremas.
Analicemos las propiedades del plástico PEI.
Resistencia mecánica
El PEI es un plástico de alta resistencia que ofrece excelentes propiedades de resistencia a la flexión y al impacto. Según ASTM D 638 El PEI sin relleno tiene una resistencia a la tracción de 120 MPa (17,500 PSI).
Dureza
El PEI es un plástico resistente y duro. Resiste el desgaste, la abrasión y los arañazos.
Ligeros.
Debido a la alta resistencia y ligereza del PEI, los fabricantes de máquinas CNC lo utilizan a menudo como sustituto del metal. Sin embargo, las aleaciones sin relleno ofrecen una menor relación resistencia-peso que las aleaciones de aluminio.
Resistencia al calor
El PEI tiene una temperatura de transición vítrea de 217 °C, y los componentes de PEI mecanizados por CNC pueden soportar cargas térmicas cíclicas de hasta 200 °C. Conserva sus propiedades y dimensiones incluso cuando las piezas se exponen a temperaturas elevadas durante un tiempo prolongado.
Aislamiento electrico
El PEI tiene una alta rigidez dieléctrica ( 33 kilovoltios/mm ). Puede soportar descargas eléctricas de alto voltaje y es una buena opción de material para requisitos de aislamiento.
Resistencia al fuego
Presenta propiedades ignífugas intrínsecas y genera una mínima cantidad de humos, con un mínimo de gases o emisiones.
Estabilidad química
Los plásticos PEI presentan una alta resistencia a ácidos, álcalis, aceites y ciertos disolventes orgánicos.
Estabilidad dimensional
Las piezas de plástico PEI mantienen su geometría, dimensiones y características con el paso del tiempo, incluso bajo calor y tensión.
Conformabilidad/Procesabilidad
Los materiales plásticos PEI en bruto se pueden transformar en piezas funcionales mediante mecanizado CNC, extrusión, moldeo por inyección, moldeo por soplado y termoformado.
Tabla de propiedades del plástico PEI
Veamos los valores numéricos de las diferentes propiedades del plástico PEI (sin relleno) en la tabla siguiente [ 1 ][ 2 ][ 3 ].
Propiedad
Unidad
~Valor
Método de prueba / Condición
Temperatura de transición vítrea*
° C
220
ISO 3156,
Densidad
g / cm³
1.27-1.28
ISO 1183 / ASTM D792
Resistencia a la tracción
MPa
114–121 MPa
ISO 527 / ASTM D638
resistencia a la compresión
152 MPa
ASTM D695; 10% de deformación
Fuerza flexible
138 MPa
ASTM D790
Dureza Rockwell
Rockwell
M112 / R125
ASTM D785
Alargamiento a la rotura
%
40-80
Coeficiente de expansión térmica (CTE)
µm/m·°C
56 × 10⁻⁶ /°C
ASTM D696/ISO 11359
Rigidez dieléctrica
kV / mm
33
ASTM D149; tiempo corto, 1/8 de pulgada de espesor
Constante dieléctrica
-
3.15
ASTM D150 a 1 kHz*
Tipos de materiales PEI utilizados en el mecanizado CNC
PEI 1000, PEI 1010, PEI GF 20, PEI GF 30 y UlTEM 4000 son los principales grados de PEI utilizados en el mecanizado CNC. Algunos de ellos son grados con relleno compuesto y ofrecen propiedades mejoradas en comparación con los grados sin relleno.
PEI 1000 ( ULTEM 1000)
Se trata de un polímero PEI sin relleno, utilizado para mecanizado de precisión general, aislamiento eléctrico y piezas de alta temperatura. En comparación, los grados PEI 1000 presentan una menor abrasividad y pueden mecanizarse con herramientas de acero rápido (HSS) o carburo.
Ejemplos de aplicación: Piezas de automóviles de carga media e interiores, bandejas médicas esterilizables, aislantes para circuitos de radiofrecuencia/microondas y componentes para el procesamiento de alimentos.
PEI 1010 (ULTEM 1010)
También se trata de un grado de PEI sin relleno, lo que lo diferencia del PEI 1000, ya que el PEI 1010 está formulado para una mayor fluidez en estado fundido. Por lo tanto, es más adecuado para el moldeo de componentes de paredes delgadas. Por lo demás, las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas son prácticamente las mismas.
