PEEK (polieteroeteroketon) to zaawansowane tworzywo konstrukcyjne o kilku korzystnych właściwościach. Należą do nich elastyczność w wysokich temperaturach, odporność na ścieranie, biokompatybilność, bardzo wysoka odporność na próżnię, doskonała odporność chemiczna i przydatność do Obróbka CNC. PEEK to półkrystaliczny materiał termoplastyczny, który może pracować w sposób ciągły w temperaturach do 260°C i jest wysoce odporny chemicznie. Należy jednak zauważyć, że niektóre kwasy, takie jak kwas siarkowy, rozpuszczą materiał. Obróbka CNC PEEK to powszechna metoda produkcji części stosowanych w ekstremalnych warunkach, które wymagają wytrzymałości mechanicznej, stabilności chemicznej i/lub odporności na wysoką temperaturę. Zastosowania obejmują komponenty dla przemysłu medycznego, lotniczego i motoryzacyjnego.
Po raz pierwszy odkryto w 1978 rPEEK jest niezwykle odporny na ciepło, ścieranie i zmęczenie. PEEK jest również odporny na pełzanie, co oznacza, że zachowuje swój kształt w trudnych warunkach i wysokich temperaturach, a także pod naprężeniami mechanicznymi. PEEK jest nie tylko wytrzymały, ale także lekki i łatwy w produkcji. Ponieważ PEEK jest fizycznie lekki, a jednocześnie wysoce odporny na substancje żrące, idealnie nadaje się do wielu metod produkcyjnych. PEEK można przetwarzać za pomocą formowania wtryskowego lub wytwarzania przyrostowego w celu uzyskania niestandardowych części, a jego wysoka temperatura topnienia (343°C) pozwala na szybsze posuwy i prędkości. PEEK można również poddać obróbce CNC w celu wytworzenia części. Spośród różnych metod produkcji obróbka CNC PEEK jest powtarzalna i dokładna oraz umożliwia wytwarzanie części o wąskich tolerancjach.
Istnieją dwa rodzaje powszechnego PEEK: PEEK klasy przemysłowej, PEEK klasy medycznej i PEEK wzmocniony włóknem szklanym.
PEEK klasy przemysłowej
Przemysłowy PEEK to mocny, trudnopalny i odporny na ścieranie materiał termoplastyczny o wysokiej udarności i niskim współczynniku tarcia. Znany jest z tego, że utrzymuje swoje właściwości mechaniczne nawet w wysokich temperaturach. Jak sama nazwa wskazuje, gatunek ten jest najczęściej stosowany w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, chemicznym, elektronicznym, naftowym oraz spożywczym i napojów.
- Wytrzymałość na rozciąganie: 14,000 psi
- Moduł rozciągania: 590,000 XNUMX psi
- Absorpcja wody: 0.50% w ciągu 24 godzin
- Temperatura topnienia: 343°C (prawie 650°F)
- Ocena palności UL 94 V-0: (grubość 0.059 cala)
PEEK klasy medycznej (TECAPEEK)
PEEK zgodny ze standardami USP klasy VI, taki jak TECAPEEK MT, to biokompatybilne warianty zaprojektowane specjalnie do stosowania w technologii medycznej. Charakteryzuje się bardzo dużą odpornością chemiczną, odpornością na różne metody sterylizacji oraz możliwością zachowania swoich właściwości mechanicznych w wysokich temperaturach. Materiał PEEK klasy medycznej jest zwykle stosowany w zastosowaniach i urządzeniach medycznych, które wymagają ograniczonego kontaktu ze skórą i tkankami. USP klasa VI PEEK wytrzymuje wielokrotne cykle sterylizacji bez degradacji.
- Wytrzymałość na rozciąganie, plastyczność (MPa): 96.5-110
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 30-50
- Twardość (Rockwell M): 94-99
- Temperatura ugięcia pod wpływem ciepła (°C): 160
- Temperatura zeszklenia (°C): 150
PEEK wzmocniony włóknem szklanym - PEEK GF30
GF30 PEEK to odmiana PEEK wypełniona w 30% szkłem. GF30 oferuje doskonałą sztywność i wyższą wytrzymałość mechaniczną w porównaniu do niewypełnionego PEEK ogólnego przeznaczenia. Wzmocniony włóknem szklanym PEEK zapewnia również większą stabilność wymiarową i wytrzymałość na pełzanie. Materiał ten idealnie nadaje się na części narażone na duże obciążenia statyczne w podwyższonych temperaturach. Ze względu na ścierne działanie włókien szklanych na współpracujące powierzchnie, PEEK GF30 jest mniej odpowiedni do zastosowań łożyskowych lub ściernych.
