PEEK ma zalety wysokiej wytrzymałości mechanicznej, odporności na wysokie temperatury, odporności na uderzenia, ognioodporności, odporności na kwasy i zasady, twardej tekstury, długiej żywotności itp. i ma wiele zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, urządzeniach medycznych i innych dziedzinach.
Żywica PEEK została po raz pierwszy zastosowana w przemyśle lotniczym, zastępując aluminium i inne materiały metalowe w produkcji różnych części lotniczych.
W przemyśle motoryzacyjnym, ze względu na dobrą odporność na tarcie i właściwości mechaniczne, żywica PEEK jest szeroko stosowana jako surowiec do produkcji pokryw silnika, łożysk, uszczelek, uszczelnień, pierścieni sprzęgła i innych części w skrzyni biegów, hamulcach i układzie klimatyzacji w samochodzie.
Żywica PEEK jest idealnym izolatorem elektrycznym, w wysokiej temperaturze, wysokim ciśnieniu i wysokiej wilgotności oraz innych trudnych warunkach pracy, ale nadal zachowuje dobre właściwości izolacji elektrycznej, więc dziedzina informacji elektronicznej stopniowo staje się drugim co do wielkości obszarem zastosowania żywicy PEEK.
Produkcja rur, zaworów i pomp do transportu wody ultraczystej w przemyśle półprzewodnikowym jest powszechnie stosowana do produkcji nośników płytek, elektronicznych membran izolacyjnych i różnych powiązanych urządzeń.
Jako półkrystaliczne tworzywo konstrukcyjne, PEEK jest nierozpuszczalny w prawie wszystkich rozpuszczalnikach innych niż stężony kwas siarkowy i dlatego jest powszechnie stosowany do produkcji zaworów sprężarek, pierścieni tłokowych, uszczelek oraz różnych korpusów pomp chemicznych i elementów zaworów.
Żywica PEEK może również wytrzymać do 3000 cykli autoklawowania w temperaturze 134 stopni C. Ta cecha pozwala na stosowanie jej w produkcji sprzętu chirurgicznego i dentystycznego o wysokich wymaganiach sterylizacyjnych i wielokrotnym użyciu. Temperatura formowania PEEK 320 stopni ~ 390 stopni C.
Temperatura suszenia: 160~185, czas: 5H~8H, temperatura formy: 140~180. Temperatura wtryskiwania tego materiału jest bardzo wysoka, przez co ślimak jest narażony na poważniejsze uszkodzenia. Nie należy ustawiać zbyt dużej prędkości ślimaka; ciśnienie wtrysku powinno wynosić 100~130MPa, a prędkość wtrysku 40~80. Po zakończeniu formowania trzeba niezwłocznie oczyścić ślimak woskiem PE i nie dopuścić do pozostania materiału PEEK w ślimaku.
Materiał PEEK zapewnia wyjątkowo wysokie parametry w wielu dziedzinach, a wytwarzane z niego części formowane wtryskowo mają duży potencjał rozwojowy. Mogą jednak występować w nich różne wady, w tym wtrącenia zimnego tworzywa, srebrne smugi, porowatość, linie łączenia i wypaczenia.
Autor bierze jako przykład drzwi pierścienia sterowania kabiny samolotu i omawia wady w procesie wtryskiwania oraz optymalizację procesu części wtryskowych z PEEK.
Analiza wad formowania produktów PEEK
Poniższy rysunek przedstawia czarny produkt PEEK z wkładkami do zaworu, który został uformowany wtryskowo przy użyciu Victrex PEEK 450G. Produkt ma średnicę 110 mm i grubość 15 mm ze stalowymi wkładkami M6 x 1.
Główną trudnością tego produktu w procesie formowania jest to, że produkt ma wady wyglądu, w tym zimny materiał, srebrny wzór, otwory powietrzne i ślady fuzji itp. W środku przedniego podajnika znajdują się ślady wlewu.
Wady wyglądu zostały przeanalizowane pod kątem człowieka, maszyny, materiału, metody i środowiska, a następnie podjęto odpowiednie środki i uzyskano dobre wyniki. Ślady bramy są usuwane przez obróbkę skrawaniem po formowaniu, aby zapewnić, że przednia powierzchnia jest płaska, a grubość spełnia wymagania projektowe.
