Le polyéther-éther-cétone (PEEK) est un autre matériau thermoplastique très performant qui présente de bonnes caractéristiques mécaniques et une bonne résistance aux produits chimiques et à la chaleur. Le moulage par injection du PEEK est une technique qui consiste à injecter le matériau PEEK dans la forme souhaitée. Il s'agit d'une technique hautement technique utilisée dans l'industrie aérospatiale, le domaine médical, le secteur automobile et le secteur électronique. Dans cet article, les propriétés du matériau PEEK et son processus de moulage, la conception du moule, les spécifications des paramètres et les problèmes avec leurs solutions sont abordés. Moulage par injection de PEEK sera décrite.

Propriétés du matériau PEEK

Propriétés mécaniques

Le PEEK possède d'excellentes propriétés mécaniques, une grande résistance, une grande rigidité et une excellente résistance à la fatigue, de sorte que ce matériau convient aux conditions de charge et de contrainte élevées. Sa résistance à la traction est de 90-100 Mpa et sa résistance à la flexion de 150-200 Mpa. Le PEEK a également un faible taux d'usure et un faible coefficient de frottement, il peut donc être utilisé dans les roulements, les engrenages et les joints où la résistance à l'usure est requise.

Résistance chimique

Le PEEK présente un niveau élevé de résistance chimique à un grand nombre de produits chimiques, dont des acides forts courants, des alcalis, des sels et des solvants organiques. Cela le rend très utile dans les équipements chimiques et les dispositifs médicaux. Le PEEK ne se dégrade pas et ne change pas de composition chimique à haute température, ce qui lui permet de résister à des conditions difficiles et sévères pendant une longue période.

Propriétés thermiques

Avec une température de transition vitreuse de 143°C et un point de fusion de 343°C, le PEEK peut être utilisé en continu à 250°C sans perdre ses propriétés mécaniques et sa stabilité dimensionnelle. En outre, le faible coefficient de dilatation thermique du PEEK lui permet de conserver une bonne stabilité dimensionnelle lorsque les conditions changent.

Propriétés électriques

L'une des propriétés uniques du PEEK est son excellente isolation électrique. Le PEEK présente une résistance diélectrique élevée, une faible constante diélectrique et une faible perte diélectrique. Ce matériau peut être utilisé dans les secteurs de l'énergie et de l'électronique. La stabilité de la température, la rigidité diélectrique élevée et la faible perte diélectrique font du PEEK un matériau d'isolation électrique haute performance idéal. Il convient parfaitement comme isolant électrique de haute performance dans une large gamme de températures et de fréquences de fonctionnement.

Biocompatibilité

En raison de sa biocompatibilité élevée, le PEEK est le matériau de choix pour la production de dispositifs médicaux et d'implants. Le PEEK peut rester plus longtemps dans l'environnement in vivo sans provoquer de réactions immunitaires ou toxiques. L'inertie biologique et chimique du PEEK lui confère des propriétés stables dans les environnements in vivo et in vitro, qui peuvent être utilisées pour produire des implants orthopédiques, des matériaux de restauration dentaire et des instruments chirurgicaux.

Processus de moulage par injection du PEEK

Manutention des matières premières

Il n'est pas possible de mouler la matière plastique PEEK sans avoir préalablement éliminé l'humidité de la matière. La température de séchage suggérée est de 150°C pendant au moins 3 heures, l'humidité relative devant être maintenue en dessous de 0. 02%. Si le séchage n'est pas effectué correctement, des bulles peuvent apparaître dans la matière fondue, ce qui affecte certaines des propriétés mécaniques et la finition de la surface du produit.

Sélection des machines de moulage par injection

Le PEEK a un point de fusion élevé et une forte viscosité à l'état fondu, ce qui exige que la machine de moulage par injection présente les caractéristiques suivantes : résistance aux températures élevées, haute pression et bonne performance en matière de contrôle de la température. Il est recommandé d'utiliser des moulage par injection les machines dotées d'un système de préplastification de la matière fondue et d'un système d'injection à haute pression. Le cylindre et la vis doivent être fabriqués dans des matériaux résistant aux températures élevées et à l'usure afin de garantir un fonctionnement stable à long terme de la machine de moulage par injection.

