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Lavorazione CNC PEI
La lavorazione CNC del PEI trasforma barre, lastre o componenti grezzi in PEI mediante taglio, fresatura, tornitura, foratura e altre operazioni appropriate, utilizzando il modello CAD e il programma CNC. La lavorazione del PEI richiede utensili in metallo duro affilati e la velocità di avanzamento varia in base al tipo di operazione.
Migliori Componenti lavorati a CNC PEI Offre resistenza termica, isolamento elettrico, stabilità chimica, elevata resistenza meccanica, rigidità e stabilità dimensionale. Tuttavia, non è sempre il materiale preferito nelle lavorazioni meccaniche a causa dell'elevato costo, della fragilità e della difficoltà di lavorazione.
Il PEI 1000 è il materiale non caricato utilizzato nella lavorazione CNC generica. Tuttavia, esistono gradi specifici di PEI dedicati a particolari applicazioni di lavorazione, come PEI GF20, PEI GF30/ULTEM 2300 e PEI per uso medicale.
Punti chiave
➤ Sono disponibili diverse qualità di PEI per la lavorazione: PEI 1000, PEI 1010, PEI GF 20, PEI GF 30 e ULTEM 4000.
➤ Il PEI 1000/1010 è utilizzato per lavorazioni meccaniche generiche; i gradi rinforzati con fibra di vetro sono utilizzati per componenti che richiedono rigidità e stabilità dimensionale; e l'ULTEM 4000 è utilizzato per componenti a basso attrito.
➤ Il PEI è più fragile dei normali termoplastici, quindi la dissipazione del calore, la scheggiatura dei bordi, la fessurazione da stress e l'accumulo di calore rappresentano le principali sfide.
➤ Per evitare guasti durante la lavorazione del PEI, utilizzare utensili in metallo duro affilati, velocità di avanzamento e velocità ottimali e garantire un flusso di refrigerante adeguato.
➤ Se desideri acquistare componenti in PEI lavorati su misura, specifica il tipo di polimero, il livello di rinforzo, il colore e le certificazioni applicabili (UL94, FAR 25.853, ISO 10993, idoneità al contatto con gli alimenti FDA).
Che cos'è il materiale plastico PEI?
Il PEI è tra i materiali plastici super-ingegneristici, apprezzati nella produzione per le sue eccellenti proprietà meccaniche, termiche ed elettriche. È anche noto come Ultem , un marchio commerciale dominante di polimero PEI prodotto da sabico ® Sono disponibili sia versioni trasparenti che opache di Ultem per la lavorazione CNC. Altri PEI commerciali sono TECAPEI™, SUSTAPEI™ e TEMPALUX®.
Struttura chimica della plastica PEI:
Struttura del polieterimmide (PEI)
La struttura chimica del PEI contiene tre componenti principali: gruppi immidici (>C=O), legami eterei e anelli aromatici. Gli anelli aromatici alternati sono collegati con un gruppo etereo e un gruppo ammide ciclico. Nel frattempo, la formula chimica generale per le catene ripetute è C₃₇ H₂₄ O₆ N₂.
Quali sono le proprietà delle plastiche PEI?
materiali plastici PEI
Eccellente resistenza meccanica, rigidità, stabilità chimica, resistenza termica, elevata rigidità dielettrica, resistenza alla fessurazione da stress, ignifugazione e stabilità dimensionale sono le principali proprietà delle materie plastiche PEI. Per questo motivo sono considerate parte della famiglia dei termoplastici ingegneristici di qualità superiore e vengono utilizzate in condizioni estreme.
Analizziamo nel dettaglio le proprietà della plastica PEI.
Resistenza meccanica
Il PEI è una plastica ad alta resistenza che offre eccellenti proprietà di resistenza alla flessione e agli urti. Secondo ASTM D 638 Il PEI non caricato ha una resistenza alla trazione di 120 MPa (17,500 PSI).
Durezza
Il PEI è una plastica resistente e dura. Resiste all'usura, all'abrasione e ai graffi.
Leggero
Grazie all'elevata resistenza e alla leggerezza del PEI, i produttori di macchine CNC lo utilizzano spesso come sostituto del metallo. Tuttavia, le leghe non caricate offrono ancora un rapporto resistenza/peso inferiore rispetto alle leghe di alluminio.
Resistenza al calore
Il PEI ha una temperatura di transizione vetrosa di 217 °C e i componenti in PEI lavorati a CNC possono resistere a carichi termici ciclici fino a 200 °C. Mantiene le proprietà e le dimensioni anche quando i pezzi sono esposti a temperature elevate per lungo tempo.
Isolamento elettrico
Il PEI ha un'elevata rigidità dielettrica ( 33 KV/mm È in grado di resistere a scosse elettriche ad alta tensione ed è un'ottima scelta di materiale per le esigenze di isolamento.
Resistenza alla fiamma
Presenta intrinsecamente proprietà ignifughe e genera una quantità minima di fumi, fumo o gas.
Stabilità chimica
Le plastiche in PEI presentano un'elevata resistenza ad acidi, alcali, oli e alcuni solventi organici.
stabilità dimensionale
I componenti in plastica PEI mantengono la loro geometria, le dimensioni e le caratteristiche nel tempo, anche in presenza di calore e stress.