Ejemplos de aplicación: Las aplicaciones de mecanizado son similares a las del PEI 1000.
PEI GF 20 (ULTEM 2200)
Los grados de PEI con un 20 % de fibra de vidrio (serie ULTEM 2200) aumentan la rigidez, la estabilidad dimensional y el módulo de flexión del material. Además, resisten la deformación. Sin embargo, para mecanizar los grados con fibra de vidrio se necesitan herramientas con recubrimiento de diamante y velocidades de corte más bajas.
Ejemplos de aplicación: Soportes ligeros, bloques de posicionamiento industrial y carcasas para instrumentos.
PEI GF 30 (ULTEM 2300)
Los plásticos PEI con un 30 % de fibra de vidrio mejoran aún más la rigidez, la estabilidad dimensional y la inercia química, a la vez que reducen la elongación a la rotura. Se utilizan en componentes estructurales para la industria aeroespacial, la manipulación de semiconductores y la fabricación industrial. El mecanizado del PEI GF 30 es más complejo, y el principal inconveniente es el rápido desgaste de las herramientas.
Ejemplos de aplicación: Soportes y fijaciones para aeronaves, aislantes eléctricos, fijaciones para el montaje de automóviles, mandriles para obleas destinados a equipos de procesamiento de semiconductores y placas para herramientas mecánicas.
ULTEM 4000
ULTEM 4000 está compuesto de Fibra de vidrio, PTFE y PEI relleno de grafito Está diseñado para aplicaciones que requieren resistencia al desgaste y baja fricción. Si bien es relativamente más costoso que otros grados, ofrece estabilidad hidrolítica, estabilidad dimensional y alta resistencia en un amplio rango de temperaturas.
Ejemplos de aplicación: Componentes deslizantes, piezas robóticas, rieles guía, levas y rodillos mecánicos, cojinetes, bujes y engranajes.
Procesos de mecanizado CNC de PEI: Fresado, torneado, taladrado, mandrinado, roscado
Los materiales PEI se pueden procesar mediante fresado CNC, torneado, taladrado, mandrinado, roscado y otros procesos de mecanizado, según la forma y las características que se deseen obtener. Al ser un plástico rígido, la velocidad de corte, la velocidad de avance y las herramientas deben seleccionarse en función de las propiedades de la pieza de PEI.
Fresado CNC PEI
Pieza de PEI fresada por CNC
El fresado se utiliza para crear contornos complejos, perfiles, ranuras, cavidades y otras características 3D. Los talleres de mecanizado CNC prefieren el fresado en concordancia para las piezas de PEI.
- Estampación: Herramientas recubiertas de carburo o diamante, de 2 a 4 filos y con ángulos de ataque positivos de 10 a 20°.
- Velocidad y avance: 0-400 m/min (~20% menor para grados con relleno de vidrio) y avance de 0.05-0.15 mm/diente
Torneado CNC PEI
Torneado CNC PEI
El torneado de materiales PEI se realiza en tornos o centros de torneado. Se utiliza para dar forma a geometrías cilíndricas, como ejes, casquillos y varillas.
- Estampación: Herramientas de carburo sólido/PCD con ángulo de ataque positivo de 5-10° y ángulo de desprendimiento de 8-12°.
- Velocidad y avance: 150-300 m/min y 0.1-0.3 mm/rev
Perforación CNC PEI
Se recomienda la perforación intermitente para crear agujeros en materiales PEI. Sin una secuencia de perforación predefinida, se pueden crear agujeros con una profundidad tres veces mayor que el diámetro del agujero (3 x D) utilizando una técnica de perforación continua antes de la perforación intermitente.
- Estampación: Brocas helicoidales afiladas de cobalto/carburo con ranuras pulidas.
- Velocidad y avance: 80-150 m/min y 0.05-0.15 mm/rev
Mandrinado CNC PEI
El mandrinado se utiliza para agrandar y dar acabado a los agujeros previamente perforados en las piezas de trabajo de PEI, lo que permite obtener un diámetro, una redondez y un acabado precisos.