- Wytrzymałość na rozciąganie, plastyczność (MPa): 101-157
- Wydłużenie przy zerwaniu (%): 2.2-5
- Twardość (Rockwell M): 103
- Temperatura ugięcia pod wpływem ciepła (°C): 316
- Maksymalna temperatura pracy (°C):260-300
Charakterystyka PEEK-a
1. Doskonała odporność chemiczna, odporność elektryczna i odporność na temperaturę
Materiał PEEK charakteryzuje się wysoką odpornością chemiczną. Ma podobną odporność na korozję jak stal niklowa i utrzymuje niekorodującą i nienaruszoną strukturę chemiczną nawet w wysokich temperaturach. W normalnych warunkach tylko stężony kwas siarkowy może rozpuścić ten plastik.
PEEK ma wysoką wydajność elektryczną w wysokiej temperaturze i wysokiej częstotliwości. Ze względu na stabilną strukturę chemiczną pod wpływem ataku chemicznego, części PEEK mogą bezbłędnie działać w wysokich dawkach promieniowania jonizującego.
PEEK ma również wysoką odporność na promieniowanie gamma, znacznie większą niż polistyren (najbardziej odporny na promieniowanie materiał w zastosowaniach żywic ogólnego przeznaczenia). Ta cecha sprawia, że nadaje się do przewodów o wysokiej wydajności, aby zapewnić dobrą izolację.
Materiał PEEK jest bardzo trwały i ma wysoką temperaturę topnienia. Dlatego bardzo dobrze sprawdza się podczas obróbki szczytowej w wysokiej temperaturze i nie odkształca się w wyższych temperaturach.
2. Wysoka szybkość przetwarzania, stabilna wydajność nawet w wysokiej temperaturze
Materiał PEEK zapewnia wysoką skrawalność podczas obróbki tworzyw sztucznych CNC ze względu na dobre właściwości przetwórcze. Chociaż jest to materiał termoplastyczny pracujący w bardzo wysokich temperaturach, można go przetwarzać różnymi metodami przetwarzania materiałów.
Metody te obejmują formowanie wtryskowe, formowanie przez wytłaczanie, przędzenie ze stopu i tym podobne. Możliwość przetwarzania w wysokiej temperaturze i wysokie właściwości rozkładu termicznego PEEK zapewniają tę kompatybilność. Dodatkowo ten termoplast jest materiałem samogasnącym podczas spalania; wytwarza niewiele toksycznych gazów i dymów lub nie wytwarza ich wcale.
3. Doskonałe właściwości mechaniczne, odporność na pełzanie, odporność na zużycie, odporność na tarcie.
PEEK i inne wysokotemperaturowe tworzywa termoplastyczne mają wysoką udarność i zachowują swoje wymiary w podwyższonych temperaturach. Ma niski współczynnik rozszerzalności liniowej i dobrą stabilność wymiarową. PEEK ma najwyższe właściwości zmęczeniowe i zatrzymywania naprężeń spośród wszystkich innych tworzyw sztucznych. Ponadto ma doskonałą odporność na pełzanie (zdolność substancji do powolnego odkształcania się pod długotrwałym naprężeniem). Ta cecha sprawia, że jest to odpowiedni materiał wytrzymujący ogromne naprężenia podczas przetwarzania. PEEK charakteryzuje się doskonałą odpornością na zużycie i niskim współczynnikiem tarcia. Dlatego utrzymuje wysoką odporność na zużycie w różnych warunkach ciśnienia fizycznego, chropowatości powierzchni, temperatury i prędkości w stosunku do powierzchni styku.
4. Niska absorpcja wody, odporność na promieniowanie
Używanie PEEK do wytwarzania części maszyn lub instrumentów pomaga tym częściom zachować ich strukturę chemiczną i wydajność w wilgotnych obszarach. Jego odporność na hydrolizę nawet w podwyższonych temperaturach sprawia, że idealnie nadaje się do wilgotnych środowisk, gorącej wody lub pary pod ciśnieniem.
Czynniki, które należy wziąć pod uwagę podczas obróbki CNC części PEEK
PEEK jest materiałem, który można bardzo łatwo dostosować, należy jednak pamiętać o kilku kwestiach technicznych, aby zapewnić najlepsze rezultaty.