Formabilità/Processabilità
Le materie prime plastiche in PEI possono essere trasformate in componenti funzionali mediante lavorazione CNC, estrusione, stampaggio a iniezione, stampaggio a soffiaggio e termoformatura.
Tabella delle proprietà della plastica PEI
Diamo un'occhiata ai valori numerici delle diverse proprietà della plastica PEI (non caricata) nella tabella seguente [ 1 ][ 2 ][ 3 ].
Proprietà
Unità
~Valore
Metodo di prova / Condizione
Temperatura di transizione vetrosa*
° C
220
ISO 3156
Densità
g / cm³
1.27-1.28
ISO 1183 / ASTM D792
Resistenza alla trazione
MPa
114–121 MPa
ISO 527 / ASTM D638
Resistenza alla compressione
152 MPa
ASTM D695; deformazione del 10%
Resistenza alla flessione
138 MPa
ASTM D790
Durezza Rockwell
Rockwell
M112 / R125
ASTM D785
Allungamento a rottura
%
40-80
Coefficiente di dilatazione termica (CTE)
µm/m·°C
56 × 10⁻⁶ /°C
ASTM D696/ISO 11359
Rigidità dielettrica
kV / mm
33
ASTM D149; tempo breve, spessore 1/8 di pollice
Costante dielettrica
-
3.15
ASTM D150 a 1 kHz*
Gradi di materiale PEI utilizzati nella lavorazione CNC
PEI 1000, PEI 1010, PEI GF 20, PEI GF 30 e UlTEM 4000 sono i principali gradi di PEI utilizzati nella lavorazione CNC. Alcuni di questi sono gradi con carica composita e offrono proprietà migliorate rispetto ai gradi senza carica.
PEI 1000 ( ULTEM 1000)
Si tratta di un polimero PEI non caricato, utilizzato per lavorazioni meccaniche di precisione, isolamento elettrico e componenti per alte temperature. I gradi PEI 1000 presentano una minore abrasività e possono essere lavorati con utensili in HSS/carburo.
Esempi di applicazione: Componenti per auto di media portata e per interni, vassoi sterilizzabili per uso medicale, isolanti per circuiti RF/microonde e componenti per l'industria alimentare.
PEI 1010 (ULTEM 1010)
Si tratta inoltre di un grado di PEI non caricato, la cui differenza rispetto al PEI 1000 risiede nel fatto che il PEI 1010 è formulato per una maggiore fluidità di fusione. Pertanto, è più adatto allo stampaggio di componenti a parete sottile. Per il resto, le proprietà meccaniche, elettriche e termiche sono sostanzialmente le stesse.
Esempi di applicazione: Le applicazioni di lavorazione sono simili a quelle del PEI 1000.
PEI GF 20 (ULTEM 2200)
Le leghe di PEI con il 20% di fibra di vetro (serie ULTEM 2200) aumentano la rigidità del materiale, la stabilità dimensionale e il modulo di flessione. Resistono inoltre alla deformazione. Tuttavia, per la lavorazione di queste leghe è necessario utilizzare utensili diamantati con velocità di taglio inferiori.
Esempi di applicazione: Staffe leggere, blocchi di posizionamento industriali e custodie per strumenti.
PEI GF 30 (ULTEM 2300)
Le plastiche PEI rinforzate con il 30% di fibra di vetro migliorano ulteriormente la rigidità, la stabilità dimensionale e l'inerzia chimica, riducendo al contempo l'allungamento a rottura. Sono scelte per componenti strutturali in ambito aerospaziale, nella movimentazione di semiconduttori e nella produzione industriale. La lavorazione del PEI GF 30 è più complessa e il principale svantaggio è la rapida usura degli utensili.
Esempi di applicazione: Staffe e dispositivi di fissaggio per aeromobili, isolanti elettrici, dispositivi di fissaggio per l'assemblaggio automobilistico, mandrini per wafer per apparecchiature di lavorazione dei semiconduttori e piastre per utensili meccanici.
ULTEM4000
ULTEM 4000 è composto da Fibra di vetro, PTFE e PEI caricato con grafite È progettato per applicazioni resistenti all'usura e a basso attrito. Pur essendo relativamente più costoso di altri tipi, offre stabilità idrolitica, stabilità dimensionale ed elevata resistenza in un ampio intervallo di temperature.
Esempi di applicazione: Componenti scorrevoli, parti robotiche, guide lineari, camme e rulli meccanici, cuscinetti, boccole e ingranaggi.
Processi di lavorazione CNC PEI: fresatura, tornitura, foratura, alesatura, filettatura
I materiali in PEI possono essere lavorati con fresatura CNC, tornitura, foratura, alesatura, filettatura e altri processi di lavorazione, a seconda della forma e delle caratteristiche che si desidera creare. Essendo una plastica rigida, la velocità di taglio, la velocità di avanzamento e gli utensili devono essere selezionati in base alle proprietà del pezzo in PEI.
Fresatura CNC PEI
Parte in PEI fresata a CNC
La fresatura viene utilizzata per creare contorni complessi, profili, scanalature, tasche e altre caratteristiche 3D. Le officine meccaniche a controllo numerico prediligono la fresatura in concordanza per i pezzi in PEI.
