Полиэфирэфиркетон (PEEK) - еще один высокоэффективный термопластичный материал, обладающий хорошими механическими характеристиками, химической и термической стойкостью. Литье PEEK под давлением - это метод впрыска материала PEEK в нужную форму, который является высокотехничным и широко используется в аэрокосмической промышленности, медицине, автомобильном секторе и электронике. В этой статье рассматриваются свойства материала PEEK и процесс его литья, конструкция пресс-формы, спецификации параметров и проблемы с решениями. Литье под давлением PEEK будут описаны.

Свойства материала PEEK

Механические свойства

PEEK обладает отличными механическими свойствами, этот материал имеет высокую прочность, высокую жесткость и отличную усталостную прочность, поэтому этот материал подходит для работы в условиях высоких нагрузок и высокого напряжения. Его прочность на растяжение составляет 90-100 Мпа, а прочность на изгиб - 150-200 Мпа. Кроме того, PEEK обладает низкой скоростью износа и низким коэффициентом трения, поэтому его можно использовать в подшипниках, шестернях и уплотнениях, где требуется износостойкость.

Химическая стойкость

PEEK обладает высокой химической стойкостью к огромному количеству химических веществ, в состав которых входят обычные сильные кислоты, щелочи, солевые растворы и органические растворители. Это делает его очень ценным в химическом оборудовании и медицинских приборах. PEEK не разрушается и не изменяет свой химический состав при высоких температурах, поэтому он выдерживает сложные и суровые условия в течение длительного периода времени.

Тепловые свойства

Имея температуру стеклования 143°C и температуру плавления 343°C, PEEK можно непрерывно использовать при температуре 250°C без потери механических свойств и стабильности размеров. Кроме того, низкий коэффициент теплового расширения PEEK означает, что он сохраняет стабильность размеров при изменении условий эксплуатации.

Электрические свойства

Уникальным свойством PEEK являются его превосходные электроизоляционные свойства. ПЭЭК обладает высокой диэлектрической прочностью, низкой диэлектрической проницаемостью и низкими диэлектрическими потерями. Материал может использоваться в энергетической и электронной промышленности. Температурная стабильность, высокая диэлектрическая прочность и низкие диэлектрические потери делают этот материал идеальным высокоэффективным электроизоляционным материалом. Он очень хорошо подходит для использования в качестве высокоэффективного электроизоляционного материала в широком диапазоне рабочих температур и частот.

Биосовместимость

Благодаря своей высокой биосовместимости ПЭЭК является материалом, который выбирают для производства медицинских изделий и имплантатов. ПЭЭК может находиться в среде in vivo в течение длительного времени, не вызывая иммунных или токсических реакций. Биологическая и химическая инертность ПЭЭК придает ему стабильные свойства как в естественных, так и в пробирных условиях, что позволяет использовать его для производства ортопедических имплантатов, стоматологических реставрационных материалов и хирургических инструментов.

Процесс литья под давлением PEEK

Обработка сырьевых материалов

Формование пластика PEEK невозможно без предварительного удаления влаги из материала. Рекомендуемая температура сушки - 150°C в течение не менее 3 часов, относительная влажность должна быть ниже 0. 02%. Если не провести надлежащую сушку, в расплаве могут появиться пузырьки, что повлияет на некоторые механические свойства и качество поверхности изделия.

Выбор машины для литья под давлением

PEEK имеет высокую температуру плавления и высокую вязкость расплава, что требует от термопластавтомата таких характеристик, как высокая термостойкость, высокое давление и хороший температурный контроль. Рекомендуется использовать стандартные литьё под давлением машины с системой предварительной пластификации расплава и впрыска под высоким давлением. Бочка и шнек должны быть изготовлены из термостойких и износостойких материалов, чтобы обеспечить длительную стабильную работу термопластавтомата.

Дизайн пресс-формы

1. Материал пресс-формы: Материал пресс-формы должен обладать высокой прочностью, высокой твердостью и способностью выдерживать сильный нагрев. Среди известных материалов для пресс-форм - сталь для горячей обработки, сталь H13, а также нержавеющие стали. Предполагается, что поверхность пресс-формы будет постепенно закаляться и полироваться в попытке увеличить срок службы пресс-формы и поверхность изделия.

2. Дизайн бегунка: Конструкция бегунка также должна обеспечивать равномерное поступление расплава в полость без тенденции к застою расплава в одних частях, в то время как другие охлаждаются дольше. Поперечное сечение бегунка может быть круглым или трапециевидным, диаметр бегунка определяется в зависимости от размера изделия и параметров машины. Также устраняется сопротивление потоку расплава и перепад давления, что повышает равномерность заполнения конструкции бегунка.

