La SBIRCIATA presenta i vantaggi di un’elevata resistenza meccanica, resistenza alle alte temperature, resistenza agli urti, ritardante di fiamma, resistenza agli acidi e agli alcali, consistenza dura, lunga durata, ecc. e trova numerose applicazioni nell’industria automobilistica, aerospaziale, nei dispositivi medici e in altri settori.
La resina PEEK è stata utilizzata per la prima volta nell’industria aerospaziale, sostituendo l’alluminio e altri materiali metallici nella produzione di varie parti di aerei.
Nell’industria automobilistica, grazie alla buona resistenza all’attrito e alle proprietà meccaniche della resina PEEK, è ampiamente utilizzata come materia prima per la produzione di coperture per motori, cuscinetti, guarnizioni, anelli della frizione e altre parti della trasmissione, dei freni e del sistema di condizionamento dell’auto.
La resina PEEK è l’isolante elettrico ideale, in condizioni di alta temperatura, alta pressione e alta umidità e altre condizioni di lavoro difficili, ma ancora mantenere buone proprietà di isolamento elettrico, in modo che il campo delle informazioni elettroniche gradualmente diventare il secondo più grande settore di applicazione della resina PEEK.
La produzione di tubi, valvole e pompe per il trasporto di acqua ultrapura, nell’industria dei semiconduttori, è comunemente utilizzata per produrre supporti per wafer, diaframmi per l’isolamento elettronico e una serie di dispositivi collegati.
Essendo un tecnopolimero semicristallino, il PEEK è insolubile in quasi tutti i solventi diversi dall’acido solforico concentrato ed è quindi comunemente usato per produrre valvole per compressori, fasce elastiche, guarnizioni e vari corpi di pompe chimiche e componenti di valvole.
La resina PEEK può inoltre sopportare fino a 3.000 cicli di autoclavaggio a 134 gradi C. Questa caratteristica ne consente l’impiego nella produzione di apparecchiature chirurgiche e dentali con elevati requisiti di sterilizzazione e uso ripetuto. Temperatura di stampaggio del PEEK 320 gradi ~ 390 gradi C.
Temperatura di essiccazione: 160 ~ 185; durata: 5H ~ 8H; temperatura dello stampo: 140 ~ 180. Poiché la temperatura di stampaggio a iniezione di questo materiale è molto elevata e può danneggiare seriamente la vite, la velocità della vite non deve essere impostata troppo alta. La pressione di iniezione deve essere di 100 ~ 130MPa e la velocità di iniezione di 40 ~ 80. Al termine dello stampaggio, la vite deve essere pulita rapidamente con cera PE, evitando che il PEEK rimanga al suo interno.
Il PEEK offre prestazioni estremamente elevate in molti ambiti e i suoi componenti stampati a iniezione presentano grandi prospettive di sviluppo. Tuttavia, possono anche manifestare vari difetti, tra cui punti di materiale freddo, striature argentate, porosità, linee di saldatura e deformazioni.
L’autore prende come esempio un anello di controllo della porta della cabina di un aeromobile e discute i difetti nel processo di stampaggio a iniezione e l’ottimizzazione del processo dei componenti stampati a iniezione in PEEK.
Analisi dei difetti di stampaggio dei prodotti in PEEK
La figura seguente mostra un prodotto in PEEK nero con inserti per una valvola, stampato a iniezione con Victrex PEEK 450G. Il prodotto ha un diametro di 110 mm e uno spessore di 15 mm, con inserti di acciaio M6 x 1.
La difficoltà principale di questo prodotto nel processo di stampaggio è che il prodotto presenta difetti estetici, tra cui materiale freddo, motivo argentato, fori d’aria e segni di fusione, ecc. Ci sono tracce di gating al centro dell’alimentazione anteriore.
I difetti di aspetto sono stati analizzati dal punto di vista umano, della macchina, del materiale, del metodo e dell’ambiente e sono state adottate le misure corrispondenti, ottenendo buoni risultati. I segni del cancello sono stati rimossi con la lavorazione dopo lo stampaggio, per garantire che la superficie frontale sia piatta e che lo spessore soddisfi i requisiti di progettazione.