- Estampación: Barras de mandrinar rígidas de carburo de un solo punto
- Velocidad y avance: 150-300 m/min y alimentaciones ligeras con pasadas de acabado más lentas.
Roscado CNC PEI
Tornillo PEI
Para crear roscas externas en piezas cilíndricas de PEI se utiliza una herramienta de un solo punto, mientras que para las roscas internas se emplea el roscado manual.
- Estampación: Inserto de carburo de un solo punto para roscado de torno
- Velocidad y avance: Depende del paso de la rosca.
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Consideraciones sobre el mecanizado CNC de PEI
El material PEI es amorfo y más rígido que los termoplásticos comunes, por lo que es necesario tener en cuenta factores adicionales durante el mecanizado, como la acumulación de calor, el astillamiento de los bordes, el agrietamiento por tensión y una gestión eficiente de las virutas.
Generación de calor
Los materiales PEI son altamente resistentes al calor y abrasivos. Debido a su baja conductividad térmica y a la fricción entre la herramienta y la pieza, el calor generado durante el mecanizado no se disipa fácilmente. Esto puede provocar la fusión del material, un aumento de las tensiones internas y afectar la estabilidad dimensional.
Para PEI sin rellenar El calor se genera por el cizallamiento del material y la deformación plástica, lo que da como resultado cargas térmicas moderadas pero altamente localizadas en la zona de corte. Debido a la conductividad relativamente baja del PEI, gran parte de este calor permanece concentrado cerca de la superficie mecanizada. En contraste, PEI relleno de vidrio Genera mucho más calor debido a la fibra de vidrio abrasiva y a la mayor fricción, pero también se transfiere una cantidad significativa de calor a la herramienta de corte.
La Solución:
- Usa herramientas afiladas
- Asegúrese de que el flujo necesario de refrigerante a base de agua o de aire comprimido llegue a la zona de mecanizado.
- Tenga en cuenta el espacio necesario para un flujo adecuado del refrigerante en el caso de paredes delgadas u otros componentes sensibles.
Astillado de bordes
El PEI es un plástico rígido y quebradizo, por lo que es propenso a astillarse en los bordes, especialmente al mecanizar esquinas afiladas, bordes delgados y agujeros pequeños.
- Al diseñar las piezas mecanizadas de Ultem, tenga en cuenta los radios de las esquinas.
- Evite cortes agresivos y velocidades de avance elevadas.
- Evite las transiciones bruscas
Agrietamiento por tensión
La rigidez, la fragilidad y el exceso de calor pueden generar tensiones residuales internas durante el mecanizado de piezas de PEI, lo que provoca fisuras por tensión.
- Aplique el proceso de recocido para aliviar las tensiones antes del mecanizado.
- Aplicar refrigerante y lubricante.
Gestión de chips
El PEI genera virutas largas, continuas y fibrosas a una velocidad de alimentación más lenta. Esto puede provocar que las virutas se enrollen y que se calienten de forma localizada.
- Considere la geometría de la herramienta y los parámetros de mecanizado.
- Aplique refrigerante por inundación o succión al vacío con frecuencia.
- Utilice el método de fresado ascendente y perforación intermitente (mientras crea agujeros).
¿Cuáles son las aplicaciones del mecanizado CNC con PEI?
Aplicaciones de mecanizado de PEI
Las piezas mecanizadas de PEI o Ultem se utilizan en diversas industrias que requieren alta resistencia a la temperatura, rendimiento mecánico, estabilidad química, rigidez dieléctrica y estabilidad dimensional.
Analicemos las aplicaciones de mecanizado de PEI en maquinaria automotriz, aeroespacial, médica, electrónica e industrial las industrias.
- Automotor: Sistemas de refrigeración para vehículos eléctricos, componentes bajo el capó, cubiertas de espejos, piezas de montaje de LED, válvulas y accesorios del sistema de combustible, carcasas de ECU, molduras interiores, clips estructurales.
- Aeroespacial: FAR 25.853 FST Componentes interiores de aeronaves, conductos, componentes de unidades de suministro de energía, carcasas de instrumentos y componentes de asientos que cumplen con las especificaciones.