- Tooling: Utensili in carburo o rivestiti di diamante, da 2 a 4 taglienti, e angoli di spoglia positivi da 10 a 20°.
- Velocità e avanzamento: 0-400 m/min (circa il 20% in meno per le leghe rinforzate con fibra di vetro) e avanzamento di 0.05-0.15 mm/dente
Tornitura CNC PEI
Tornitura CNC PEI
La tornitura dei materiali in PEI viene eseguita su torni o centri di tornitura. Viene utilizzata per sagomare geometrie cilindriche, come alberi, boccole e barre.
- Tooling: Utensili in metallo duro integrale/PCD con angolo di spoglia positivo di 5-10° e angolo di scarico di 8-12°.
- Velocità e avanzamento: 150-300 m/min e 0.1-0.3 mm/giro
Foratura CNC PEI
Per la creazione di fori nei materiali PEI si consiglia la foratura a intermittenza. Senza una sequenza di foratura, è possibile realizzare fori con una profondità pari a 3 volte il diametro del foro (3 x D) utilizzando un approccio di foratura continua prima della foratura a intermittenza.
- Tooling: Punte elicoidali affilate in cobalto/carburo con scanalature lucidate.
- Velocità e avanzamento: 80-150 m/min e 0.05-0.15 mm/giro
Alesatura CNC PEI
La barenatura viene utilizzata per allargare e rifinire i fori preforati nei pezzi in PEI, consentendo di ottenere diametro, rotondità e finitura precisi.
- Tooling: Barre di alesatura rigide in metallo duro a punta singola
- Velocità e avanzamento: 150-300 m/min e avanzamenti leggeri con passaggi di finitura più lenti
Filettatura CNC PEI
vite PEI
Sui pezzi cilindrici in PEI si utilizza un utensile a punta singola per creare filettature esterne, mentre per le filettature interne è adatta la maschiatura.
- Tooling: Inserto in metallo duro a punta singola per filettatura al tornio
- Velocità e avanzamento: Dipende dal passo della filettatura.
Prova subito Boda!
Considerazioni sulla lavorazione CNC PEI
Il materiale PEI è amorfo e più rigido dei normali termoplastici, quindi è necessario considerare ulteriori fattori durante la lavorazione, come l'accumulo di calore, la scheggiatura dei bordi, la fessurazione da stress e un'efficiente gestione dei trucioli.
Generazione di calore
I materiali in PEI sono altamente resistenti al calore e all'abrasione. A causa della bassa conduttività termica del PEI e dell'attrito tra utensile e pezzo, il calore generato durante la lavorazione non si dissipa facilmente. Ciò può fondere il materiale, aumentare le tensioni interne e compromettere la stabilità dimensionale.
Per PEI non compilato Il calore viene generato dal taglio del materiale e dalla deformazione plastica, con conseguenti carichi termici moderati ma altamente localizzati nella zona di taglio. A causa della conduttività relativamente bassa del PEI, gran parte di questo calore rimane concentrato vicino alla superficie lavorata. Al contrario, PEI rinforzato con fibra di vetro genera una quantità di calore notevolmente maggiore a causa della fibra di vetro abrasiva e del maggiore attrito, ma una quantità significativa di calore viene anche trasferita all'utensile da taglio.
Soluzione:
- Usa strumenti affilati
- Garantire il flusso necessario di refrigerante a base d'acqua o ad aria compressa nell'area di lavorazione.
- Bisogna tenere conto dello spazio necessario per un corretto flusso del liquido di raffreddamento in presenza di pareti sottili o altri componenti sensibili.
Scheggiatura del bordo
Il PEI è una plastica fragile e rigida, quindi è soggetta a scheggiature sui bordi, soprattutto durante la lavorazione di angoli acuti, bordi sottili e piccoli fori.
- Durante la progettazione dei componenti lavorati in Ultem, è importante tenere conto dei raggi di curvatura degli angoli.
- Evitare tagli aggressivi e velocità di avanzamento elevate.
- Evitare transizioni brusche
Cricche da stress
La rigidità, la fragilità e il calore eccessivo possono generare tensioni residue interne durante la lavorazione di pezzi in PEI, con conseguente formazione di cricche da stress.
- Applicare il processo di ricottura per alleviare le tensioni prima della lavorazione.
- Applicare il liquido di raffreddamento e il lubrificante
Gestione dei trucioli
Il PEI genera trucioli lunghi, continui e filamentosi a una velocità di alimentazione inferiore. Ciò può causare l'avvolgimento dei trucioli e il surriscaldamento localizzato.
- Considera la geometria dell'utensile e i parametri di lavorazione.
- Applicare frequentemente il liquido di raffreddamento a flusso continuo o l'aspirazione sottovuoto
- Utilizzare la fresatura in salita e la foratura a intermittenza (durante la creazione dei fori).
Quali sono le applicazioni della lavorazione CNC PEI?
applicazioni di lavorazione PEI
I componenti lavorati in PEI o Ultem trovano impiego in diversi settori industriali che richiedono resistenza alle alte temperature, prestazioni meccaniche, stabilità chimica, rigidità dielettrica e stabilità dimensionale.
