A PEEK (poliéter-éter keton) egy fejlett műszaki műanyag, amely számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Ezek közé tartozik a magas hőmérsékleti rugalmasság, a kopásállóság, a biokompatibilitás, az ultramagas vákuumállóság, a kiváló vegyszerállóság és a CNC megmunkálás. A PEEK egy félig kristályos hőre lágyuló műanyag, amely 260°C-ig folyamatosan működik, és rendkívül vegyszerálló. Meg kell azonban jegyezni, hogy bizonyos savak, például a kénsav feloldják az anyagot. A CNC megmunkálás A PEEK elterjedt módszer olyan extrém környezetben használt alkatrészek gyártására, amelyek mechanikai szilárdságot, kémiai stabilitást és/vagy magas hőmérsékleti ellenállást igényelnek. Az alkalmazások közé tartoznak az orvosi, a repülőgépipar és az autóipar komponensei.
Először 1978-ban fedezték fel, A PEEK hihetetlenül ellenáll a hőnek, a kopásnak és a fáradtságnak. A PEEK ellenáll a kúszásnak is, vagyis megőrzi alakját zord környezetben és magas hőmérsékleten, valamint mechanikai igénybevétel esetén is. A PEEK nemcsak strapabíró, hanem könnyű és könnyen gyártható is. Mivel a PEEK fizikailag könnyű, ugyanakkor rendkívül ellenálló a korrozív anyagokkal szemben, számos gyártási módszerhez ideális. A PEEK fröccsöntéssel vagy adalékgyártással feldolgozható egyedi alkatrészek készítéséhez, és magas olvadáspontja (343 °C) gyorsabb adagolást és sebességet tesz lehetővé. A PEEK CNC-vel is megmunkálható alkatrészek készítésére. A különböző gyártási módszerek közül a CNC megmunkálási PEEK megismételhető és pontos, és szűk tűréshatárú alkatrészeket tud előállítani.
Kétféle általános PEEK létezik: ipari minőségű PEEK, orvosi minőségű PEEK és üvegszál erősítésű PEEK.
Ipari minőségű PEEK
Az ipari minőségű PEEK egy erős, égésgátló, kopásálló hőre lágyuló műanyag, nagy ütésállósággal és alacsony súrlódási együtthatóval. Mechanikai tulajdonságait magas hőmérsékleten is megőrzi. Ahogy a neve is sugallja, ezt a minőséget leggyakrabban a repülőgépiparban, az autóiparban, a vegyiparban, az elektronikai iparban, a kőolajiparban, valamint az élelmiszer- és italiparban használják.
- Szakítószilárdság: 14,000 psi
- Szakító modulus: 590,000 XNUMX psi
- Vízfelvétel: 0.50% 24 óra alatt
- Olvadáspont: 343°C (közel 650°F)
- UL 94 V-0 tűzveszélyességi besorolás: (0.059″ vastagság)
Orvosi minőségű PEEK (TECAPEEK)
Az USP Class VI szabványoknak, például a TECAPEEK MT-nek megfelelő PEEK biokompatibilis változatok, amelyeket kifejezetten az orvostechnikában való használatra terveztek. Nagyon magas vegyszerállóság, különféle sterilizálási módszerekkel szembeni ellenállás és mechanikai tulajdonságainak magas hőmérsékleten való megtartásának képessége jellemzi. Az orvosi minőségű PEEK-et általában olyan orvosi alkalmazásokban és eszközökben használják, amelyek korlátozott érintkezést igényelnek a bőrrel és a szövetekkel. Az USP VI osztályú PEEK többszörös sterilizálási ciklust is kibír károsodás nélkül.
- Szakítószilárdság, hozam (MPa): 96.5-110
- Szakadási nyúlás (%):30-50
- Keménység (Rockwell M): 94-99
- Hőeltérítési hőmérséklet (°C):160
- Üvegátmeneti hőmérséklet (°C):150
Üvegszál erősítésű PEEK - PEEK GF30
A GF30 PEEK a PEEK 30%-os üveggel töltött változata. A GF30 kiváló merevséget és nagyobb mechanikai szilárdságot kínál az általános célú töltetlen PEEK-hez képest. Az üveggel megerősített PEEK nagyobb méretstabilitást és kúszási szilárdságot is biztosít. Ez az anyag ideális olyan alkatrészekhez, amelyek magas hőmérsékleten nagy statikus terhelésnek vannak kitéve. Az üvegszálak érintkező felületekre gyakorolt koptató hatása miatt a PEEK GF30 kevésbé alkalmas csapágyas vagy koptató alkalmazásokra.