Problema del materiale freddo
Il problema del materiale freddo è dovuto a due ragioni principali: - il problema del materiale freddo è dovuto al fatto che
Durante il processo produttivo, la cavità per il materiale freddo dello stampo per iniezione non è progettata secondo le specifiche o la cavità per il materiale freddo viene rimossa.
In modo che lo stato fuso del polimero nella produzione e il contatto con lo stampo a bassa temperatura, la parte anteriore dello stato fuso sarà in trasferimento di calore e la temperatura diminuirà rapidamente, e così inferiore al punto di fusione del PEEK 343 ℃, dovrebbe essere nella fase fusa di PEEK sarà rapidamente solidificare in materiale freddo.
Se durante la produzione non è presente un pozzetto per il materiale freddo all’estremità del canale, il materiale freddo confluirà facilmente nel prodotto, causando difetti nei componenti stampati a iniezione.
I materiali in PEEK sono prodotti con un processo speciale. Quando lo spessore del prodotto è elevato, il prodotto deve essere raffreddato a lungo. La temperatura dell’ugello può raggiungere i 400°C, ma la temperatura intorno al materiale non raggiunge questo valore e la grande differenza di temperatura fa sì che il calore si disperda rapidamente.
Se il tempo di contatto tra la bassa temperatura della boccola del canale di colata e l’ugello della macchina per lo stampaggio a iniezione è prolungato, dopo che la temperatura scende al punto di fusione del PEEK, il materiale fuso si solidifica facilmente, interferendo così con l’avanzamento del processo di stampaggio a iniezione. Pertanto, quando l’iniezione del materiale e la fase di mantenimento della pressione sono completate, il cilindro deve essere rimosso immediatamente per mantenere la distanza tra lo stampo e l’ugello (prima del riempimento).
Per evitare che l’ugello subisca il fenomeno del ritardo di flusso, è necessario impostare una corretta estrazione della gomma. Il contatto diretto della massa fusa con l’aria, a causa della differenza di temperatura, è soggetto a solidificazione; in mancanza di trattamento, il PEEK solidificato entrerà nello stampo, mentre apparirà sulla superficie del prodotto con l’aiuto delle molle, con conseguenti difetti del materiale freddo.
Problema del modello d’argento
Per alcuni pezzi stampati a iniezione in PEEK, le striature argentate in prossimità del gate sono solitamente causate da umidità o gas. Il processo di plastificazione del prodotto sarà accompagnato dalla generazione di gas, che molto probabilmente causerà le striature argentate del prodotto.
Quando la velocità della vite della macchina per stampaggio a iniezione è elevata, il gas entra nel processo di plastificazione e, sospinto dal flusso a fontana, raggiunge la superficie del componente stampato. Attraversando il punto di iniezione ad alta pressione, produce striature argentate sulla superficie. L’impostazione della contropressione durante lo stampaggio può impedire efficacemente che il materiale fuso intrappoli gas nella fase di plastificazione.
Anche l’umidità proveniente da materie prime non adeguatamente essiccate è suscettibile di formare striature argentate, e i materiali in PEEK possono assorbire fino a 0,4% dell’umidità presente nell’aria mentre sono seduti.
Durante la produzione, l’umidità assorbita entra nel gate attraverso la fusione e la differenza di temperatura tra la parete della cavità dello stampo e il materiale fuso è elevata, con conseguente formazione di striature argentate. Per evitare la formazione di striature argentate, è necessario prestare attenzione a controllare l’umidità entro 0,2% nella produzione effettiva.
Il materiale deve essere conservato in modo uniforme e non impilato e l’altezza dello strato di materiale deve essere controllata a 20-30 mm. Prima dell’uso, il PEEK deve essere essiccato in un forno a 150-160°C per 6-8 ore.
Problema di deformazione
Quando il ritiro, il raffreddamento dei prodotti e la cavità dello stampo non sono uniformi, si verifica un fenomeno di deformazione. In realtà, il ritiro in sé non ha un impatto eccessivo, ma soprattutto il processo di ritiro generato dalla differenza.