Diamo un'occhiata alle applicazioni di lavorazione PEI in settore automobilistico, aerospaziale, medicale, elettronico e dei macchinari industriali industrie.
- Settore automobilistico: Sistemi di raffreddamento per veicoli elettrici, componenti sotto il cofano, calotte degli specchietti, componenti per l'assemblaggio di LED, valvole e raccordi per il sistema di alimentazione, custodie per centraline elettroniche, finiture interne, clip strutturali.
- Aerospaziale: FAR 25.853 FST ha assemblato componenti interni per aeromobili, condotti, componenti dell'alimentatore, alloggiamenti per la strumentazione e componenti dei sedili.
- Medico: Alloggiamenti per apparecchiature diagnostiche, impugnature per strumenti chirurgici, collettori fluidici, Alloggiamenti per scanner intraorali, componenti per endoscopi e vassoi di sterilizzazione.
- Elettronica: Alloggiamenti per connettori, isolanti, componenti per dispositivi di visualizzazione, supporti per circuiti stampati, unità filtro per antenne 5G/RF e supporti per wafer di semiconduttori.
- Macchinario industriale: Sedi valvole, guide, anelli di posizionamento, maschere e dispositivi di fissaggio, supporti strutturali per parti mobili di macchine, componenti per l'industria chimica, cuscinetti e boccole industriali, corpi pompa.
Il PEI lavorato con macchine CNC è diverso dal PEI utilizzato per la stampa 3D?
Entrambi sono materiali in polieterimmide, ma la differenza tra "PEI per lavorazione CNC e PEI per stampa 3D" risiede nel processo di produzione. I materiali in PEI utilizzati nella lavorazione meccanica sono prodotti a partire da materie prime solide di PEI a controllo di sollecitazione e sono disponibili in lastre, fogli, barre o blocchi. I materiali in PEI per stampa 3D, invece, sono formulati tramite processi additivi e sono disponibili sotto forma di filamenti.
Il metodo di modellazione a deposizione fusa (FDM) è adatto alla stampa di componenti e prototipi in materiale PEI. Alcuni esempi di stampa 3D in PEI includono prototipi di collettori di aspirazione per applicazioni automobilistiche, alloggiamenti per sensori e utensili robotici di fine braccio (EOAT).
Componenti in PEI lavorati a CNC: una prospettiva di approvvigionamento
Se desiderate acquistare componenti o prototipi in PEI lavorati a CNC sulla base del vostro progetto CAD, indicare semplicemente "materiale plastico PEI" nella richiesta di preventivo non è sufficiente per ottenere informazioni accurate. È necessario specificare il tipo di polimero, il rinforzo, il colore e le specifiche applicabili.
Per i componenti critici, è opportuno menzionare le certificazioni dei materiali richieste, la tracciabilità del fornitore e i dati di prova pertinenti. Alcune delle certificazioni applicabili per la lavorazione CNC specializzata di componenti in PEI sono UL94, FAR 25.853, ISO 10993 e i requisiti FDA/per il contatto con gli alimenti.
Quali sono le opzioni di finitura superficiale per i componenti lavorati in Ultem?
La finitura ottenuta tramite lavorazione meccanica può fornire una rugosità superficiale di 3.2 µm; tuttavia, essa è fortemente influenzata dal grado di PEI, dagli utensili e dai parametri di taglio. Oltre alla finitura ottenuta tramite lavorazione meccanica, i componenti in Ultem lavorati possono essere rifiniti con sabbiatura, burattatura, lucidatura a vapore e verniciatura adesiva.
- Sabbiatura: Offre una superficie uniforme (texture opaca/satinata) ed è adatta per scopi cosmetici.
- Lucidatura a vapore: È adatto per sigillare superfici, finestre ottiche e applicazioni nel settore dei semiconduttori. Una superficie finemente lucidata a vapore può fornire una rugosità superficiale (Ra) compresa tra 1.6 e 0.4 µm.
- Burattatura: Nel processo di burattatura, i pezzi in Ultem lavorati vengono trattati con materiali abrasivi all'interno di una camera rotante e vibrante, ottenendo una finitura liscia.
- Pittura adesiva: In particolare per applicazioni estetiche, di branding e di protezione dai raggi UV, i componenti in Ultem lavorati possono essere verniciati mediante spruzzatura o immersione.
Hai bisogno di componenti e prototipi lavorati in PEI? Inviaci il tuo progetto.
Come abbiamo discusso, la lavorazione di precisione del PEI richiede una conoscenza approfondita delle proprietà del materiale e diverse considerazioni critiche, che possono essere affrontate solo grazie a competenze ingegneristiche ed esperienza nel settore. Boda vanta oltre 10 anni di esperienza nella lavorazione delle materie plastiche e dispone di un'officina meccanica CNC interna con attrezzature CNC multiasse (3, 5 e più).
Servizio di lavorazione PEI Il servizio comprende tutto, dal feedback DFM alla lavorazione meccanica, fino alle operazioni di post-elaborazione. Possiamo fornire prototipi, componenti pronti all'uso e componenti pronti per l'assemblaggio, basati sul vostro progetto CAD.
