「PEEK プラスチックは、高性能用途における極端な条件に対する優れた耐久性と耐性で際立っています。厳しい環境に耐えられる材料を必要とする業界にとって、最適な選択肢です。 「
あなたは知っていますか PEEKプラスチック素材とは何ですか? PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)は、高温でも優れた機械的および化学的耐性特性を維持する半結晶性熱可塑性プラスチックです。これはポリアリルエーテルケトン (PAEK) ファミリーの一部であり、その堅牢性と多用途性で知られています。 PEEK は多くの業界でさまざまな用途に使用されており、そのほとんどは次の材料で製造されています。 射出成形 (NAIST) と CNC加工.
この記事では、PEEK の特性、PEEK CNC 加工に関わる段階、いくつかの考慮事項とヒント、およびアプリケーションについて説明します。
PEEKプラスチックとは何ですか?
ポリエーテルエーテルケトン（PEEK） は、段階成長重合で作成された一般的なエンジニアリング熱可塑性プラスチックです。 それは繰り返しのモノマー、XNUMX つのエーテル、および XNUMX つのケトン基で構成され、半結晶性をもたらします。 PEEK は無色のプラスチックですが、主に茶色、黄褐色、黒色の XNUMX 色で入手できます。 これらの色は、成型時に顔料を混ぜ合わせた結果です。
PEEK プラスチックの堅牢性は芳香環構造から生じており、高い熱安定性と機械的強度を提供します。ヤング弾性率は 3.6 GPa、引張強さは 170 MPa、約 350℃で溶けます。 ソース.
ケトン結合とエーテル結合により剛性とある程度の柔軟性が得られ、疲労や亀裂伝播に対する PEEK の耐性に貢献します。さらに、ポリマー主鎖に沿ったケトン基の対称性と規則的な間隔により、強力な鎖間相互作用が促進され、優れた耐薬品性が得られます。
表: PEEK の概要
| 用途 | サブタイプ | 許容範囲 | 壁の厚さ | パーツ サイズ | 強み | リードタイム |
| 医療、自動車、航空宇宙産業および半導体処理装置向けの耐久性があり、低コストの部品。 | PEEK (30% ガラス入り) | ±0.25 mm (±0.010 インチ) 以上、図面に基づく (ISO 2768) | 最小 0.80 mm (0.03 インチ) ですが、これは長さに対する壁の厚さの比率に応じて変化する可能性があります。 | 200のx 80のx 100センチ | 機械的強度が高く、耐熱性・耐薬品性に優れています。 | 最低 3 日。 10日以内。 すべての複雑な部品に。 |
一般的な PEEK グレードとは何ですか?
PEEK プラスチックにはさまざまなグレードがあり、それぞれが特定の用途や性能要件に合わせて調整されています。一般的なグレードの概要は次のとおりです。
表: PEEK プラスチックの一般的なグレード
| 未充填PEEK | 非充填の PEEK は、優れた耐薬品性、耐熱性、耐摩耗性を兼ね備えています。すべての要件を満たしています フード & 化学処理, 航空宇宙、その他の業界. |
| 30% ガラス繊維強化 | 未充填グレードと比較して、高い強度と剛性を備えています。 さらに、強化ガラスと繊維により、断熱性と電気絶縁性が向上します。 このグレードに適しているのは、 構造用途. |
| 30% カーボンファイバー強化 | 高強度カーボン繊維で強化されているため、強度が抜群です。このグレードは、亀裂や破損なしに重い荷重に耐えることができます。さらに、高い剛性と放熱率を実現します。このグレードに適しているのは、 半導体処理、航空宇宙、その他のアプリケーション。 |
| 10-10-10 軸受グレード | カーボンファイバー、グラファイト、PTFEをそれぞれ10%ずつ配合しています。機械加工性が高く、摩擦係数と摩耗性能が低いことでよく知られています。このグレードは医療、航空宇宙、ベアリング部品に適しています。 |
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CNC マシンで PEEK を加工するにはどうすればよいですか?
