PEEK (poliéter éter cetona) é um plástico de engenharia avançado com diversas propriedades benéficas. Estes incluem elasticidade a altas temperaturas, resistência à abrasão, biocompatibilidade, resistência ao vácuo ultra-alto, excelente resistência química e adequação para usinagem CNC. PEEK é um termoplástico semicristalino que pode operar continuamente em temperaturas de até 260°C e é altamente resistente a produtos químicos. Deve-se notar, entretanto, que certos ácidos, como o ácido sulfúrico, dissolverão o material. A usinagem CNC PEEK é um método comum para fabricação de peças usadas em ambientes extremos que exigem resistência mecânica, estabilidade química e/ou resistência a altas temperaturas. As aplicações incluem componentes para as indústrias médica, aeroespacial e automotiva.
Descoberto pela primeira vez em 1978, PEEK é incrivelmente resistente ao calor, abrasão e fadiga. O PEEK também é resistente à fluência, o que significa que mantém sua forma em ambientes agressivos e altas temperaturas, bem como sob estresse mecânico. PEEK não é apenas resistente, mas também leve e fácil de fabricar. Como o PEEK é fisicamente leve, mas altamente resistente a substâncias corrosivas, ele é ideal para muitos métodos de fabricação. O PEEK pode ser processado usando moldagem por injeção ou fabricação aditiva para fabricar peças personalizadas, e seu alto ponto de fusão (343°C) permite alimentações e velocidades mais rápidas. PEEK também pode ser usinado em CNC para fazer peças. Entre os vários métodos de fabricação, a usinagem CNC PEEK é repetível e precisa e pode produzir peças com tolerâncias restritas.
Existem dois tipos de PEEK comuns: PEEK de grau industrial, PEEK de grau médico e PEEK reforçado com fibra de vidro.
PEEK de grau industrial
O PEEK de nível industrial é um termoplástico forte, retardador de chamas e resistente à abrasão, com alta resistência ao impacto e baixo coeficiente de atrito. É conhecido por manter suas propriedades mecânicas mesmo em altas temperaturas. Como o nome sugere, esse tipo é mais comumente usado nas indústrias aeroespacial, automotiva, química, eletrônica, petrolífera e de alimentos e bebidas.
- Resistência à tração: 14,000 psi
- Módulo de tração: 590,000 psi
- Absorção de água: 0.50% em 24 horas
- Ponto de fusão: de 343°C (quase 650°F)
- Classificação de inflamabilidade UL 94 V-0: (espessura de 0.059 ″)
PEEK de grau médico (TECAPEEK)
PEEK compatíveis com os padrões USP Classe VI, como TECAPEEK MT, são variantes biocompatíveis projetadas especificamente para uso em tecnologia médica. Caracteriza-se por uma resistência química muito elevada, resistência a vários métodos de esterilização e capacidade de manter as suas propriedades mecânicas a altas temperaturas. O PEEK de grau médico é normalmente usado em aplicações e dispositivos médicos que requerem contato limitado com pele e tecidos. O PEEK Classe VI da USP suporta vários ciclos de esterilização sem degradação.
- Resistência à tração, rendimento (MPa): 96.5-110
- Alongamento na Ruptura (%):30-50
- Dureza (Rockwell M):94-99
- Temperatura de deflexão de calor (°C):160
- Temperatura de transição vítrea (°C):150
PEEK Reforçado com Fibra de Vidro - PEEK GF30
GF30 PEEK é uma variante do PEEK com 30% de vidro. O GF30 oferece rigidez superior e maior resistência mecânica em comparação com o PEEK sem preenchimento de uso geral. O PEEK reforçado com vidro também oferece maior estabilidade dimensional e resistência à fluência. Este material é ideal para peças sujeitas a altas cargas estáticas em temperaturas elevadas. Devido ao efeito abrasivo das fibras de vidro nas superfícies de contato, o PEEK GF30 é menos adequado para aplicações abrasivas ou de rolamentos.
- Resistência à tração, rendimento (MPa):101-157
- Alongamento na Ruptura (%):2.2-5
- Dureza (Rockwell M):103
- Temperatura de deflexão de calor (°C):316
- Temperatura máxima de serviço (°C):260-300
Características do PEEK
1. Excelente resistência química, resistência elétrica e resistência à temperatura
O material PEEK possui alta resistência química. Possui resistência à corrosão semelhante ao aço níquel e mantém uma estrutura química intacta e não corrosiva mesmo em altas temperaturas. Em circunstâncias normais, apenas o ácido sulfúrico concentrado pode dissolver este plástico.
PEEK possui alto desempenho elétrico em alta temperatura e alta frequência. Devido à sua estrutura química estável quando submetidas a ataques químicos, as peças de PEEK podem funcionar perfeitamente sob altas doses de radiação ionizante.
O PEEK também possui alta resistência à radiação gama, mais significativamente que o poliestireno (o material mais resistente à radiação em aplicações de resina de uso geral). Esta característica o torna adequado para fios de alto desempenho para garantir um bom isolamento.
O material PEEK é muito durável e possui um alto ponto de fusão. Portanto, funciona muito bem durante o processamento de picos de alta temperatura e não se deforma em temperaturas mais altas.
2. Alta taxa de processamento, desempenho estável mesmo em alta temperatura
O material PEEK garante alta usinabilidade durante a usinagem CNC de plástico devido às suas boas propriedades de processamento. Embora seja um material termoplástico de temperatura ultra-alta, ele pode ser processado com diferentes métodos de processamento de material.