Lavorazione CNC PEI
La lavorazione CNC del PEI trasforma barre, lastre o componenti grezzi in PEI mediante taglio, fresatura, tornitura, foratura e altre operazioni appropriate, utilizzando il modello CAD e il programma CNC. La lavorazione del PEI richiede utensili in metallo duro affilati e la velocità di avanzamento varia in base al tipo di operazione.
Migliori Componenti lavorati a CNC PEI Offre resistenza termica, isolamento elettrico, stabilità chimica, elevata resistenza meccanica, rigidità e stabilità dimensionale. Tuttavia, non è sempre il materiale preferito nelle lavorazioni meccaniche a causa dell'elevato costo, della fragilità e della difficoltà di lavorazione.
Il PEI 1000 è il materiale non caricato utilizzato nella lavorazione CNC generica. Tuttavia, esistono gradi specifici di PEI dedicati a particolari applicazioni di lavorazione, come PEI GF20, PEI GF30/ULTEM 2300 e PEI per uso medicale.
Punti chiave
➤ Sono disponibili diverse qualità di PEI per la lavorazione: PEI 1000, PEI 1010, PEI GF 20, PEI GF 30 e ULTEM 4000.
➤ Il PEI 1000/1010 è utilizzato per lavorazioni meccaniche generiche; i gradi rinforzati con fibra di vetro sono utilizzati per componenti che richiedono rigidità e stabilità dimensionale; e l'ULTEM 4000 è utilizzato per componenti a basso attrito.
➤ Il PEI è più fragile dei normali termoplastici, quindi la dissipazione del calore, la scheggiatura dei bordi, la fessurazione da stress e l'accumulo di calore rappresentano le principali sfide.
➤ Per evitare guasti durante la lavorazione del PEI, utilizzare utensili in metallo duro affilati, velocità di avanzamento e velocità ottimali e garantire un flusso di refrigerante adeguato.
➤ Se desideri acquistare componenti in PEI lavorati su misura, specifica il tipo di polimero, il livello di rinforzo, il colore e le certificazioni applicabili (UL94, FAR 25.853, ISO 10993, idoneità al contatto con gli alimenti FDA).
Che cos'è il materiale plastico PEI?
Il PEI è tra i materiali plastici super-ingegneristici, apprezzati nella produzione per le sue eccellenti proprietà meccaniche, termiche ed elettriche. È anche noto come Ultem , un marchio commerciale dominante di polimero PEI prodotto da sabico ® Sono disponibili sia versioni trasparenti che opache di Ultem per la lavorazione CNC. Altri PEI commerciali sono TECAPEI™, SUSTAPEI™ e TEMPALUX®.
Struttura chimica della plastica PEI:
Struttura del polieterimmide (PEI)
La struttura chimica del PEI contiene tre componenti principali: gruppi immidici (>C=O), legami eterei e anelli aromatici. Gli anelli aromatici alternati sono collegati con un gruppo etereo e un gruppo ammide ciclico. Nel frattempo, la formula chimica generale per le catene ripetute è C₃₇ H₂₄ O₆ N₂.
Quali sono le proprietà delle plastiche PEI?
materiali plastici PEI
Eccellente resistenza meccanica, rigidità, stabilità chimica, resistenza termica, elevata rigidità dielettrica, resistenza alla fessurazione da stress, ignifugazione e stabilità dimensionale sono le principali proprietà delle materie plastiche PEI. Per questo motivo sono considerate parte della famiglia dei termoplastici ingegneristici di qualità superiore e vengono utilizzate in condizioni estreme.
Analizziamo nel dettaglio le proprietà della plastica PEI.
Resistenza meccanica
Il PEI è una plastica ad alta resistenza che offre eccellenti proprietà di resistenza alla flessione e agli urti. Secondo ASTM D 638 Il PEI non caricato ha una resistenza alla trazione di 120 MPa (17,500 PSI).
Durezza
Il PEI è una plastica resistente e dura. Resiste all'usura, all'abrasione e ai graffi.
Leggero
Grazie all'elevata resistenza e alla leggerezza del PEI, i produttori di macchine CNC lo utilizzano spesso come sostituto del metallo. Tuttavia, le leghe non caricate offrono ancora un rapporto resistenza/peso inferiore rispetto alle leghe di alluminio.
Resistenza al calore
Il PEI ha una temperatura di transizione vetrosa di 217 °C e i componenti in PEI lavorati a CNC possono resistere a carichi termici ciclici fino a 200 °C. Mantiene le proprietà e le dimensioni anche quando i pezzi sono esposti a temperature elevate per lungo tempo.
Isolamento elettrico
Il PEI ha un'elevata rigidità dielettrica ( 33 KV/mm È in grado di resistere a scosse elettriche ad alta tensione ed è un'ottima scelta di materiale per le esigenze di isolamento.
Resistenza alla fiamma
Presenta intrinsecamente proprietà ignifughe e genera una quantità minima di fumi, fumo o gas.
Stabilità chimica
Le plastiche in PEI presentano un'elevata resistenza ad acidi, alcali, oli e alcuni solventi organici.
stabilità dimensionale
I componenti in plastica PEI mantengono la loro geometria, le dimensioni e le caratteristiche nel tempo, anche in presenza di calore e stress.