- Szakítószilárdság, hozam (MPa): 101-157
- Szakadási nyúlás (%):2.2-5
- Keménység (Rockwell M): 103
- Hőeltérítési hőmérséklet (°C):316
- Maximális üzemi hőmérséklet (°C): 260-300
A PEEK jellemzői
1. Kiváló vegyszerállóság, elektromos ellenállás és hőmérsékletállóság
A PEEK anyag magas vegyszerállósággal rendelkezik. A nikkelacélhoz hasonló korrózióállósággal rendelkezik, és magas hőmérsékleten is megőrzi nem korrodáló és sértetlen kémiai szerkezetét. Normál körülmények között ezt a műanyagot csak tömény kénsav tudja feloldani.
A PEEK magas elektromos teljesítményt nyújt magas hőmérsékleten és nagy frekvencián. A vegyi hatásnak kitett stabil kémiai szerkezetnek köszönhetően a PEEK alkatrészek kifogástalanul működnek nagy dózisú ionizáló sugárzás mellett is.
A PEEK emellett nagymértékben ellenáll a gamma-sugárzásnak is, nagyobb mértékben, mint a polisztirol (a leginkább sugárzásálló anyag az általános célú gyanta-alkalmazásokban). Ez a jellemző alkalmassá teszi nagy teljesítményű vezetékekhez a jó szigetelés érdekében.
A PEEK anyag nagyon tartós és magas olvadásponttal rendelkezik. Ezért nagyon jól működik a magas hőmérsékletű csúcsfeldolgozás során, és nem deformálódik magasabb hőmérsékleten.
2. Magas feldolgozási sebesség, stabil teljesítmény magas hőmérsékleten is
A PEEK anyag jó megmunkálási tulajdonságainak köszönhetően nagy megmunkálhatóságot biztosít a műanyag CNC megmunkálás során. Bár ultramagas hőmérsékletű hőre lágyuló anyagról van szó, különféle anyagfeldolgozási módszerekkel lehet feldolgozni.
Ezek a módszerek közé tartozik a fröccsöntés, az extrudálás, az olvadékfonás és hasonlók. A PEEK magas hőmérsékletű feldolgozhatósága és magas hőbomlási tulajdonságai ezt a kompatibilitást biztosítják. Ezenkívül ez a hőre lágyuló műanyag égés közben önkioltó anyag; alig vagy egyáltalán nem termel mérgező gázokat és füstöket.
3. Kiváló mechanikai tulajdonságok, kúszásállóság, kopásállóság, súrlódásállóság.
A PEEK és más magas hőmérsékletű hőre lágyuló műanyagok nagy ütőszilárdsággal rendelkeznek, és megőrzik méreteiket emelt hőmérsékleten is. Alacsony lineáris tágulási együtthatója és jó méretstabilitása van. A PEEK rendelkezik a legmagasabb fáradtság- és feszültségtartó tulajdonságokkal az összes többi műanyag közül. Ezenkívül kiváló kúszási ellenállással rendelkezik (az anyagnak az a képessége, hogy hosszan tartó igénybevétel esetén lassan deformálódik). Ez a tulajdonsága alkalmassá teszi a feldolgozás során fellépő óriási igénybevételek ellenálló anyagává. A PEEK kiváló kopásállósággal és alacsony súrlódási együtthatóval rendelkezik. Ezért magas kopásállóságot tart fenn különféle fizikai nyomásviszonyok, felületi érdesség, hőmérséklet és sebesség mellett az érintkezési felülethez képest.
4. Alacsony vízfelvétel, sugárzásállóság
A PEEK használata gép- vagy műszeralkatrészek előállításához segít megőrizni kémiai szerkezetüket és teljesítményüket nedves területeken. A hidrolízissel szembeni ellenálló képessége magas hőmérsékleten is ideálissá teszi nedves környezetben, túlnyomásos forró vízben vagy gőzben.
A PEEK alkatrészek CNC megmunkálásánál figyelembe veendő tényezők
A PEEK nagyon jól alkalmazkodó anyag, de a legjobb eredmény érdekében néhány mérnöki szempontot szem előtt kell tartani.