Esses métodos incluem moldagem por injeção, moldagem por extrusão, fiação por fusão e semelhantes. A processabilidade em alta temperatura e as altas propriedades de decomposição térmica do PEEK garantem essa compatibilidade. Além disso, este termoplástico é um material autoextinguível durante a combustão; produz pouco ou nenhum gás e vapores tóxicos.
3. Excelentes propriedades mecânicas, resistência à fluência, resistência ao desgaste, resistência ao atrito.
PEEK e outros termoplásticos de alta temperatura têm alta resistência ao impacto e mantêm suas dimensões em temperaturas elevadas. Possui baixo coeficiente de expansão linear e boa estabilidade dimensional. PEEK possui as mais altas propriedades de fadiga e retenção de tensão de todos os outros plásticos. Além disso, possui excelente resistência à fluência (a capacidade de uma substância se deformar lentamente sob estresse prolongado). Esta característica o torna um material adequado para suportar enormes tensões durante o processamento. PEEK possui excelente resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito. Portanto, mantém alta resistência ao desgaste sob diversas condições de pressão física, rugosidade superficial, temperatura e velocidade em relação à superfície de contato.
4. Baixa absorção de água, resistência à radiação
Usar PEEK para fabricar peças de máquinas ou instrumentos ajuda essas peças a manter sua estrutura química e desempenho em áreas úmidas. A sua resistência à hidrólise mesmo a temperaturas elevadas torna-o ideal para ambientes húmidos, água quente pressurizada ou vapor.
Fatores a serem considerados na usinagem CNC de peças PEEK
O PEEK é um material muito adaptável, mas há algumas considerações de engenharia a serem lembradas para garantir os melhores resultados.
#1 Recozimento de plástico PEEK antes da usinagem CNC
Recozimento: Como o PEEK tem menor alongamento do que outros plásticos, ele pode rachar se for perfurado profundamente. Freqüentemente, é necessário um manuseio especial para minimizar rachaduras térmicas e outros danos por tensão interna. Isto requer o recozimento do plástico PEEK antes do processamento. O plástico PEEK está normalmente disponível em vários tamanhos como hastes, folhas ou peças moldadas por injeção. Mas antes de começar a usinar essas peças, a tensão acumulada deve ser removida por recozimento. Este é um processo de tratamento térmico que envolve aquecer o plástico a uma temperatura pré-determinada, mantê-lo por um determinado período de tempo e depois resfriá-lo até a temperatura ambiente.
O recozimento aumenta a cristalinidade das peças PEEK e reduz as tensões internas, evitando a possibilidade de trincas superficiais durante as operações de corte CNC. Porém, uma coisa a ser observada: se você planeja usinar peças de PEEK por longos períodos de tempo, pode ser necessário realizar um processo de recozimento adicional.
Nº 2: Usando ferramentas de metal duro e policristalinas
Todas as classes de PEEK são abrasivas para ferramentas de corte, o que significa que podem causar danos e desgaste à ferramenta durante operações de corte CNC. Portanto, recomendamos o uso de ferramentas de metal duro para pequenos lotes de classes PEEK comuns. No entanto, para classes de PEEK reforçado com fibra de vidro e fibra de carbono, você pode considerar ferramentas policristalinas (PCD), especialmente para longos ciclos de fabricação.
#3 Use o refrigerante certo
Por exemplo, embora o PEEK seja muito resistente ao calor, ele não dissipa bem o calor e deve ser resfriado durante a usinagem CNC para evitar quebras ou deformações. O líquido refrigerante padrão (à base de petróleo) é ideal para cortar plástico PEEK de nível industrial. Mas os refrigerantes líquidos padrão podem afetar a biocompatibilidade do PEEK de grau médico, tornando-o inadequado para a fabricação de componentes médicos. Na AN-Prototype, recomendamos que você resfrie o plástico PEEK de grau médico com ar comprimido ou água purificada.
#4 Use parâmetros de usinagem CNC corretos
Para usinar peças PEEK CNC sem surpresas, você precisa garantir que está usando os parâmetros de usinagem corretos ao realizar operações de perfuração, fresamento e torneamento. AN-Prototype resume as faixas ideais de velocidade de corte e avanço para a fabricação de peças PEEK.
#5 Evite a poluição
A contaminação é uma preocupação séria no processamento de plástico PEEK de grau médico porque pode afetar sua biocompatibilidade. Portanto, luvas de proteção devem ser usadas ao manusear peças de PEEK. Além disso, você deve manter as peças processadas de PEEK de grau médico em recipientes herméticos para evitar contaminação.
Aplicações de peças PEEK
As três principais indústrias que utilizam componentes PEEK são o setor industrial, o setor de saúde e a indústria de alimentos e bebidas.
Aplicação industrial
O PEEK de grau industrial é essencialmente puro e possui alta estabilidade mecânica e química. Isso minimiza a contaminação e maximiza a segurança para aplicações químicas e energéticas, bem como componentes para as indústrias automotiva, aeroespacial e eletrônica. Em rodas e bombas industriais, o PEEK supera até metais como o aço inoxidável.
Aplicação Médica
A PEEK pode fabricar componentes para o setor de saúde, como dispositivos ortopédicos e dispositivos de fusão espinhal. Quando fabricado utilizando métodos biocompatíveis, o PEEK também pode ser usado em implantes dentários, próteses e muito mais.
Aplicações para alimentos e bebidas
O PEEK foi recentemente aprovado pela Food and Drug Administration (FDA) dos EUA como seguro para contato humano quando devidamente preparado. Agora, o PEEK está entrando na indústria de alimentos e bebidas para componentes como utensílios de cozinha, dispensadores e bicos de bebidas e aplicações de processamento.