Conception des moules

1. Matériau du moule : Le matériau du moule doit être très résistant, très dur et capable de supporter une chaleur élevée. Les matériaux de moulage les plus connus sont l'acier pour travail à chaud et l'acier H13, ainsi que les aciers inoxydables. La surface du moule doit être progressivement durcie et polie afin d'augmenter la durée de vie du moule et la surface du produit.

2. Design du coureur : La conception du canal de coulée doit également faciliter un écoulement égal de la matière fondue dans la cavité, sans que la matière fondue ait tendance à stagner dans certaines parties tandis que d'autres prennent plus de temps à refroidir. La section transversale du canal peut être circulaire ou trapézoïdale, le diamètre du canal étant déterminé en fonction de la taille du produit et des paramètres de la machine. Il élimine également la résistance à l'écoulement de la matière fondue et la chute de pression afin d'améliorer l'uniformité du remplissage du canal de coulée.

3. Conception de la ventilation : Un bon système d'aération est essentiel pour éviter que les gaz et les substances volatiles contenus dans la matière fondue ne soient piégés dans la cavité du moule, ce qui peut entraîner la formation d'irrégularités de surface et, par conséquent, de mauvaises performances du produit. Les évents de fluides doivent être situés à l'extrémité de la coulée ou dans les zones sujettes à l'accumulation de gaz, avec une profondeur de décharge allant normalement de 0,02 à 0,04 mm. Une bonne conception des évents permet également de minimiser les défauts tels que les bulles et l'existence de stries argentées.

Paramètres du processus de moulage par injection

1. Température d'injection : La température de fusion des matériaux PEEK est relativement élevée, et la température d'injection recommandée est de 350-400℃. Une température trop basse entraînera un mauvais écoulement de la matière fondue et un remplissage incomplet, tandis qu'une température trop élevée entraînera une dégradation du matériau. Il est recommandé de contrôler la température d'injection en fonction de l'épaisseur du produit (parois épaisses ou fines) ou de sa forme.

2. Température du moule : La température du moule affecte largement la cristallinité du produit ainsi que l'état de surface de la pièce. La température recommandée pour le moule est de 160 à 200°C, en fonction de l'épaisseur et de la forme du produit. Lorsque la température du moule est basse, l'état de surface est médiocre et la structure interne de la pièce moulée est peu développée. Lorsque la température est élevée, des déformations, en particulier des gauchissements, et un mauvais contrôle dimensionnel se produisent.

3. Pression d'injection : Le polymère PEEK a une pression d'injection relativement élevée pour le moulage, la meilleure pression recommandée est de 100-150MPa. Une pression inférieure peut entraîner des problèmes tels qu'un remplissage insuffisant et une mauvaise qualité de surface, tandis qu'une pression supérieure peut endommager le moule et déformer le produit. En ce qui concerne les paramètres dépendants, la pression d'injection doit être modifiée en fonction de l'écoulement de la matière fondue et de la conception du moule.

4. Pression et durée de maintien : La pression de maintien doit être légèrement inférieure à la pression d'injection, environ 80-100MPa, et le temps de maintien dépend de l'épaisseur des articles, de la forme, environ 30-60 secondes. Cela signifie que la pression et le temps affectent la structure interne et la qualité de la surface du produit et qu'une sélection correcte de ces paramètres nécessite une certaine expérimentation.

5. Temps de refroidissement : Le temps de refroidissement a un impact direct sur la nature et la taille globale des cristaux du produit. Le temps de refroidissement conseillé est de 2 à 5 minutes, en fonction du type de produit, de son épaisseur et de la température des moules. Un temps de refroidissement court entraîne des tensions et des déformations internes, tandis qu'un temps de refroidissement long affecte l'efficacité de la production.

