Литье под давлением PEEK: подробное руководство

ПЭЭК литье под давлением

Если вы заинтересованы в литье под давлением Для деталей из PEEK вы получаете высокоэффективный термопластик. Этот материал обладает впечатляющей химической стойкостью, термостойкостью и прочностью. Неудивительно, что большая часть деталей из PEEK используется в аэрокосмической, автомобильной, медицинской, транспортной, нефтегазовой, электронной и других отраслях промышленности, предъявляющих высокие требования к качеству. Можно с уверенностью сказать, что PEEK — это пластик премиум-класса, судя по его цене, которая, как правило, довольно высока. 

Однако превосходные механические и химические свойства обеспечивают отличное соотношение цены и качества. Там, где обычные пластмассы не справляются, детали из PEEK, изготовленные методом литья под давлением, демонстрируют непревзойденные характеристики. Именно поэтому этот конструкционный пластик стал темой данной статьи. Читайте дальше, чтобы узнать больше о его свойствах, применении и важных моментах, которые могут иметь значение для ваших задач. 

Что такое PEEK пластик?

PEEK — это высокопрочный конструкционный пластик, полное название которого — полиэфирэфиркетон. Его основная группа — полиарилефиркетон (PAEK). Этот популярный термопластичный полимер заслужил прозвище «король полимеров» за свои химические, механические и термические свойства. 

Молекулярная формула полимера приведена ниже.

Молекулярная формула PEEK

Альтернативный текст: Схема химической структуры полимера PEEK, показывающая повторяющиеся ароматические эфирные кетоновые звенья. PEEK значительно превосходит по своим характеристикам такие альтернативы, как PLA и ABS. Однако эти материалы не могут сравниться с PEEK по эффективности работы в суровых условиях. Производители знают ценность деталей из PEEK. Примерами областей применения этого конструкционного пластика являются автомобильная, аэрокосмическая, химическая и медицинская промышленность. 

Свойства материала PEEK

Детали из ПЭЭК-пластика

Полиэфирэфиркетон (PEEK) легкий, как и большинство полимеров. Однако его механические свойства схожи со свойствами некоторых металлов. Он обладает превосходной химической стойкостью, стойкостью к ползучести и усталости. Температура его непрерывной работы составляет приблизительно 260 °C. Кроме того, он обладает впечатляющей прочностью на растяжение в 100 МПа и высокой температурой деформации при нагреве (HDT).

Как показывает представленная ниже «пирамида свойств», PEEK находится на вершине списка конструкционных полимеров по наиболее важным свойствам. Поэтому неудивительно, что он является одним из лучших материалов для литья под давлением. 

Пирамида недвижимости

Преимущества литья под давлением деталей из PEEK.

Этот полимер высоко ценится не только за свою экономичность, но и за высокую термостойкость, выдающуюся химическую стойкость (как у PEEK), устойчивость к многократной стерилизации, низкую ползучесть и исключительные эксплуатационные характеристики. 

• Эффективность затрат – Давайте не будем заблуждаться. PEEK не является дешевым материалом, но экономически выгоден в долгосрочной перспективе. Общая стоимость владения изделиями из PEEK, изготовленными методом литья под давлением, снижается благодаря низкой частоте отказов материала и относительно длительному сроку службы. 
• Устойчивость к высоким температурам – Пользователи этих пластиковых деталей также получают выгоду от высокой термостойкости. Эта стабильность связана с… термостойкий полимер сохраняет свою механическую прочность и, в целом, структурную целостность при температурах, при которых другие распространенные пластмассы пришли бы в негодность. 
• Химическая стойкость ПЭЭК – Коррозионные среды, такие как промышленные химикаты и топливо, не влияют на PEEK. Детали, изготовленные методом литья под давлением из этого пластика, отлично работают в агрессивных средах. Поэтому частота отказов этих деталей очень низка. 
• Устойчивость к повторной стерилизации – Это преимущество относится к способности конструкционного пластика выдерживать многократные циклы стерилизации, сохраняя при этом свойства материала PEEK. Эта характеристика имеет решающее значение для PEEK пищевого и медицинского назначения. 
• Низкий уровень ползающего поведения – Ползучесть может быть серьезной проблемой для некоторых конструкционных пластиков, но не для PEEK. Поэтому детали из PEEK служат дольше при длительных механических нагрузках. 
• Исключительные возможности производительности – Независимо от сложности или простоты геометрии, PEEK демонстрирует предсказуемые характеристики. Этот материал надежен в сложных условиях эксплуатации.