Formabilità/Processabilità
Le materie prime plastiche in PEI possono essere trasformate in componenti funzionali mediante lavorazione CNC, estrusione, stampaggio a iniezione, stampaggio a soffiaggio e termoformatura.
Tabella delle proprietà della plastica PEI
Diamo un'occhiata ai valori numerici delle diverse proprietà della plastica PEI (non caricata) nella tabella seguente [ 1 ][ 2 ][ 3 ].
Proprietà
Unità
~Valore
Metodo di prova / Condizione
Temperatura di transizione vetrosa*
° C
220
ISO 3156
Densità
g / cm³
1.27-1.28
ISO 1183 / ASTM D792
Resistenza alla trazione
MPa
114–121 MPa
ISO 527 / ASTM D638
Resistenza alla compressione
152 MPa
ASTM D695; deformazione del 10%
Resistenza alla flessione
138 MPa
ASTM D790
Durezza Rockwell
Rockwell
M112 / R125
ASTM D785
Allungamento a rottura
%
40-80
Coefficiente di dilatazione termica (CTE)
µm/m·°C
56 × 10⁻⁶ /°C
ASTM D696/ISO 11359
Rigidità dielettrica
kV / mm
33
ASTM D149; tempo breve, spessore 1/8 di pollice
Costante dielettrica
-
3.15
ASTM D150 a 1 kHz*
Gradi di materiale PEI utilizzati nella lavorazione CNC
PEI 1000, PEI 1010, PEI GF 20, PEI GF 30 e UlTEM 4000 sono i principali gradi di PEI utilizzati nella lavorazione CNC. Alcuni di questi sono gradi con carica composita e offrono proprietà migliorate rispetto ai gradi senza carica.
PEI 1000 ( ULTEM 1000)
Si tratta di un polimero PEI non caricato, utilizzato per lavorazioni meccaniche di precisione, isolamento elettrico e componenti per alte temperature. I gradi PEI 1000 presentano una minore abrasività e possono essere lavorati con utensili in HSS/carburo.
Esempi di applicazione: Componenti per auto di media portata e per interni, vassoi sterilizzabili per uso medicale, isolanti per circuiti RF/microonde e componenti per l'industria alimentare.
PEI 1010 (ULTEM 1010)
Si tratta inoltre di un grado di PEI non caricato, la cui differenza rispetto al PEI 1000 risiede nel fatto che il PEI 1010 è formulato per una maggiore fluidità di fusione. Pertanto, è più adatto allo stampaggio di componenti a parete sottile. Per il resto, le proprietà meccaniche, elettriche e termiche sono sostanzialmente le stesse.
Esempi di applicazione: Le applicazioni di lavorazione sono simili a quelle del PEI 1000.
PEI GF 20 (ULTEM 2200)
Le leghe di PEI con il 20% di fibra di vetro (serie ULTEM 2200) aumentano la rigidità del materiale, la stabilità dimensionale e il modulo di flessione. Resistono inoltre alla deformazione. Tuttavia, per la lavorazione di queste leghe è necessario utilizzare utensili diamantati con velocità di taglio inferiori.
Esempi di applicazione: Staffe leggere, blocchi di posizionamento industriali e custodie per strumenti.
PEI GF 30 (ULTEM 2300)
Le plastiche PEI rinforzate con il 30% di fibra di vetro migliorano ulteriormente la rigidità, la stabilità dimensionale e l'inerzia chimica, riducendo al contempo l'allungamento a rottura. Sono scelte per componenti strutturali in ambito aerospaziale, nella movimentazione di semiconduttori e nella produzione industriale. La lavorazione del PEI GF 30 è più complessa e il principale svantaggio è la rapida usura degli utensili.
Esempi di applicazione: Staffe e dispositivi di fissaggio per aeromobili, isolanti elettrici, dispositivi di fissaggio per l'assemblaggio automobilistico, mandrini per wafer per apparecchiature di lavorazione dei semiconduttori e piastre per utensili meccanici.
ULTEM4000
ULTEM 4000 è composto da Fibra di vetro, PTFE e PEI caricato con grafite È progettato per applicazioni resistenti all'usura e a basso attrito. Pur essendo relativamente più costoso di altri tipi, offre stabilità idrolitica, stabilità dimensionale ed elevata resistenza in un ampio intervallo di temperature.
Esempi di applicazione: Componenti scorrevoli, parti robotiche, guide lineari, camme e rulli meccanici, cuscinetti, boccole e ingranaggi.
Processi di lavorazione CNC PEI: fresatura, tornitura, foratura, alesatura, filettatura
I materiali in PEI possono essere lavorati con fresatura CNC, tornitura, foratura, alesatura, filettatura e altri processi di lavorazione, a seconda della forma e delle caratteristiche che si desidera creare. Essendo una plastica rigida, la velocità di taglio, la velocità di avanzamento e gli utensili devono essere selezionati in base alle proprietà del pezzo in PEI.
Fresatura CNC PEI
Parte in PEI fresata a CNC
La fresatura viene utilizzata per creare contorni complessi, profili, scanalature, tasche e altre caratteristiche 3D. Le officine meccaniche a controllo numerico prediligono la fresatura in concordanza per i pezzi in PEI.
