Arten von PEEK-Noten für verschiedene Anwendungen [Leitfaden]

PEEK-Klassenartentypen: Eigenschaften, Anwendungen und Auswahlhandbuch

Die Auswahl der geeigneten Noten für bestimmte Anwendungen gehört zu den wichtigsten Materialentscheidungen, die ein Ingenieur treffen wird. Blick – – Polyetheretherketon – Ein halbkristalliner Thermoplast, der in der Luft- und Raumfahrt, Medizin, Halbleiter und Öl- und Gasanwendung verwendet wird. ‘PEEK’ ist jedoch kein einzelnes Material.

Es ist in vier Hauptgütefamilien erhältlich, jede mit ihren eigenen Eigenschaften, thermischen Eigenschaften und Bearbeitbarkeitstendenzen. Dieser Artikel beschreibt die ungefüllten, glasgefüllten, mit Kohlenstoff gefüllten und tragenden Güteklassen von Guckgüten mit relevanten Eigenschaftsdaten, Anwendungsratschlägen und Bearbeitungstipps basierend auf Fertigungserfahrung.

Was ist PEEK und warum spielt die Notenauswahl eine Rolle?

PEEK ist ein teilkristalliner Thermoplast der Polyaryletherketon (PAEK) Familie, er hält kontinuierliche Betriebstemperaturen bis zu 250°C (482°F), mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 143°C (289°F) und einem Schmelzpunkt (Tm) von 343°C (649°F) Als Thermoplast auf Harzbasis liefert PEEK mechanische Festigkeit, die mit einigen Metallen konkurriert, während die Verarbeitbarkeitsvorteile eines Polymers erhalten bleiben Diese thermischen Eigenschaften bringen PEEK weit über Standard-Engineering-Kunststoffe wie Nylon (PA666, kontinuierlich 80-120°C) und sogar über PPS20°C.

PEEK & Ether-Anwendungen, geschrieben als Polyethere, anspruchsvolle medizinische Geräte, Öl- und Gasherstellung, wo nur wenige Kunststoffe erhalten sind.

Eine weitere Charakterisierung von PEEK ist die chemische Beständigkeit PEEK widersteht den meisten organischen Lösungsmitteln, Säuren und Basen. Konzentrierte Schwefelsäure greift jedoch die Polymerkette an.

Aufgrund dieser Beständigkeit wird PEEK häufig in der chemischen Verarbeitung, in Öl- und Gas-Downhole-Anwendungen und in Halbleiter-Nassbankgeräten verwendet.

ASTM D8033-22 Sortiert Literatur nach Eigenschaftsspezifikation für die Peek-Form- und Extrusionsqualitäten. ASTM D6262-23 hingegen bezieht sich auf die PAEK-Stammformen „Stab, Platte und Rohrvorläufer, die CNC mit fertigen Teilen bearbeitet.

Unsere Maschinisten bearbeiten alle vier Typen der Peek-Grade-Familien (unbefüllt, glasgefüllt, kohlenstoffgefüllt und Lagerqualität), die alle unterschiedliche Werkzeug- und Schneiddaten haben. Im Folgenden sind die Eigenschaften, am besten geeigneten Anwendungen und Bearbeitungseigenschaften jeder dieser Qualitäten aufgeführt, wie aus den veröffentlichten Daten und den Versuchs- und Fehlerdaten der Produktionsfläche hervorgeht.

Unerfüllter PEEK Pure Performance für medizinische und Food-Contact-Anwendungen

Unbefüllter Guck, mit Victrex 450 G als Referenzsorte, liefert eine Zugausbeute von 100 MPa, bei Bruchdehnung von 501TP3 T, und einen Biegemodul von 4,1 GPa. Die Wärmeablenktemperatur (HDT), also die Temperatur, bei der sich das Material bei 264 psi (1,8 MPa) Druck verformt, beträgt 160 C. Alle Güteklassen teilen sich eine kontinuierliche Betriebstemperatur von 250°C 2 eine Konstante über die gesamte PEEK-Familie.

Unbefülltes PEEK findet seinen hochwertigsten Einsatz im medizinischen Bereich Biokompatibel gemäß ASTM F2026-17, es geht in Spondylodese-Käfige (intervertebrale Abstandshalter), Zahnabutments, und kraniale Rekonstruktionsplatten Eine Studie aus dem Jahr 2019 in der Journal of Clinical Medicine (PMC) PEEK als mechanisch für Prothesenbasen geeignet bestätigt, wobei die Biegeeigenschaften den Anforderungen der ISO 20795-1 entsprechen.