Ограничения литья под давлением деталей из PEEK.

Помимо преимуществ деталей из PEEK, изготовленных методом литья под давлением, существуют и некоторые проблемы: сложность конструкции пресс-формы, высокие температуры обработки, дорогостоящее оборудование и склонность PEEK к деградации. 

Сложность конструкции пресс-формы – Полиэфирэфиркетон (PEEK) известен своей склонностью к усадке и высокой вязкостью. Поэтому каналы охлаждения пресс-формы должны быть спроектированы таким образом, чтобы избежать деформации и коробления. В связи с этими и другими подобными условиями конструкция пресс-формы может быть сложной. 

Высокие температуры обработки – Для обработки PEEK требуется приблизительно 400 °C. Это температура, необходимая для эффективного расплавления и впрыскивания пластика. Проблема такой высокой температуры заключается не только в высоких энергозатратах, но и в потенциальном повреждении пресс-формы. 

Дорогое оборудование – С вышеизложенным связано то, что работа с высокими температурами и сложными конструкциями требует относительно дорогостоящего оборудования. 

Машины для литья под давлением

Многие компании предпочитают сотрудничать с экспертами в этой области. материал для литья под давлением Обработка материалов, например, с помощью технологии Boda. Это не только компенсирует затраты на оборудование, но и гарантирует высокое качество продукции. 

Склонность к деградации – Высокая температура обработки может повредить PEEK. Для решения этой проблемы используются высушенные гранулы и осуществляется строгий контроль температуры. 

Гранулы PEEK

Применение PEEK в деталях, изготовленных методом литья под давлением.

Эксплуатационные характеристики деталей из полиэфирэфиркетона (PEEK), изготовленных методом литья под давлением, оправдывают их применение в таких требовательных отраслях, как медицина, аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, электроника и промышленное машиностроение.  

Мед  – Благодаря своим стерилизующим и биосовместимым свойствам этот конструкционный пластик широко используется в производстве хирургических инструментов, костных пластин, спинномозговых имплантатов и других деталей из полиэфирэфиркетона (PEEK) медицинского назначения. 

Костные пластины из PEEK

Аэрокосмическая индустрия  – Примерами таких деталей являются изоляция, подшипники и детали двигателя. 

Автомобильная – Малый вес, низкая ползучесть, прочность и химическая стойкость имеют решающее значение для автомобильных деталей, включая подшипники и детали трансмиссии.  

Электроника – Превосходные характеристики PEEK в плане усталостной прочности, устойчивости к растрескиванию под напряжением, прочности и малого веса привлекают внимание производителей электроники и электротехнических компонентов. Детали, изготовленные методом литья под давлением, используются в силовых модулях, клеммных колодках и изоляционных прокладках. 

Промышленное оборудование – Шестерни и компоненты насосов являются прекрасными примерами применения PEEK в этом обширном секторе. 

Рабочее колесо насоса из PEEK

Нефть и Газ – Седла и уплотнения клапанов изготовлены из этого химически и термостойкого пластика.

Рекомендации по проектированию для литья под давлением PEEK

Лучшее PEEK При литье под давлением необходимо соблюдать ряд проектных требований, включая требования к радиусам, толщине стенок, допускам и углу уклона. 

Острые радиусы не рекомендуются

Следует избегать острых внутренних радиусов, поскольку они способствуют концентрации напряжений. Мы используем гладкие радиусы для обеспечения плавного потока расплава. Такая конструкция также увеличивает срок службы инструмента и упрочняет пластиковую деталь. 

Толщина стенки 

Для деталей из PEEK с малой толщиной стенок, например, менее 0.8 мм, требуется строгий реологический контроль в процессе литья. Для выполнения этого процесса необходимы дорогостоящие инструменты. Более простым и экономичным вариантом является оптимизация толщины стенок деталей из PEEK. Это не только снижает процент брака, но и сокращает время цикла. 