- Tooling: Utensili in carburo o rivestiti di diamante, da 2 a 4 taglienti, e angoli di spoglia positivi da 10 a 20°.
- Velocità e avanzamento: 0-400 m/min (circa il 20% in meno per le leghe rinforzate con fibra di vetro) e avanzamento di 0.05-0.15 mm/dente
Tornitura CNC PEI
Tornitura CNC PEI
La tornitura dei materiali in PEI viene eseguita su torni o centri di tornitura. Viene utilizzata per sagomare geometrie cilindriche, come alberi, boccole e barre.
- Tooling: Utensili in metallo duro integrale/PCD con angolo di spoglia positivo di 5-10° e angolo di scarico di 8-12°.
- Velocità e avanzamento: 150-300 m/min e 0.1-0.3 mm/giro
Foratura CNC PEI
Per la creazione di fori nei materiali PEI si consiglia la foratura a intermittenza. Senza una sequenza di foratura, è possibile realizzare fori con una profondità pari a 3 volte il diametro del foro (3 x D) utilizzando un approccio di foratura continua prima della foratura a intermittenza.
- Tooling: Punte elicoidali affilate in cobalto/carburo con scanalature lucidate.
- Velocità e avanzamento: 80-150 m/min e 0.05-0.15 mm/giro
Alesatura CNC PEI
La barenatura viene utilizzata per allargare e rifinire i fori preforati nei pezzi in PEI, consentendo di ottenere diametro, rotondità e finitura precisi.
- Tooling: Barre di alesatura rigide in metallo duro a punta singola
- Velocità e avanzamento: 150-300 m/min e avanzamenti leggeri con passaggi di finitura più lenti
Filettatura CNC PEI
vite PEI
Sui pezzi cilindrici in PEI si utilizza un utensile a punta singola per creare filettature esterne, mentre per le filettature interne è adatta la maschiatura.
- Tooling: Inserto in metallo duro a punta singola per filettatura al tornio
- Velocità e avanzamento: Dipende dal passo della filettatura.
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Considerazioni sulla lavorazione CNC PEI
Il materiale PEI è amorfo e più rigido dei normali termoplastici, quindi è necessario considerare ulteriori fattori durante la lavorazione, come l'accumulo di calore, la scheggiatura dei bordi, la fessurazione da stress e un'efficiente gestione dei trucioli.
Generazione di calore
I materiali in PEI sono altamente resistenti al calore e all'abrasione. A causa della bassa conduttività termica del PEI e dell'attrito tra utensile e pezzo, il calore generato durante la lavorazione non si dissipa facilmente. Ciò può fondere il materiale, aumentare le tensioni interne e compromettere la stabilità dimensionale.
Per PEI non compilato Il calore viene generato dal taglio del materiale e dalla deformazione plastica, con conseguenti carichi termici moderati ma altamente localizzati nella zona di taglio. A causa della conduttività relativamente bassa del PEI, gran parte di questo calore rimane concentrato vicino alla superficie lavorata. Al contrario, PEI rinforzato con fibra di vetro genera una quantità di calore notevolmente maggiore a causa della fibra di vetro abrasiva e del maggiore attrito, ma una quantità significativa di calore viene anche trasferita all'utensile da taglio.
Soluzione:
- Usa strumenti affilati
- Garantire il flusso necessario di refrigerante a base d'acqua o ad aria compressa nell'area di lavorazione.
- Bisogna tenere conto dello spazio necessario per un corretto flusso del liquido di raffreddamento in presenza di pareti sottili o altri componenti sensibili.
Scheggiatura del bordo
Il PEI è una plastica fragile e rigida, quindi è soggetta a scheggiature sui bordi, soprattutto durante la lavorazione di angoli acuti, bordi sottili e piccoli fori.
- Durante la progettazione dei componenti lavorati in Ultem, è importante tenere conto dei raggi di curvatura degli angoli.
- Evitare tagli aggressivi e velocità di avanzamento elevate.
- Evitare transizioni brusche
Cricche da stress
La rigidità, la fragilità e il calore eccessivo possono generare tensioni residue interne durante la lavorazione di pezzi in PEI, con conseguente formazione di cricche da stress.
- Applicare il processo di ricottura per alleviare le tensioni prima della lavorazione.
- Applicare il liquido di raffreddamento e il lubrificante
Gestione dei trucioli
Il PEI genera trucioli lunghi, continui e filamentosi a una velocità di alimentazione inferiore. Ciò può causare l'avvolgimento dei trucioli e il surriscaldamento localizzato.
- Considera la geometria dell'utensile e i parametri di lavorazione.
- Applicare frequentemente il liquido di raffreddamento a flusso continuo o l'aspirazione sottovuoto
- Utilizzare la fresatura in salita e la foratura a intermittenza (durante la creazione dei fori).
Quali sono le applicazioni della lavorazione CNC PEI?
applicazioni di lavorazione PEI
I componenti lavorati in PEI o Ultem trovano impiego in diversi settori industriali che richiedono resistenza alle alte temperature, prestazioni meccaniche, stabilità chimica, rigidità dielettrica e stabilità dimensionale.