#1 PEEK műanyag izzítása CNC megmunkálás előtt
Lágyítás: Mivel a PEEK nyúlása kisebb, mint más műanyagoknak, mélyen fúrva megrepedhet. Gyakran speciális kezelésre van szükség a termikus repedés és egyéb belső feszültség okozta károk minimalizálása érdekében. Ehhez a PEEK műanyagot a feldolgozás előtt izzítani kell. A PEEK műanyagok jellemzően különféle méretekben kaphatók rudak, lapok vagy fröccsöntött nyersdarabok formájában. Mielőtt azonban elkezdené ezeket az alkatrészeket megmunkálni, a felgyülemlett feszültséget izzítással el kell távolítani. Ez egy hőkezelési eljárás, amelynek során a műanyagot előre meghatározott hőmérsékletre melegítik, egy bizonyos ideig tartják, majd szobahőmérsékletre hűtik.
Az izzítás növeli a PEEK alkatrészek kristályosságát és csökkenti a belső feszültségeket, megelőzve a felületi repedések lehetőségét a CNC vágási műveletek során. Egy dolgot azonban meg kell jegyezni: Ha hosszabb ideig tervezi a PEEK munkadarabok megmunkálását, előfordulhat, hogy további izzítási eljárást kell végrehajtania.
#2 Keményfém és polikristályos szerszámok használata
Minden PEEK minőség koptató hatású a forgácsolószerszámokhoz ㅡ, ami azt jelenti, hogy a CNC vágási műveletek során károkat, kopást okozhatnak a szerszámban. Ezért azt javasoljuk, hogy használjon keményfém szerszámokat a szokásos PEEK minőségek kis tételeihez. Üvegszál- és szénszál-erősítésű PEEK-minőségeknél azonban érdemes megfontolni a polikristályos (PCD) szerszámok használatát, különösen hosszú gyártási ciklusok esetén.
#3 Használja a megfelelő hűtőfolyadékot
Például, bár a PEEK nagyon hőálló, nem vezeti el jól a hőt, és a CNC megmunkálás során le kell hűteni a törés vagy deformáció elkerülése érdekében. A szabványos folyékony hűtőfolyadék (kőolaj alapú) ideális az ipari minőségű PEEK műanyagok vágásához. A szabványos folyékony hűtőfolyadékok azonban befolyásolhatják az orvosi minőségű PEEK biokompatibilitását, így alkalmatlanná teszik az orvosi alkatrészek gyártására. Az AN-Prototype-nál azt javasoljuk, hogy az orvosi minőségű PEEK műanyagot sűrített levegővel vagy tisztított vízzel hűtse le.
#4 Használjon megfelelő CNC megmunkálási paramétereket
A PEEK alkatrészek CNC megmunkálásához meglepetések nélkül gondoskodnia kell arról, hogy a megfelelő megmunkálási paramétereket használja a fúrási, marási és esztergálási műveletek során. Az AN-Prototype összefoglalja az ideális vágási sebesség és előtolási sebesség tartományokat a PEEK alkatrészek gyártásához.
# 5 Kerülje a szennyezést
A szennyeződés komoly aggodalomra ad okot az orvosi minőségű PEEK műanyag feldolgozása során, mert befolyásolhatja annak biokompatibilitását. Ezért a PEEK alkatrészek kezelésekor védőkesztyűt kell viselni. Ezenkívül a feldolgozott, orvosi minőségű PEEK alkatrészeket légmentesen záródó tartályokban kell tartani a szennyeződés elkerülése érdekében.
A PEEK alkatrészek alkalmazásai
A PEEK-komponenseket használó három fő iparág az ipari szektor, az egészségügy, valamint az élelmiszer- és italipar.
Ipari alkalmazás
Az ipari minőségű PEEK alapvetően tiszta, nagy mechanikai és kémiai stabilitással rendelkezik. Ez minimálisra csökkenti a szennyeződést és maximalizálja a vegyi és energetikai alkalmazások, valamint az autó-, repülőgép- és elektronikai ipar alkatrészeinek biztonságát. Az ipari kerekek és szivattyúk esetében a PEEK még a fémeket, például a rozsdamentes acélt is felülmúlja.
Orvosi alkalmazás
A PEEK alkatrészeket készíthet az egészségügyi ipar számára, például ortopédiai eszközöket és gerincfúziós eszközöket. Ha biokompatibilis módszerekkel gyártják, a PEEK fogászati implantátumokhoz, protézisekhez és egyebekhez is használható.
Élelmiszer és ital alkalmazások
A PEEK-et nemrégiben hagyta jóvá az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA), megfelelő előkészítés esetén biztonságos az emberi érintkezés. A PEEK most betör az élelmiszer- és italiparba olyan alkatrészek terén, mint az edények, italadagolók és fúvókák, valamint a feldolgozó alkalmazások.