3. Конструкция вентиляции: Хорошая система вентиляции необходима для того, чтобы газ и летучие вещества, содержащиеся в расплаве, не задерживались в полости формы, что может привести к образованию неровностей на поверхности и, как следствие, к ухудшению характеристик изделия. Вентиляционные отверстия должны располагаться в конце бегунка или в местах, подверженных скоплению газа, с глубиной выпуска обычно в пределах 0,02-0,04 мм. Хорошая конструкция вентиляционных отверстий также помогает свести к минимуму такие дефекты, как пузыри и наличие серебряных разводов.

Параметры процесса литья под давлением

1. Температура впрыска: Температура расплава материалов PEEK относительно высока, и рекомендуемая температура впрыска составляет 350-400℃. Слишком низкая температура приведет к плохому течению расплава и неполному заполнению, а слишком высокая - к разрушению материала. Рекомендуется контролировать температуру впрыска в зависимости от толщины изделия (толстые стенки или тонкие стенки) или формы.

2. Температура формы: Температура пресс-формы в значительной степени влияет на кристалличность изделия, а также на качество обработки поверхности детали. Рекомендуемая температура формы составляет 160-200°C, в зависимости от толщины и формы изделия. Если температура формы низкая, то поверхность получается плохой, а внутренняя структура отливки слабо развита. При повышенной температуре возникают деформации, особенно коробление, и плохой контроль размеров.

3. Давление впрыска: Полимер PEEK имеет относительно высокое давление впрыска для формования, наилучшее рекомендуемое давление составляет 100-150 МПа. Меньшее давление может привести к таким проблемам, как недостаточное заполнение и качество поверхности, в то время как большее давление может привести к таким проблемам, как повреждение формы и деформация изделия. Что касается зависимых параметров, давление впрыска должно изменяться в зависимости от потока расплава и конструкции пресс-формы.

4. Давление и время выдержки: Давление выдержки должно быть немного ниже, чем давление впрыска, около 80-100 МПа, а время выдержки зависит от толщины изделий, формы, около 30-60 секунд. Это означает, что давление и время влияют на внутреннюю структуру и качество поверхности изделия, и правильный выбор этих параметров требует проведения экспериментов.

5. Время охлаждения: Время охлаждения напрямую влияет на характер и общий размер кристаллов продукта. Необходимое время охлаждения составляет от 2 до 5 минут в зависимости от типа изделия, его толщины и температуры форм. Короткое время охлаждения приводит к внутреннему напряжению и деформации, с другой стороны, длительное время охлаждения влияет на эффективность производства.

Оптимизация процессов

1. Анализ течения в пресс-форме: Анализ течения в пресс-форме - один из важных процессов при литье под давлением, с помощью которого можно смоделировать течение расплава внутри полости пресс-формы и предсказать определенный вид дефектов, а также оптимизировать некоторые параметры процесса. Проведя анализ течения в пресс-форме, можно оптимизировать конструкцию бегунка, положение затвора и параметры впрыска для повышения качества продукции и эффективности производства.

2. Экспериментальный дизайн: Экспериментальное проектирование - это систематический метод изучения и оптимизации процесса литья под давлением. Этот метод также позволяет определить влияние других параметров процесса на качество продукции и определить наилучшую комбинацию параметров. Несколько распространенных методов экспериментального проектирования - это полные факториальные эксперименты, частичные факториальные эксперименты и анализ поверхности отклика.

3. Непрерывное совершенствование: Реализация оптимального решения при литье под давлением зависит от непрерывной оптимизации процесс литья под давлением. Регулярный мониторинг и анализ данных в процессе производства для определения взаимосвязи между качеством продукции и параметрами процесса, а также последующая корректировка и улучшение процесса, позволяют повысить качество продукции и эффективность производства.

Общие проблемы и их решения при литье под давлением PEEK

Неполное заполнение

Недолив - распространенная проблема в Литье под давлением PEEK. Это вызвано низкой температурой впрыска, давлением или температурой пресс-формы, что приводит к появлению незаполненного ПЭЭК в пресс-форме или термопластавтомате. Решения могут включать повышение температуры впрыска, давления впрыска, температуры пресс-формы и системы бегунов. Кроме того, важным фактором являются затворы. Чем больше литников и чем лучше изменяется положение литников, тем лучше эффект заполнения.

Дефекты поверхности

Выгорание на поверхности и образование таких явлений, как серебряные разводы, пузыри и т. д., связаны с наличием газов и летучих веществ в расплаве. Возможные причины заключаются в проблемах с сушкой сырья, вентиляционными отверстиями, скоростью впрыска, а также давлением и температурой пресс-формы. Благодаря правильной конструкции вентиляционных отверстий пресс-формы, хорошим параметрам, используемым в процессе впрыска, поверхностные дефекты могут быть легко сведены к минимуму.