In condizioni normali, quando il ritiro è uniforme, i componenti in PEEK stampati a iniezione cambiano soltanto di volume. Quando invece il ritiro non è uniforme, il componente stampato si incurva e si deforma.
I fattori principali sono tre:
(1) Deformazione causata da uno spessore di parete non uniforme della parte stampata a iniezione.
(2) deformazione causata da un forte angolo di piegatura del pezzo stampato a iniezione.
(3) Deformazioni e fessurazioni causate da sollecitazioni.
Raccomandazioni per l’ottimizzazione del processo di stampaggio a iniezione del PEEK
Per quanto riguarda la temperatura dello stampo e la velocità di raffreddamento raccomandate, nello stampaggio a iniezione del PEEK il controllo di questi due parametri consente di modificare le proprietà meccaniche del prodotto. Nella maggior parte dei casi, la temperatura dello stampo per il PEEK deve essere mantenuta intorno a 175°C.
Quando la temperatura dello stampo è superiore a 140°C, la temperatura dello stampo deve essere controllata a circa 175°C. Quando la temperatura dello stampo è superiore a 140°C, i cristalli di PEEK crescono meglio, sono più completi e hanno una struttura relativamente stabile.
La velocità di raffreddamento appropriata favorisce il miglioramento delle proprietà meccaniche del prodotto; il raffreddamento lento e quello rapido riducono le proprietà meccaniche del prodotto. La forma cristallina del PEEK a una certa temperatura è un nucleo uniforme; se si utilizza il metodo di raffreddamento lento, sarà facile che si formino grandi cristalli disomogenei.
Tuttavia, quando la superficie del prodotto viene raffreddata rapidamente, il tasso di raffreddamento interno non è abbastanza veloce ed è soggetto a tensioni interne e crepe, con conseguente diminuzione delle proprietà meccaniche del materiale.
Selezione della pressione di iniezione
Quando si utilizza l’iniezione ad alta pressione, il materiale viene riempito strettamente e l’effetto di stampaggio sarà buono, favorendo il miglioramento delle proprietà meccaniche del PEEK. Tuttavia, se la pressione è troppo elevata, il prodotto fatica a fuoriuscire, con conseguente abrasione della superficie del prodotto, per cui la pressione di iniezione deve essere moderata. Quando la pressione di iniezione è di 9,5 MPa, la pressione del cilindro di mantenimento è di 7,5 MPa e la contropressione è di 0,5-1,5 MPa, il prodotto viene stampato senza problemi.
Raccomandazioni sulla temperatura
Il PEEK è un tipo speciale di plastica cristallina termoplastica. La sua temperatura di transizione vetrosa è di circa 143°C e il punto di fusione è di circa 343°C.
L’intervallo migliore di temperatura della canna è 360 ~ 400 ℃, quando la superficie del prodotto è liscia e lucida. 550 ℃ Temperatura di decomposizione termica della SBIRCIATA. Ma a temperature elevate (superiori a 410 ℃) lo stampaggio, a causa dell’azione meccanica e della presenza di una piccola quantità d’aria, è soggetto a degradazione e a reazioni di reticolazione; queste reazioni portano direttamente a cambiamenti nella sua viscosità di fusione, per cui la lucentezza del prodotto varia.
Raccomandazione di tempo
Il tempo di iniezione deve essere di 6 s per garantire che l’intera cavità sia riempita con una quantità sufficiente di materiale fuso, poiché lo spessore del prodotto lavorato è elevato, mentre il tempo di mantenimento deve essere di 8 s per garantire il reintegro della riduzione di volume causata dalla diminuzione della temperatura del materiale fuso nella cavità e per evitare la generazione di fori d’aria dopo la rimozione del materiale condensato dalla materozza.
L’espulsione non deve graffiare l’aspetto del prodotto. L’apertura dello stampo con una pressione nella cavità superiore o inferiore alla pressione atmosferica influisce in entrambi i casi sull’aspetto dei prodotti. In base alle variazioni osservate, dopo la messa a punto il tempo di raffreddamento è stato fissato a 35 s. Consulta la nostra Guida completa allo stampaggio a iniezione per una panoramica completa.