Optimisation des processus

1. Analyse de l'écoulement des moules : L'analyse de l'écoulement du moule est l'un des processus importants du moulage par injection. Elle permet de simuler l'écoulement de la matière fondue à l'intérieur de la cavité du moule, de prévoir certains types de défauts et d'optimiser certains paramètres du processus. L'analyse de l'écoulement du moule permet d'optimiser la conception des canaux, la position des portes et les paramètres d'injection afin d'améliorer la qualité du produit et l'efficacité de la production.

2. Conception expérimentale : La conception expérimentale est une méthode systématique pour étudier et optimiser le processus de moulage par injection. Cette méthode permet également de déterminer les effets d'autres paramètres du processus sur la qualité du produit et de déterminer la meilleure combinaison de paramètres. Plusieurs méthodes courantes de conception expérimentale sont les expériences factorielles complètes, les expériences factorielles partielles et l'analyse de la surface de réponse.

3. Amélioration continue : La réalisation de la solution optimale dans le domaine du moulage par injection dépend de l'optimisation continue du processus d'injection. processus de moulage par injection. Le contrôle et l'analyse réguliers des données dans le processus de production afin de déterminer la corrélation entre la qualité du produit et les paramètres du processus, ainsi que l'ajustement et l'amélioration ultérieurs du processus, peuvent améliorer la qualité du produit et l'efficacité de la production.

Problèmes courants et solutions dans le moulage par injection du PEEK

Remplissage incomplet

Le sous-remplissage est un problème courant dans les Moulage par injection de PEEK. Il est dû à une température d'injection, une pression ou une température de moule trop basses, ce qui fait que le PEEK n'est pas rempli dans le moule ou la machine de moulage par injection. Les solutions peuvent consister à augmenter la température d'injection, la pression d'injection, la température du moule et le système de coulée. En outre, les portes sont également un facteur important. Plus il y a de portes et plus les changements de position des portes sont importants, meilleur est l'effet de remplissage.

Défauts de surface

La combustion à la surface et la formation de phénomènes tels que les stries argentées, les bulles, etc. sont associées à la présence de gaz et de substances volatiles dans la matière fondue. Les causes possibles sont le problème de séchage des matières premières, les évents, le taux d'injection ainsi que la pression et la température du moule. Grâce à une conception adéquate des évents du moule et à de bons paramètres utilisés dans le processus d'injection, les défauts de surface peuvent être facilement minimisés.

Page de garde du produit

Les causes courantes du gauchissement du produit sont un refroidissement inégal du matériau et un maintien incorrect de la pression. Les solutions comprennent un refroidissement uniforme, l'optimisation des paramètres de maintien de la pression, la conception raisonnable du système de refroidissement du moule et l'optimisation de la structure du produit. Un temps et une vitesse de refroidissement appropriés peuvent réduire les contraintes internes et le gauchissement.

Défauts internes

Les défauts, y compris les vides, les lignes de soudure et la délamination, qui prennent naissance dans le matériau, résultent principalement d'un mauvais écoulement de la matière fondue et d'un refroidissement différentiel. Il s'agit d'améliorer la conception du moule, la température d'injection, la pression d'injection et les paramètres de maintien, respectivement. Il s'avère que l'analyse de l'écoulement du moule et l'optimisation de l'expérience peuvent réduire considérablement les défauts internes et améliorer les propriétés mécaniques et la fiabilité.

Précision dimensionnelle

La précision dimensionnelle est influencée par une mauvaise conception du moule et l'instabilité des paramètres technologiques du processus d'injection. Les remèdes probables comprennent : l'optimisation du moule, le titrage des conditions d'injection et l'application d'un équipement d'injection de haute précision. Les idées de la conception expérimentale et, plus spécifiquement, l'amélioration continue des processus de production permettent d'améliorer la précision et l'uniformité des dimensions du produit.

Contrôle de la qualité

Contrôle de la qualité des matières premières

Lors de l'approvisionnement en matières premières PEEK, il est nécessaire de choisir des matières premières de haute qualité afin que l'humidité ou les impuretés au cours du processus d'utilisation n'affectent pas les performances du produit. L'analyse de la composition des matières premières et le test des propriétés physiques des matières premières sont la garantie de la qualité et de l'uniformité des matières premières.