CNC テクノロジーを使用して 3D モデルを正確な PEEK パーツに変換するには、いくつかの手順と考慮事項が必要です。
ステップ 1: 3D モデルを確認する
複雑さをすべて単純化して、 部品の3Dモデル。 適度な厚さを維持してください (最低 0.8 mm を推奨)。 デザインを完成させる前に、 公差 達成可能かどうかを確認するためです。許容値を超えると、欠陥や故障の原因となる可能性があります。エッジ、キャビティ、アンダーカットなど、設計に存在するすべてのフィーチャを確認します。
ステップ 2: ツールパスを完成させる
3D モデルを分析した後、必要な CNC 操作を決定します (ミリング、回って、 掘削、など）。 次に、ツールパスを修正して最適化する必要があります。 交差点や長く複雑な道は避けてください。 CAM ソフトウェアは、PEEK 部品を加工するための最適なルートをシミュレーションして見つけることができます。
PEEK CNC加工
ステップ 3: デジタル指示と加工パラメータ
最終的なツールパスに従ってツールが移動するように指示するデジタル命令 (G コード) をコンピュータにアップロードします。
さらに、切削速度、送り速度、切削深さなどの加工パラメータを入力する必要があります。 正しい加工パラメータのみが PEEK プラスチックで最良の結果を生み出すことができます。 したがって、CNC 操作の種類に応じて切削速度と送り速度を選択します。
- 製粉： 送り速度0.05～0.02mm/刃、切削速度50～300m/分。
- 旋回： 送り速度0.1～0.5mm/刃、切削速度150～500m/分。
- 掘削： 送り速度0.1～0.3mm/刃、切削速度50～100m/分。
ステップ 4: 加工を開始する
最後にワークを掴んで位置決めをします。 切削工具を選択し、未加工 PEEK を機能部品に変換するための機械加工作業を開始します。 すべてが計画どおりに進んでいることを確認するために、コントロール パネルと CNC マシンを注意深く監視してください。
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正確な PEEK 加工に関する考慮事項
PEEK の加工中の些細な考慮事項が、最終結果の品質に大きな影響を与える可能性があります。 以下に、PEEK CNC 加工に関する重要な考慮事項をいくつか示します。
1. ワークの熱処理を考慮してください。
PEEK プラスチックの原料に進む前に、アニーリング熱処理を検討してください。 PEEK のシート、ロッド、またはバーの内部蓄積応力により、CNC 加工中に亀裂が発生する可能性があります。 したがって、所定の温度に加熱し、室温で冷却することで応力を解放し、クラックの発生を防止します。
2. 適切な加工ツールを選択します。
すでに説明したように、PEEK は硬質熱可塑性プラスチックです。 できるツールは、 ワークを磨耗せずに加工する が必要です。 長時間にわたる加工には多結晶工具を使用し、一般的な作業には超硬工具を使用するのが最善です。
3. 適切な冷却剤を使用してください。
PEEK は熱を効率的に放散しないため、CNC 加工ではクーラントが必須です。熱応力による変形の危険を避けるため、冷却剤として空気、油、または水を使用してください。医療グレードの PEEK は冷却剤を選択する際に特別な注意を必要としますが、加圧空気などの生体適合性のある冷却剤を使用してください。
PEEK CNC 加工のヒント
ここでは、PEEK CNC 加工中に望ましい品質を得るために従うことができるヒントをいくつか紹介します。
- PEEK ワークピースは弾性特性が低いため亀裂が生じる可能性があるため、深い穴あけは避けてください。
- 医療グレードの PEEK を加工するときは、汚染の可能性を避けるために、清潔な手袋を着用し、衛生状態を維持して部品を扱ってください。
- 薄肉の作成にはソフトジョーまたはパイジョーを使用します。
- スパイラル超硬 切削工具– ねじ穴には XNUMX 枚刃のねじタップが最適です。
- 冷却システムを導入するか、加工中に定期的に停止して、PEEK の軟化や劣化の原因となる過度の熱の蓄積を防ぎます。