Diamo un'occhiata alle applicazioni di lavorazione PEI in settore automobilistico, aerospaziale, medicale, elettronico e dei macchinari industriali industrie.
- Settore automobilistico: Sistemi di raffreddamento per veicoli elettrici, componenti sotto il cofano, calotte degli specchietti, componenti per l'assemblaggio di LED, valvole e raccordi per il sistema di alimentazione, custodie per centraline elettroniche, finiture interne, clip strutturali.
- Aerospaziale: FAR 25.853 FST ha assemblato componenti interni per aeromobili, condotti, componenti dell'alimentatore, alloggiamenti per la strumentazione e componenti dei sedili.
- Medico: Alloggiamenti per apparecchiature diagnostiche, impugnature per strumenti chirurgici, collettori fluidici, Alloggiamenti per scanner intraorali, componenti per endoscopi e vassoi di sterilizzazione.
- Elettronica: Alloggiamenti per connettori, isolanti, componenti per dispositivi di visualizzazione, supporti per circuiti stampati, unità filtro per antenne 5G/RF e supporti per wafer di semiconduttori.
- Macchinario industriale: Sedi valvole, guide, anelli di posizionamento, maschere e dispositivi di fissaggio, supporti strutturali per parti mobili di macchine, componenti per l'industria chimica, cuscinetti e boccole industriali, corpi pompa.
Il PEI lavorato con macchine CNC è diverso dal PEI utilizzato per la stampa 3D?
Entrambi sono materiali in polieterimmide, ma la differenza tra "PEI per lavorazione CNC e PEI per stampa 3D" risiede nel processo di produzione. I materiali in PEI utilizzati nella lavorazione meccanica sono prodotti a partire da materie prime solide di PEI a controllo di sollecitazione e sono disponibili in lastre, fogli, barre o blocchi. I materiali in PEI per stampa 3D, invece, sono formulati tramite processi additivi e sono disponibili sotto forma di filamenti.
Il metodo di modellazione a deposizione fusa (FDM) è adatto alla stampa di componenti e prototipi in materiale PEI. Alcuni esempi di stampa 3D in PEI includono prototipi di collettori di aspirazione per applicazioni automobilistiche, alloggiamenti per sensori e utensili robotici di fine braccio (EOAT).
Componenti in PEI lavorati a CNC: una prospettiva di approvvigionamento
Se desiderate acquistare componenti o prototipi in PEI lavorati a CNC sulla base del vostro progetto CAD, indicare semplicemente "materiale plastico PEI" nella richiesta di preventivo non è sufficiente per ottenere informazioni accurate. È necessario specificare il tipo di polimero, il rinforzo, il colore e le specifiche applicabili.
Per i componenti critici, è opportuno menzionare le certificazioni dei materiali richieste, la tracciabilità del fornitore e i dati di prova pertinenti. Alcune delle certificazioni applicabili per la lavorazione CNC specializzata di componenti in PEI sono UL94, FAR 25.853, ISO 10993 e i requisiti FDA/per il contatto con gli alimenti.
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Quali sono le opzioni di finitura superficiale per i componenti lavorati in Ultem?
La finitura ottenuta tramite lavorazione meccanica può fornire una rugosità superficiale di 3.2 µm; tuttavia, essa è fortemente influenzata dal grado di PEI, dagli utensili e dai parametri di taglio. Oltre alla finitura ottenuta tramite lavorazione meccanica, i componenti in Ultem lavorati possono essere rifiniti con sabbiatura, burattatura, lucidatura a vapore e verniciatura adesiva.
- Sabbiatura: Offre una superficie uniforme (texture opaca/satinata) ed è adatta per scopi cosmetici.
- Lucidatura a vapore: È adatto per sigillare superfici, finestre ottiche e applicazioni nel settore dei semiconduttori. Una superficie finemente lucidata a vapore può fornire una rugosità superficiale (Ra) compresa tra 1.6 e 0.4 µm.
- Burattatura: Nel processo di burattatura, i pezzi in Ultem lavorati vengono trattati con materiali abrasivi all'interno di una camera rotante e vibrante, ottenendo una finitura liscia.
- Pittura adesiva: In particolare per applicazioni estetiche, di branding e di protezione dai raggi UV, i componenti in Ultem lavorati possono essere verniciati mediante spruzzatura o immersione.
Hai bisogno di componenti e prototipi lavorati in PEI? Inviaci il tuo progetto.
Come abbiamo discusso, la lavorazione di precisione del PEI richiede una conoscenza approfondita delle proprietà del materiale e diverse considerazioni critiche, che possono essere affrontate solo grazie a competenze ingegneristiche ed esperienza nel settore. Boda vanta oltre 10 anni di esperienza nella lavorazione delle materie plastiche e dispone di un'officina meccanica CNC interna con attrezzature CNC multiasse (3, 5 e più).
Servizio di lavorazione PEI Il servizio comprende tutto, dal feedback DFM alla lavorazione meccanica, fino alle operazioni di post-elaborazione. Possiamo fornire prototipi, componenti pronti all'uso e componenti pronti per l'assemblaggio, basati sul vostro progetto CAD.
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