- Médico: Carcasas de equipos de diagnóstico, mangos de instrumentos quirúrgicos, colectores de fluidos, Carcasas para escáneres intraorales, componentes para endoscopios y bandejas de esterilización.
- Electrónica: Carcasas de conectores, aislantes, componentes de dispositivos de visualización, soportes para placas de circuitos impresos, unidades de filtro de antena 5G/RF y soportes para obleas semiconductoras.
- Maquinaria industrial: Asientos de válvulas, rieles guía, anillos de posicionamiento, plantillas y dispositivos de fijación, soportes estructurales para piezas móviles de maquinaria, componentes para procesamiento químico, cojinetes y bujes industriales, carcasas de bombas.
¿Es diferente el PEI mecanizado por CNC del PEI utilizado para la impresión 3D?
Ambos son materiales de polieterimida, pero la diferencia entre la PEI para mecanizado CNC y la PEI para impresión 3D radica en su proceso de producción. Los materiales de PEI utilizados en el mecanizado se fabrican a partir de una masa sólida de PEI con tensión controlada y están disponibles en placas, láminas, varillas o bloques. Por otro lado, los materiales de PEI para impresión 3D se formulan mediante procesos aditivos y están disponibles en forma de filamentos.
El método de modelado por deposición fundida (FDM) es adecuado para imprimir piezas y prototipos de material PEI. Algunos ejemplos de impresión 3D de PEI incluyen prototipos de colectores de admisión para aplicaciones automotrices, carcasas de sensores y herramientas robóticas de extremo de brazo (EOAT).
Piezas de PEI mecanizadas por CNC: una perspectiva de adquisición
Si desea adquirir piezas o prototipos de PEI mecanizados por CNC a partir de su diseño CAD, simplemente indicar "material plástico PEI" en la solicitud de cotización no es suficiente para obtener información precisa. Debe especificar el grado del polímero, el refuerzo, el color y las especificaciones aplicables.
Para componentes críticos, lo mejor es mencionar las certificaciones de materiales requeridas, la trazabilidad del proveedor y los datos de prueba relevantes. Algunas de las certificaciones aplicables para el mecanizado CNC especializado de piezas de PEI son UL94, FAR 25.853, ISO 10993 y los requisitos de la FDA/contacto con alimentos.
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¿Cuáles son las opciones de acabado superficial para las piezas mecanizadas de Ultem?
El acabado mecanizado puede proporcionar una rugosidad superficial de 3.2 µm; sin embargo, esta se ve muy influenciada por el grado de PEI, las herramientas y los parámetros de corte. Además del acabado mecanizado, las piezas mecanizadas de Ultem pueden acabarse mediante granallado, pulido por vibración, pulido con vapor y pintura adhesiva.
- Granallado: Proporciona una superficie uniforme (textura mate/satinada) y es apta para uso cosmético.
- Pulido con vapor: Es adecuado para el sellado de superficies, ventanas ópticas y aplicaciones de semiconductores. Una superficie finamente pulida por vapor puede proporcionar un valor de Ra de 1.6 a 0.4 µm.
- Cayendo: En el proceso de pulido, las piezas mecanizadas de Ultem se tratan con un medio abrasivo dentro de una cámara giratoria y vibratoria, lo que produce un acabado liso.
- Pintura adhesiva: Especialmente para fines cosméticos, de marca y de protección UV, las piezas mecanizadas de Ultem se pueden pintar mediante pulverización o inmersión.
¿Necesita piezas mecanizadas y prototipos de PEI? Envíenos su diseño.
Como ya comentamos, el mecanizado de precisión de PEI requiere un conocimiento profundo de las propiedades del material y varias consideraciones críticas, que solo pueden abordarse con experiencia en ingeniería y en el sector. Boda cuenta con más de 10 años de experiencia en el mecanizado de plásticos y un taller propio de mecanizado CNC con equipos CNC multieje (3, 5 y más).
Nuestros Servicio de mecanizado PEI Incluye todo, desde la retroalimentación de DFM y el mecanizado hasta las operaciones de postprocesamiento. Podemos proporcionar prototipos, componentes listos para usar y listos para ensamblar, basados en su diseño CAD.
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