- 切削速度と送りを微調整して、PEEK 材料へのストレスを最小限に抑えます。速度を遅くすると、加工中に亀裂や欠けが発生するリスクが軽減されます。
- PEEK の切断には、常に鋭利な高品質の工具を使用してください。切れ味の悪い工具は摩擦を増大させ、より多くの熱を発生させ、仕上がり品質を低下させる可能性があります。
ダウンロードするにはこちらをクリック： PEEK プラスチック加工のガイドライン
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PEEK CNC 加工アプリケーション
PEEK プラスチックにはさまざまなグレードがあり、複数の業界のニーズを満たすために精密に機械加工できます。 大規模な生産からクイックプロトタイピングまであらゆる用途に活用できます。 PEEK CNC 加工アプリケーションをさらに詳しく見てみましょう。
CNC 加工された PEEK 部品
自動車産業
自動車産業では、PEEK CNC 機械加工を採用して、ベアリング、シール、摩耗パッドなど、高い摩耗や応力にさらされるコンポーネントを製造しています。 PEEK の優れたノイズ減衰特性、熱安定性、強度は、これらの部品にとって非常に重要です。その耐久性と軽量さは、より効率的で長持ちする自動車部品の製造に役立ち、業界をより軽量で燃料効率の高い車両に向けて推進します。
航空宇宙産業
PEEK CNC 機械加工の精度は、ブロッカー ドア ブッシュ、航空機の外装部品、ナットやボルトなどのさまざまな留め具などの重要な航空宇宙部品を製造します。 PEEK は大幅な軽量化と断熱特性を備えているため、金属の代替品として適しています。
電気・電子産業
PEEK CNC 加工は、電気および電子産業において、ケーブル絶縁体、回路基板、半導体加工用部品などの絶縁および構造コンポーネントを製造するために不可欠です。固有の電気絶縁性、耐薬品性、高温耐性により、正確な寸法安定性と熱応力下での信頼性を必要とする複雑なコンポーネントに適しています。
医療産業
医療分野では、PEEK CNC 機械加工を使用してインプラントや外科用機器を製造しています。 PEEKは生体適合性プラスチックであり、人体に安全に使用できます。耐薬品性により、厳格な滅菌プロセスに耐えることができます。さらに、CNC 加工の精度により、材料の構造的完全性を維持しながら、医療機器に必要な複雑な形状も可能になります。
PEEK射出成形
PEEKは人気のある製品のXNUMXつです 射出成形材料 製造業で。このプロセスは、PEEK ペレットを溶融するまで加熱することから始まります。次に、溶融した PEEK が高圧で金型に射出されます。冷えると材料が固化し、金型キャビティの形状になります。このプロセスは、公差が厳しい複雑な部品を大量生産する場合に非常に効率的です。
極端な温度における PEEK のパフォーマンスは比類のないものです」と業界の専門家は述べています。耐薬品性や耐摩耗性にも優れているため、さらに魅力的です。
PEEK の特性により、射出成形用として非常に人気があります。優れた強度と熱安定性を示します。この堅牢性により、自動車、航空宇宙、エレクトロニクス、医療産業における金属の代替候補となっています。
射出成形PEEK部品
PEEK 射出成形プロセスにより、優れた強度、耐熱性、化学的安定性を誇るコンポーネントが得られます。
以下は、さまざまな業界で PEEK 射出成形を使用して製造された 20 個の部品のリストです。
- 手術器具ハンドル
- 歯科治癒キャップ
- 内視鏡手術用コンポーネント
- 脊椎固定ケージ
- 整形外科用インプラント装置
- ドラッグデリバリーシステム
- 航空宇宙燃料システム用シール
- 航空用電気コネクタ本体
- スペースシャトル用断熱材
- 車載用途向けセンサーハウジング
- 高温電気コネクタ
- 高性能エンジン用ウェアリング
- 化学処理装置用バルブシート
- 電子駆動システム用ギア
- 産業機械用ポンプ羽根車
- 船舶用軸受
- 高速鉄道用ブッシュ
- 石油およびガス探査用のケーブル絶縁
- ホットランナーシステム用のノズルチップ
- 液晶ディスプレイ (LCD) パネル用部品
関連記事: 射出成形のコストはどれくらいですか?