Problem z zimnymi materiałami
Problem z zimnymi materiałami ma dwie główne przyczyny：
Podczas procesu produkcyjnego, studzienka zimnego materiału w formie wtryskowej nie jest zaprojektowana zgodnie ze specyfikacjami lub studzienka zimnego materiału jest usuwana.
Tak więc stan stopiony polimeru w produkcji i niższa temperatura kontaktu formy, przednia część stanu stopionego będzie w przenoszeniu ciepła, a temperatura gwałtownie spadnie, a więc niższa do temperatury topnienia PEEK 343 ℃, powinna być w stanie stopionym PEEK szybko zestali się w zimny materiał.
Jeśli podczas produkcji na końcu kanału nie ma studzienki zimnego tworzywa, zimny materiał może łatwo wpłynąć do produktu i spowodować wady części formowanych wtryskowo.
Materiały PEEK są wytwarzane w specjalnym procesie. Gdy grubość produktu jest duża, produkt musi być chłodzony przez długi czas. Temperatura dyszy może wynosić nawet 400°C, ale temperatura wokół materiału nie osiąga tej wartości, a duża różnica temperatur powoduje szybkie rozpraszanie ciepła.
Jeśli niska temperatura tulei bramkowej i czas kontaktu dyszy maszyny wtryskowej jest długi, po spadku temperatury do temperatury topnienia PEEK, stopiony materiał bardzo łatwo się zestala, zakłócając postęp procesu wtryskiwania. Dlatego, gdy materiał jest wtryskiwany i zakończono docisk, cylinder powinien być natychmiast usunięty, aby utrzymać formę i dyszę w odległości (przed napełnieniem).
Aby zapobiec zjawisku opóźnienia przepływu przez dyszę, należy ustawić odpowiednią ekstrakcję gumy. Bezpośredni kontakt stopu z powietrzem z powodu różnicy temperatur jest podatny na krzepnięcie, jeśli brak obróbki, zestalony PEEK wejdzie do formy, pojawiając się na powierzchni produktu za pomocą sprężyn, powodując wady zimnego materiału.
Problem ze srebrnym wzorem
W przypadku niektórych części formowanych wtryskowo z PEEK, srebrne smugi w pobliżu wlewu są zwykle spowodowane wilgocią lub gazem. Procesowi plastyfikacji produktu towarzyszy wytwarzanie gazu, który z dużym prawdopodobieństwem może powodować powstawanie srebrnych smug.
Gdy prędkość ślimaka wtryskarki jest wysoka, gaz dostaje się do tworzywa podczas uplastyczniania i wraz z przepływem fontannowym dociera do powierzchni wypraski. Przepływ przez przewężkę pod wysokim ciśnieniem powoduje wtedy powstawanie srebrnych smug na powierzchni części. Ustawienie przeciwciśnienia podczas formowania skutecznie zapobiega uwięzieniu gazu w stopionym tworzywie w procesie uplastyczniania.
Wilgoć z surowców, które nie zostały odpowiednio wysuszone, jest również podatna na powstawanie srebrnych smug, a materiały PEEK mogą wchłonąć do 0,4% wilgoci z powietrza podczas pracy.
Podczas produkcji pochłonięta wilgoć przedostaje się do wlewu przez stopiony materiał, a różnica temperatur między ścianą wnęki formy a stopionym materiałem jest duża, co powoduje powstawanie srebrnych smug. Aby uniknąć srebrnego wzoru, powinniśmy zwrócić uwagę na kontrolę wilgotności w granicach 0,2% w rzeczywistej produkcji.
Materiał powinien być przechowywany równomiernie, a wysokość warstwy materiału powinna być kontrolowana na poziomie 20-30 mm. Przed użyciem PEEK należy suszyć w suszarce w temperaturze 150-160°C przez 6-8 godzin.
Problem wypaczenia
Podczas skurczu, chłodzenia nierówne produkty i wnęka formy będą odchylone, a następnie spowodują zjawisko wypaczenia. W rzeczywistości sam skurcz nie ma zbyt dużego wpływu, głównie w procesie skurczu generowanym przez różnicę.
W normalnych warunkach, gdy skurcz jest równomierny, części z PEEK formowane wtryskowo zmieniają jedynie objętość. Przy nierównomiernym skurczu część formowana wtryskowo ulega wypaczeniu i odkształceniu.