Допуски до 0.05%

Передовые технологии управления технологическим процессом и оснастка позволяют достигать высоких допусков, вплоть до ±0.05%. Высокая точность необходима для деталей, предназначенных для ответственных применений PEEK. Сборки, требующие высокой повторяемости размеров, идеально подходят для таких допусков. 

Угол осадки – 0.5° и 2°

Углы уклона имеют решающее значение для улучшения извлечения детали. При угле уклона от 0.5° до 2° деталь извлекается чисто и гладко. Это также ускоряет производственный процесс, что необходимо при крупносерийном производстве. 

Особенности обработки материала PEEK (литье под давлением)

Понимание поведения PEEK в процессе обработки так же важно, как и понимание принципов проектирования, поэтому приведенные ниже соображения имеют решающее значение при литье пластмасс из PEEK. 

Чистота имеет значение

При литье под давлением PEEK необходимо соблюдать чистоту. Как вы можете подтвердить, высокие температуры обработки этого пластика приводят к деградации многих других пластмасс. Поэтому обеспечение чистоты бункеров, формовочных машин и сушильных печей является важнейшим требованием. 

Большие ворота

Литье под давлением PEEK и большие литниковые каналы — неразрывно связанные явления. Будучи полукристаллическим полимером, PEEK имеет относительно высокую степень усадки по сравнению с аморфными термопластами. Поскольку температура формования PEEK-пластика также очень высока, материал, естественно, будет сильно сжиматься. Для обеспечения полного заполнения формы детали рекомендуется использовать литники большого диаметра. 

Сухие гранулы PEEK 

В процессе поставок поддоны из PEEK могут впитывать некоторое количество атмосферной влаги. Процесс сушки в печи может занять несколько часов. Цель состоит в том, чтобы поддерживать остаточное содержание влаги в материале на уровне ниже 0.02%. 

Стандартная машина для литья под давлением PEEK

Как и в других инженерных процессах, использование стандартного оборудования для литья под давлением позволяет значительно сэкономить средства и время. Производители, знающие этот секрет, полагаются на оборудование, которое можно приобрести и отремонтировать на месте. 

Правильный контроль температуры

Оптимизация температуры пресс-формы имеет решающее значение. Температура должна быть такой, чтобы можно было достичь уникальных свойств материала PEEK. Рекомендуемая температура составляет от 170 до 200⁰C. Для каждого сорта PEEK существует своя оптимальная температура пресс-формы.

Альтернативные методы обработки PEEK

Помимо литья под давлением, PEEK можно обрабатывать с помощью соединений, 3D-печати, обработки на станках с ЧПУ и экструзии. 

присоединение – Полиэфирэфиркетон (PEEK) может быть склеен или сварен. Распространенные методы сварки – это сварка на горячей плите и вибрационная сварка. 

3D печать – 3D-печать или аддитивное производство PEEK осуществляется с использованием порошка, полученного методом лазерного спекания (SLS/LS), и филамента, полученного методом высокотемпературной FDM-печати. 

Обработка CNC – Обрабатываемость PEEK превосходна. Этот конструкционный полимер образует чистую стружку. Он не вызывает чрезмерного износа режущего инструмента. Идеально подходит для мелкосерийного производства.  

Деталь из PEEK-пластика, обработанная на станке с ЧПУ.

Экструзия – Используется для изготовления профилей, стержней и труб.

Заключение

PEEK, несомненно, является одним из лучших материалов, превосходящим многие другие конструкционные полимеры. Он обладает богатым сочетанием химических, механических и термических свойств. Сочетание малого веса и всех остальных преимуществ делает литье под давлением из PEEK привлекательным во многих ответственных отраслях промышленности. 

Благодаря непревзойденному услуги литья под давлениемВы можете приобрести качественную продукцию из PEEK для вашей отрасли. Если вам необходима эта услуга для PEEK или любого другого конструкционного пластика, свяжитесь с нами для получения подробной информации и оформления заказа.