PEEK 射出成形とCNC加工
PEEK 射出成形は大規模製造用のプロセスであり、高度な再現性と一貫性を備えた複雑な部品の製造を可能にします。材料コストが下がり、廃棄物も減るため、長期的には経済的です。ただし、ツールへの多額の先行投資が必要となり、費用と時間がかかる可能性があります。ただし、大量生産では部品あたりのコストが下がることで相殺されます。
PEEK CNC と射出成形部品の比較
逆に、 PEEK CNC加工 適応性が高く、カスタムに優れています。 少量生産 複雑な詳細が含まれています。この手法が誇るのは、 ラピッドプロトタイピング 追加の工具コストをかけずに、迅速な設計変更が可能になります。ただし、射出成形に比べてユニットあたりのコストは依然として高くなります。したがって、CNC 加工はカスタム ソリューション、プロトタイプ、特殊な産業用途に最適です。
表: PEEK CNC 機械加工とPEEK射出成形
|
側面 |
PEEK射出成形 |
PEEKCNC加工 |
|
生産量 |
ハイ |
低から中 |
|
パーツの複雑さ |
ハイ |
中から高 |
|
リードタイム |
長くなります（金型製作のため） |
ショーター |
|
材料廃棄物 |
もっと少なく |
その他 |
PEEK 射出成形と CNC 機械加工のどちらを選択するかについては、生産量、部品の複雑さ、コストの考慮事項、リード タイムなどのいくつかの要素を考慮してください。射出成形は一貫した部品の大量生産に最適ですが、CNC 加工は複雑な製品、カスタム製品、または数量限定の製品に必要な柔軟性と精度を提供します。最終的には、プロジェクトの特定の要件と、初期費用、生産効率、部品の複雑さの間の望ましいバランスによって決定されます。
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Boda で高精度 PEEK 部品を製造
Boda では、革新的なアイデアをプロフェッショナルな簡単さとスピードで具体的な製品に変えることに重点を置いています。当社は、PEEK 部品を製造するための高度な技術を備えた CNC 機械加工と射出成形を提供します。当社の専門知識は、業界の変化する需要を満たすために調整された幅広い機械加工プロセスに及びます。
PEEK加工サービス
当社は、CNC 加工、射出成形、ラピッド プロトタイピングなどの包括的なサービスを提供します。同社の社内製造能力と、精密に接続されたサプライヤーのネットワークによって補完されることで、さまざまな複雑なプロジェクトに対応できるようになります。旋削、フライス加工、またはより複雑なプロセスのいずれであっても、Boda の熟練したエンジニアと技術者は、一流の PEEK コンポーネントを提供するための装備を備えています。
射出成形サービス
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PEEK のレーザー切断: 精度、利点、および用途
まとめ
PEEK は、多様な物理的、機械的、化学的特性を備えた優れた熱可塑性プラスチックです。多くの用途で金属の代替品と考えられています。高温での作業能力と高い機械的強度により、さまざまな CNC 加工や射出成形プロジェクトに最適なオプションとなります。 優れた強度と軽量特性により、金属や合金の代替品としていくつかの産業にとって不可欠です。
よくあるご質問
PEEK が優れた熱可塑性プラスチックとみなされているのはなぜですか?
PEEK は高温でも特性を失うことなく機能しますが、他の熱可塑性プラスチックはそれができません。優れた機械的強度、剛性、耐衝撃性、耐摩耗性、化学的不活性性を備えています。
PEEKをCNCマシニングで加工するのは簡単ですか？
はい、PEEK は良好な機械加工性を備えています。 などのCNC機械加工操作で加工できます。 ミリング, 回転, ルーティング、穴あけなど。 ただし、PEEK 加工には、工具の選択からクーラントの使用まで、いくつかの考慮事項が必要です。
PEEK加工の製法は何ですか？
PEEKはCNC機械加工、射出成形、レーザー切断などで加工できます。
PEEK の精密加工に不可欠な要素は何ですか?
PEEK を精密に加工するには、ほとんど考慮する必要はありません。超硬工具はPEEK加工に適しています。クーラントの選択には、PEEK グレードを使用する必要があります。加工変数は操作の種類に応じて固定する必要があり、加工を開始する前にワークピースの焼きなましが必要です。
PEEK CNC 加工の用途は何ですか?
PEEK CNC 加工は、自動車、航空宇宙、医療、電気・電子、食品加工、石油・ガス、その他の業界の部品の製造において重要です。
プロセスを最適化するための PEEK 加工のヒントをいくつか提供していただけますか?
PEEK 加工のヒントには次のようなものがあります。
- 切削抵抗を軽減するには鋭利な工具を使用してください。
- 冷却剤を塗布して発熱を最小限に抑えます。
- 過度の熱の蓄積を避けるために、適切な速度と送りを維持してください。
- 登りフライス加工を使用してバリを最小限に抑え、表面仕上げを向上させます。
PEEK のレーザー切断は実行可能な選択肢ですか? 従来の機械加工方法とどう違うのですか?
レーザー切断 PEEK は、複雑な形状と高精度が必要な用途に有効なオプションです。 材料の無駄が最小限に抑えられ、工具の磨耗がなく、セットアップ時間の短縮などの利点があります。 ただし、より厚い材料には適していない可能性があり、部品に熱応力が生じる可能性があります。
資料
ランビジェイクマール、R. (2022)。放射性廃棄物処分用の熱可塑性プラスチック容器。サイエンスダイレクト。から取得 https://www.researchgate.net/publication/342755139_Thermoplastic_Containers_for_Disposal_of_Radioactive_Waste