#1 Wyżarzanie tworzyw sztucznych PEEK przed obróbką CNC
Wyżarzanie: Ponieważ PEEK ma mniejsze wydłużenie niż inne tworzywa sztuczne, może pękać w przypadku głębokiego wiercenia. Często wymagane jest specjalne postępowanie, aby zminimalizować pękanie termiczne i inne uszkodzenia naprężeniowe. Wymaga to wyżarzania tworzywa PEEK przed obróbką. Tworzywo PEEK jest zazwyczaj dostępne w różnych rozmiarach w postaci prętów, arkuszy lub półfabrykatów formowanych wtryskowo. Zanim jednak będzie można rozpocząć obróbkę tych części, należy usunąć nagromadzone naprężenia poprzez wyżarzanie. Jest to proces obróbki cieplnej, który polega na podgrzaniu tworzywa do określonej temperatury, pozostawieniu go przez określony czas, a następnie ochłodzeniu do temperatury pokojowej.
Wyżarzanie zwiększa krystaliczność części PEEK i zmniejsza naprężenia wewnętrzne, zapobiegając możliwości pęknięć powierzchniowych podczas operacji cięcia CNC. Należy jednak zwrócić uwagę na jedną rzecz: jeśli planujesz obrabiać przedmioty z PEEK przez dłuższy czas, może być konieczne wykonanie dodatkowego procesu wyżarzania.
#2 Stosowanie narzędzi węglikowych i polikrystalicznych
Wszystkie gatunki PEEK są ścierne dla narzędzi skrawających ㅡ, co oznacza, że mogą powodować uszkodzenie i zużycie narzędzia podczas operacji cięcia CNC. Dlatego zalecamy stosowanie narzędzi węglikowych w przypadku małych partii popularnych gatunków PEEK. Jednakże w przypadku gatunków PEEK wzmocnionych włóknem szklanym i węglowym można rozważyć zastosowanie narzędzi polikrystalicznych (PCD), szczególnie w przypadku długich serii produkcyjnych.
#3 Użyj odpowiedniego chłodziwa
Na przykład, chociaż PEEK jest bardzo odporny na ciepło, nie odprowadza dobrze ciepła i musi być chłodzony podczas obróbki CNC, aby zapobiec pęknięciu lub odkształceniu. Standardowy płyn chłodzący (na bazie ropy naftowej) idealnie nadaje się do cięcia tworzyw sztucznych PEEK klasy przemysłowej. Jednak standardowe płynne chłodziwa mogą wpływać na biokompatybilność PEEK klasy medycznej, czyniąc go nieodpowiednim do wytwarzania komponentów medycznych. W AN-Prototype zalecamy chłodzenie plastiku PEEK klasy medycznej sprężonym powietrzem lub oczyszczoną wodą.
#4 Stosuj prawidłowe parametry obróbki CNC
Aby obrabiać CNC części PEEK bez niespodzianek, musisz upewnić się, że podczas wiercenia, frezowania i toczenia używasz właściwych parametrów obróbki. AN-Prototype podsumowuje idealne zakresy prędkości skrawania i posuwu do produkcji części PEEK.
#5 Unikaj zanieczyszczeń
Zanieczyszczenie stanowi poważny problem podczas przetwarzania tworzywa PEEK klasy medycznej, ponieważ może wpływać na jego biokompatybilność. Dlatego przy obsłudze części PEEK należy używać rękawic ochronnych. Ponadto należy przechowywać przetworzone części PEEK klasy medycznej w hermetycznych pojemnikach, aby zapobiec zanieczyszczeniu.
Zastosowania części PEEK
Trzy główne gałęzie przemysłu wykorzystujące komponenty PEEK to sektor przemysłowy, sektor opieki zdrowotnej oraz przemysł spożywczy i napojów.
Aplikacja na skalę przemysłową
Przemysłowy PEEK jest zasadniczo czysty i ma wysoką stabilność mechaniczną i chemiczną. Minimalizuje to zanieczyszczenie i maksymalizuje bezpieczeństwo w zastosowaniach chemicznych i energetycznych, a także komponentów dla przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego i elektronicznego. W kołach i pompach przemysłowych PEEK przewyższa nawet metale takie jak stal nierdzewna.
Zastosowanie medyczne
PEEK może wytwarzać komponenty dla branży opieki zdrowotnej, takie jak urządzenia ortopedyczne i urządzenia do zespolenia kręgosłupa. Wytwarzany przy użyciu metod biokompatybilnych, PEEK może być również stosowany w implantach dentystycznych, protetyce i nie tylko.
Zastosowania w branży spożywczej i napojów
PEEK został niedawno zatwierdzony przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) jako bezpieczny w kontakcie z ludźmi, jeśli jest odpowiednio przygotowany. Obecnie PEEK wkracza do branży spożywczej i napojów w zakresie komponentów takich jak naczynia kuchenne, dozowniki i dysze do napojów oraz zastosowań przetwórczych.