Искажение продукта

Частыми причинами коробления изделий являются неравномерное охлаждение материала и неправильная выдержка под давлением. Решения включают равномерное охлаждение, оптимизацию параметров выдержки под давлением, разумное проектирование системы охлаждения пресс-формы и оптимизацию структуры изделия. Соответствующее время охлаждения и скорость охлаждения могут уменьшить внутреннее напряжение и коробление.

Внутренние дефекты

Пороки, включая пустоты, линии сварных швов и расслоения, возникающие внутри материала, в основном являются результатом плохого течения расплава и дифференциального охлаждения. Они заключаются в улучшении конструкции пресс-формы, температуры впрыска, давления впрыска и параметров выдержки соответственно. Выяснилось, что анализ течения в пресс-форме и оптимизация экспериментов могут значительно уменьшить количество внутренних дефектов, повысить механические свойства и надежность.

Точность размеров

На размерную точность влияет неправильная конструкция пресс-формы и нестабильность технологических параметров процесса впрыска. Возможные пути решения проблемы: оптимизация пресс-формы, титрование условий впрыска и применение высокоточного оборудования для впрыска. Идеи экспериментального проектирования и, в частности, постоянное совершенствование производственных процессов позволяют повысить точность и однородность размеров изделий.

Контроль качества

Контроль качества сырья

При закупке сырья для PEEK необходимо выбирать высококачественное сырье, чтобы влага или примеси в процессе использования не повлияли на эксплуатационные характеристики продукта. Анализ состава сырья и проверка его физических свойств являются гарантией качества и однородности сырья.

Контроль качества процессов

Использование передовых машин и пресс-форм для литья под давлением, а также строгий контроль параметров процесса впрыска обеспечивают стабильность и постоянство продукции. Системы онлайн-мониторинга и сбора данных позволяют измерять температуру, давление, время и другие параметры в процессе производства, и любая проблема немедленно устраняется.

Проверка качества продукции

Проверка механических характеристик с помощью испытаний на растяжение, изгиб и удар, а также наблюдение за микроструктурой и качеством поверхности с помощью оптических микроскопов и SEM. Проведение всесторонней проверки качества приводит к повышению качества и долговечности продукции.

Система менеджмента качества

Создание и внедрение ISO 9001 и ISO 13485 в качестве системы управления качеством может обеспечить и контролировать качество процесса литья под давлением благодаря эффективному управлению.

Области применения литья под давлением из полиэфирэфиркетона

Аэрокосмическая промышленность

PEEK имеет множество применений в аэрокосмической промышленности, где он используется для изготовления высокопрочных и легких элементов и узлов для надстроек, посадочных мест, электронного оборудования, крышек и корпусов, а также для других целей. PEEK не разрушается при высоких температурах, устойчив к химическим веществам и обладает превосходными механическими свойствами, что делает его очень важным в аэрокосмической технике.

Медицинские приборы

PEEK идеально подходит для изготовления имплантатов, хирургических инструментов и стоматологических изделий благодаря своей совместимости с организмом и устойчивости к стерилизации. Благодаря своей химической инертности и устойчивости к разрушению в окружающей среде, PEEK считается жизненно важным для производства медицинских приборов.

Автомобильное производство

PEEK используется для производства высокотемпературных и высокопроизводительных деталей двигателей, шестерен с высокой износостойкостью и выхлопных систем с химической стойкостью. Поскольку PEEK очень легкий и очень прочный, эти свойства PEEK также улучшают топливную экономичность и производительность автомобилей.

Электроника и электрика

PEEK применяется в электронике и электротехнике, поскольку обладает хорошими электрическими свойствами и термостойкостью, для производства разъемов с высокой изоляцией, корпусов датчиков и оболочек кабелей. Благодаря своей высокой термостойкости и химической стойкости, PEEK рекомендуется для применения в электронике и электротехнике.

Промышленное оборудование

Некоторые детали и компоненты из PEEK для промышленного использования являются износостойкими, высокотемпературными и химически стойкими, например, насосы, клапаны и уплотнения. Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам PEEK сохраняет стабильность и надежность при использовании в условиях, которые нельзя назвать дружественными.

Другие приложения

PEEK находит свое применение и в других областях: он используется в спортивных изделиях, бытовой технике и электронике. Благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам и универсальности, PEEK демонстрирует большой потенциал на новых рынках.

Заключение

Благодаря своим свойствам смола PEEK востребована во многих отраслях промышленности как высокоэффективный инженерный пластик. Использование литья под давлением в качестве научного метода производства наряду с жесткими гарантиями качества позволяет изготавливать высококачественные детали из ПЭЭК. Целевая аудитория этой статьи - технические специалисты, которые участвуют в процессе литья PEEK под давлением, чтобы извлечь пользу из приведенных ссылок и рекомендаций. В связи с постоянными инновациями в области технологий и растущим потенциалом рынка, применение Технология литья под давлением PEEK будет иметь многообещающую перспективу в будущем.