Contrôle de la qualité des processus

L'utilisation de machines de moulage par injection et de moules de pointe, ainsi que le contrôle strict des paramètres du processus d'injection, garantissent la cohérence et la stabilité du produit. Des systèmes de surveillance en ligne et de collecte de données peuvent être utilisés pour mesurer la température, la pression, le temps ainsi que d'autres aspects au cours du processus de production, et tout problème est corrigé immédiatement.

Inspection de la qualité des produits

Contrôle des caractéristiques mécaniques par des essais de traction, de flexion et d'impact et observation de la microstructure et de l'état de surface à l'aide de microscopes optiques et d'un microscope électronique à balayage. La mise en place d'un contrôle de qualité approfondi permet d'assurer la qualité et la durabilité des produits.

Système de gestion de la qualité

L'établissement et la mise en œuvre des normes ISO 9001 et ISO 13485 en tant que système de gestion de la qualité permettent de garantir et de contrôler la qualité du processus de moulage par injection grâce à une gestion efficace.

Applications du moulage par injection du PEEK

Aérospatiale

Le PEEK a une multitude d'utilisations dans les applications aérospatiales où il est utilisé pour fabriquer des éléments et des sous-ensembles légers et très résistants pour les superstructures, les sièges, les équipements électroniques, les couvercles et les boîtiers, entre autres. Le PEEK ne se dégrade pas à haute température, résiste aux produits chimiques et possède des propriétés mécaniques supérieures, ce qui le rend très important dans l'ingénierie aérospatiale.

Dispositifs médicaux

Le PEEK est idéal pour la fabrication d'implants, d'outils chirurgicaux et d'articles dentaires en raison de sa compatibilité avec le corps et de sa résistance à la stérilisation. En raison de son inertie chimique et de sa résistance à la dégradation dans les environnements corporels, le PEEK est considéré comme essentiel dans la production de dispositifs médicaux.

Fabrication automobile

Le PEEK est utilisé pour fabriquer des pièces de moteur haute température et haute performance, des engrenages très résistants à l'usure et des systèmes d'échappement résistants aux produits chimiques. Le PEEK étant très léger et très résistant, ces propriétés du PEEK améliorent également le rendement énergétique et les performances des véhicules.

Électronique et électricité

Le PEEK est utilisé dans les secteurs de l'électronique et de l'électricité en raison de ses bonnes propriétés électriques et de sa stabilité à la chaleur, pour produire des connecteurs à haute isolation, des boîtiers de capteurs et des gaines de câbles. En raison de sa résistance aux températures élevées et aux produits chimiques, le PEEK est recommandé pour les applications électroniques et électriques.

Équipement industriel

Certaines des pièces et des composants fabriqués en PEEK pour une utilisation industrielle sont des applications résistantes à l'usure, aux températures élevées et aux produits chimiques, telles que les pompes, les vannes et les joints d'étanchéité. Grâce à ses performances élevées, le PEEK reste stable et fiable lorsqu'il est utilisé dans des conditions difficiles.

Autres applications

Le PEEK trouve également des applications dans d'autres domaines : il est utilisé dans les articles de sport, les appareils ménagers et l'électronique. En raison de ses performances élevées et de sa polyvalence, le PEEK présente un grand potentiel sur de nouveaux marchés.

Conclusion

En raison de ses propriétés caractéristiques, la résine PEEK est très demandée dans de nombreux secteurs de l'industrie en tant que plastique technique de haute performance. En utilisant le moulage par injection comme méthode scientifique de fabrication, avec des garanties de qualité rigoureuses, il est possible de fabriquer des pièces en PEEK de haute qualité. Cet article s'adresse aux techniciens qui participent au processus de moulage par injection du PEEK afin qu'ils puissent bénéficier des références et des recommandations fournies. En raison de l'innovation technologique permanente et du potentiel croissant du marché, l'application du PEEK est de plus en plus répandue. Technologie de moulage par injection du PEEK aura des perspectives prometteuses à l'avenir.