PEEK обладает такими преимуществами, как высокая механическая прочность, устойчивость к высоким температурам, ударопрочность, огнестойкость, устойчивость к кислотам и щелочам, твердая текстура, длительный срок службы и т.д., и имеет большое количество применений в автомобильной промышленности, аэрокосмической отрасли, медицинских приборах и других областях.
Смола PEEK впервые была использована в аэрокосмической промышленности, заменив алюминий и другие металлические материалы при изготовлении различных деталей самолетов.
В автомобильной промышленности, благодаря тому, что смола PEEK обладает хорошей устойчивостью к трению и механическими свойствами, в качестве сырья для изготовления крышек двигателя, при ее производстве широко используются подшипники, прокладки, уплотнения, кольца сцепления и другие детали в трансмиссии, тормозах и системе кондиционирования воздуха в автомобиле.
Смола PEEK является идеальным электроизолятором, при высокой температуре, высоком давлении, высокой влажности и других суровых условиях работы, но при этом сохраняет хорошие электроизоляционные свойства, поэтому электронная информационная сфера постепенно становится второй по величине областью применения смолы PEEK.
Производство труб, клапанов и насосов для транспортировки сверхчистой воды в полупроводниковой промышленности широко используется для изготовления подложек, электронных изоляционных диафрагм и различных связанных с ними устройств.
Являясь полукристаллическим инженерным пластиком, PEEK нерастворим практически во всех растворителях, кроме концентрированной серной кислоты, и поэтому широко используется для изготовления компрессорных клапанов, поршневых колец, уплотнений, корпусов различных химических насосов и компонентов клапанов.
Смола PEEK также выдерживает до 3 000 циклов автоклавирования при температуре 134 градуса С. Эта особенность позволяет использовать ее в производстве хирургического и стоматологического оборудования с высокими требованиями к стерилизации и многократным использованием. Температура формования PEEK 320 градусов ~ 390 градусов C.
Температура сушки 160 ~ 185, время 5H ~ 8H, температура формы 140 ~ 180. Температура литья под давлением этого материала очень высока, поэтому шнек изнашивается сильнее. Скорость шнека не должна быть слишком высокой; давление впрыска — 100 ~ 130MPa, скорость впрыска — 40 ~ 80. После формования следует сразу очистить шнек воском PE, не позволяя материалу PEEK оставаться в шнеке.
Материал PEEK обладает исключительно высокими эксплуатационными характеристиками во многих областях, поэтому литьевые детали из него имеют большие перспективы. Однако в них могут возникать различные дефекты: включения холодного материала, серебристые полосы, пористость, линии спая, коробление и другие.
Автор на примере кольцевой дверцы панели управления авиационного салона рассматривает дефекты процесса литья под давлением и оптимизацию процесса изготовления деталей из PEEK.
Анализ дефектов формования изделий из ПЭЭК
На рисунке ниже показано изделие из черного ПЭЭК со вставками для клапана, которое было изготовлено методом литья под давлением с использованием Victrex PEEK 450G. Изделие имеет диаметр 110 мм и толщину 15 мм со стальными вставками M6 x 1.
Основная трудность этого продукта в процессе формовки заключается в том, что изделие имеет дефекты внешнего вида, включая холодный материал, серебряный рисунок, воздушные отверстия и следы плавления и т. д. В середине передней подачи имеются следы литников.
Дефекты внешнего вида были проанализированы с точки зрения человека, машины, материала, метода и окружающей среды, были приняты соответствующие меры, и были получены хорошие результаты. Следы затвора удаляются путем механической обработки после формовки, чтобы обеспечить плоскую переднюю поверхность и толщину, соответствующую требованиям дизайна.
Проблема с холодным материалом
Проблема холодного материала имеет две основные причины:.
В процессе производства карман для холодного материала литьевой пресс-формы спроектирован не по требованиям или вообще удалён.
Так что расплавленное состояние полимера в производстве и более низкая температура формы контакт, передняя часть расплавленного состояния будет в теплопередаче и температура будет быстро снижаться, и так ниже к температуре плавления PEEK 343 ℃, должны быть в расплавленном состоянии PEEK будет быстро затвердевать в холодный материал.
Если в конце литникового канала нет колодца для холодного материала, он легко попадает в изделие и вызывает дефекты литьевых деталей.
Материалы PEEK изготавливаются по специальной технологии. При большой толщине изделия требуется длительное охлаждение. Температура сопла может достигать 400°C, но температура вокруг материала не достигает этого значения, и из-за большой разницы температур тепло быстро рассеивается.
Если температура литниковой втулки низкая, а контакт с соплом машины длительный, то после снижения температуры до точки плавления PEEK расплав очень легко затвердевает и нарушает процесс литья. Поэтому сразу после завершения впрыска и выдержки цилиндр следует отвести, сохраняя расстояние между формой и соплом до следующего заполнения.