Istnieją trzy główne czynniki, którymi są
(1) Wypaczenie spowodowane nierówną grubością ścianki części formowanej wtryskowo.
(2) Wypaczenie spowodowane ostrym kątem gięcia części formowanej wtryskowo.
(3) Odkształcenia i pęknięcia spowodowane naprężeniami.
Zalecenia dotyczące optymalizacji procesu formowania wtryskowego PEEK
Zalecenia dotyczące temperatury formy i szybkości chłodzenia: podczas wtryskiwania PEEK sterowanie temperaturą formy i szybkością chłodzenia pozwala zmieniać właściwości mechaniczne produktu. W większości przypadków temperatura formy przy przetwarzaniu PEEK powinna wynosić około 175°C.
Gdy temperatura formy jest wyższa niż 140°C, temperatura formy powinna być kontrolowana na poziomie około 175°C. Gdy temperatura formy jest wyższa niż 140°C, kryształy PEEK rosną lepiej, są bardziej kompletne i mają stosunkowo stabilną strukturę.
Odpowiednia szybkość chłodzenia sprzyja poprawie właściwości mechanicznych produktu; powolne i szybkie chłodzenie zmniejszy właściwości mechaniczne produktu. krystaliczny kształt PEEK w określonej temperaturze jest jednolitym jądrem, jeśli zastosujesz metodę powolnego chłodzenia, łatwo będzie utworzyć duże niejednorodne kryształy.
Jednakże, gdy powierzchnia produktu jest szybko schładzana, wewnętrzne tempo chłodzenia nie jest wystarczająco szybkie i jest podatne na wewnętrzne naprężenia i pęknięcia, co skutkuje spadkiem właściwości mechanicznych materiału.
Wybór ciśnienia wtrysku
W przypadku stosowania wtrysku wysokociśnieniowego materiał jest szczelnie wypełniany, a efekt formowania będzie dobry, co sprzyja poprawie właściwości mechanicznych PEEK. Ale ciśnienie jest zbyt wysokie, produkt będzie trudny do uwolnienia, co spowoduje ścieranie powierzchni produktu, więc ciśnienie wtrysku powinno być umiarkowane. Gdy ciśnienie wtrysku wynosi 9,5 MPa, ciśnienie cylindra podtrzymującego wynosi 7,5 MPa, a ciśnienie wsteczne wynosi od 0,5 do 1,5 MPa, produkt będzie formowany płynnie.
Zalecenia dotyczące temperatury
PEEK to specjalny rodzaj termoplastycznego krystalicznego tworzywa sztucznego. Jego temperatura zeszklenia wynosi około 143°C, a temperatura topnienia około 343°C.
Najlepszy zakres temperatury beczki wynosi 360 ~ 400 ℃, gdy powierzchnia produktu jest gładka i błyszcząca. 550 ℃ Temperatura rozkładu termicznego PEEK. Jednak w wysokich temperaturach (powyżej 410 ℃) formowanie, ze względu na działanie mechaniczne i obecność niewielkiej ilości powietrza, podatne na degradację i reakcje sieciowania, reakcje te bezpośrednio prowadzą do zmian lepkości stopu, tak że połysk produktu jest różny.
Zalecenie czasowe
Czas wtrysku powinien wynosić 6 s, aby zapewnić, że cała wnęka jest wypełniona wystarczającą ilością stopionego materiału, ponieważ grubość przetwarzanego produktu jest duża, a czas utrzymywania powinien wynosić 8 s, aby zapewnić uzupełnienie zmniejszenia objętości spowodowanego spadkiem temperatury stopu we wnęce i aby uniknąć tworzenia się otworów powietrznych po usunięciu skondensowanego materiału z wlewu.
Prawidłowe wyjmowanie z formy nie powoduje zarysowania produktu. Zarówno otwarcie formy przy ciśnieniu w gnieździe wyższym, jak i niższym od ciśnienia atmosferycznego wpływa na wygląd wyrobu. Po przeprowadzeniu regulacji ustalono na podstawie zmian wyglądu produktu czas chłodzenia wynoszący 35 s. Pełne omówienie znajdziesz w naszym Kompletnym przewodniku po wtryskiwaniu.