Для того чтобы предотвратить сопло от явления задержки потока, необходимо установить правильную вытяжку резины. Прямой контакт расплава с воздухом из-за разницы температур склонен к застыванию, при отсутствии обработки застывший PEEK попадет в пресс-форму, одновременно появившись на поверхности изделия с помощью пружин, что приведет к дефектам холодного материала.
Проблема серебряного узора
Для некоторых литьевых деталей из PEEK серебристые разводы возле затвора обычно вызваны влагой или газом. Процесс пластификации изделия сопровождается выделением газа, который с большой вероятностью может стать причиной появления серебристых разводов на изделии.
При высокой скорости шнека машины для литья под давлением газ попадает в материал во время пластификации и вместе с фонтанным потоком перемещается к поверхности детали. Проходя через литник под высоким давлением, он образует на поверхности серебристые полосы. Настройка противодавления при формовании эффективно предотвращает захват газа расплавом во время пластификации.
Влага из сырья, которое не было достаточно высушено, также может привести к появлению серебряных разводов, а материалы PEEK могут поглощать до 0,4% влаги, содержащейся в воздухе во время сидения.
В процессе производства поглощенная влага попадает в затвор через расплав, и разница температур между стенками полости формы и расплавленным материалом становится большой, что приводит к появлению серебряных разводов. Чтобы избежать появления серебристого рисунка, следует обратить внимание на контроль влажности в пределах 0,2% в процессе производства.
Материал следует хранить равномерно, не складывая в стопки, а высота слоя материала должна контролироваться на уровне 20-30 мм. Перед использованием PEEK следует высушить в сушильном шкафу при температуре 150-160°C в течение 6-8 часов.
Проблема деформации
При усадке, неравномерном охлаждении изделий и полости пресс-формы будут отклоняться, что приведет к деформации. На самом деле, усадка сама по себе не оказывает слишком большого влияния, в основном в процессе усадки образуется разница.
При равномерной усадке литьевые детали из PEEK обычно изменяются только в объёме. При неравномерной усадке деталь коробится и деформируется.
Существует три основных фактора, к которым относятся:
(1) Деформация, вызванная неравномерной толщиной стенок детали, изготовленной методом литья под давлением.
(2) Деформация, вызванная острым углом изгиба литой детали.
(3) Деформация и растрескивание, вызванные напряжением.
Рекомендации по оптимизации процесса литья под давлением PEEK
Рекомендации по температуре формы и скорости охлаждения: при литье PEEK под давлением управление этими параметрами позволяет изменять механические свойства изделия. В большинстве случаев температуру формы следует поддерживать примерно на уровне 175°C.
Когда температура пресс-формы превышает 140°C, температуру пресс-формы следует контролировать на уровне около 175°C. При температуре пресс-формы выше 140°C кристаллы PEEK лучше растут, являются более полными и имеют относительно стабильную структуру.
Соответствующая скорость охлаждения способствует улучшению механических свойств продукта; медленное и быстрое охлаждение снижает механические свойства продукта. Кристаллическая форма PEEK при определенной температуре представляет собой однородное ядро, если вы используете метод медленного охлаждения, то легко образуются крупные неоднородные кристаллы.
Однако при быстром охлаждении поверхности изделия скорость внутреннего охлаждения оказывается недостаточной, что чревато возникновением внутренних напряжений и трещин, приводящих к снижению механических свойств материала.
Выбор давления впрыска
При использовании высокого давления впрыска материал заполняется плотно, и эффект формования будет хорошим, что способствует улучшению механических свойств PEEK. Но при слишком высоком давлении продукт будет трудно высвободить, что приведет к истиранию поверхности продукта, поэтому давление впрыска должно быть умеренным. Если давление впрыска составляет 9,5 МПа, давление в удерживающем цилиндре - 7,5 МПа, а противодавление - от 0,5 до 1,5 МПа, изделие будет отливаться гладко.
Рекомендации по температуре
PEEK - это особый вид термопластичного кристаллического пластика. Его температура стеклования составляет около 143°C, а температура плавления - около 343°C.
Лучший диапазон температуры барреля составляет 360 ~ 400 ℃, когда поверхность продукта гладкая и блестящая. Температура термического разложения PEEK 550 ℃. Но при высоких температурах (выше 410 ℃) формовки, из-за механического воздействия и присутствия небольшого количества воздуха, склонного к деградации, и реакции сшивания, эти реакции непосредственно приводят к изменению его вязкости расплава, так что блеск продукта меняется.
Рекомендация по времени
Время впрыска должно составлять 6 с, чтобы обеспечить заполнение всей полости достаточным количеством расплавленного материала, поскольку толщина обрабатываемого изделия велика, а время выдержки должно составлять 8 с, чтобы обеспечить восполнение уменьшения объема, вызванного снижением температуры расплава в полости, и избежать образования воздушных отверстий после удаления сгущенного материала с литника.
При извлечении на поверхности изделия не должно появляться царапин. Открытие формы как при давлении в полости выше атмосферного, так и ниже него влияет на внешний вид изделий. После наладки по изменениям внешнего вида было установлено время охлаждения 35 s. Полный обзор см. в нашем Полном руководстве по литью под давлением.