Zusätzlich zu seinen medizinischen Qualitäten kann unbefüllter Peek verwendet werden, um alle FDA-konformen Maschinen für die Lebensmittelverarbeitung zu liefern; Halbleiterwaferträger (chemische Reinheit ist entscheidend) und chemikalienbeständige Ventilarmaturen. Seine Dehnung von 50% ist die höchste aller Peek-Qualitäten und bietet hervorragende mechanische Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit. „Echte Vorteile für Stoß- oder Vibrationsbelastungssituationen.

Bearbeitungsmäßig ist “unbefüllter Blick”der am einfachsten zu bearbeitende Winkel. „Auch andere sagen uns, dass ein sachkundiger Maschinist damit umgehen kann”; Standard-Karbidwerkzeuge erstrecken sich gut, die Oberflächenbeschaffenheit ist vorhersehbar und die Spanbildung ist sauber. Für die Bearbeitung von unbefülltem PEEK für die dichte PEEK-CNC-Bearbeitung erreichen wir bei kritischen Abmessungen im Allgemeinen 0,025 mm.

Ingenieure vergessen manchmal die Kriecheigenschaften von ungefülltem Guck bei über 150 C, bei anhaltender Belastung In diesem oberen Bereich übertrifft es im Allgemeinen die meisten technischen Kunststoffe auf dieser Prüfstufe, aber es wird immer noch unter sehr hoher anhaltender Spannung bei hoher Temperatur kriechen Für statische Hochtemperaturanwendung werden glasgefüllte und kohlenstoffgefüllte Qualitäten eine höhere Kriechleistung bieten.

Glasgefülltes PEEK mit verbesserter Steifigkeit und D-Maß

Glasgefüllter Peek hat eine typische 30 wt1TP3 T Glasfaserverstärkung vorhanden Beliebte Qualitäten wie Victrex 450GL30, und Solvay KetaSpire KT-820 GF30. Die Zugabe von Glasfaser erhöht die Zugfestigkeit auf 130-140 MPa (bis zu 100 MPa ungefüllt), erhöht den Biegemodul auf 6-7 GPa (4,1 GPa für ungefüllt ist beeindruckend), und hebt HDT über 315 C bei 1,8 MPa.

Duktilität ist der Kompromiss. Die Bruchdehnung sinkt von 501TP3 T auf lediglich 2-31TP3 T. Falsch gehandhabte, mit Glas gefüllte Guckenteile sind nicht stoßfreundlich oder schnappbar, sodass Teile etwas flexibel im Design sein müssen. Teile werden durch thermische Zyklen steifer und stabil und passen perfekt für Halbleiterbauelemente und Strukturhalterungen für die Luft- und Raumfahrt.

Zu den Hauptanwendungen für glasgefüllte Guckdosen gehören Hochtemperatur-Pumpenkomponenten, Ventilsitze, Gleitringdichtungen in rotierenden Geräten und Strukturhalterungen in der Luft- und Raumfahrt.38.

Kohlenstoffgefülltes PEEK „Widerstandsfähigkeit und Tragfestigkeit

Kohlenstoffgefüllter Peek: T 30 wt1TP3 T Kohlefaser (Victrex 450CA30, Solvay KT-820 CF30) ist die stärkste Sorte innerhalb der PEEK-Familie Die Zugfestigkeit der Bestandsform weist 150-170 MPa auf, und ihr Biegemodul von 11-12 GPa ist fast dreimal so hoch wie die ungefüllte Sorte. Die Spezifikation für maschinelle Melasse 450CA30 kann 226 MPa erreichen und ist für den Spritzguss geeignet.

Die Wärmeleitfähigkeit weist einen Wert auf, der etwa 3,5 höher ist als der Hocifer von ungefülltem Guck, was zu einer zusätzlichen Wärmeausbreitungsfähigkeit in dynamischen und reibungserzeugenden Szenarien beiträgt. HDT unterstützt bei 315 C und der Reibungskoeffizient misst 0,16. (gegenüber 0,38 für ungefüllten Guck), jedoch nicht so niedrig wie im Fall der lagerfähigen Industrieformulierung 0,11.

Ingenieure spezifizieren bearbeitete Kohlefaser-Peek-Teile für Strukturkomponenten aus der Luft- und Raumfahrt, Hochlastbuchsen, bei denen die statische Festigkeit kritisch ist, Öl- und Gas-Downhole-Werkzeuge, die extremen HPHT-Bedingungen ausgesetzt sind, oder Antriebsstrangkomponenten für Kraftfahrzeuge, bei denen eine Massenreduzierung gegenüber Aluminium gewünscht ist Von PMC/NIH veröffentlichte Forschungsergebnisse zu tribologischen Eigenschaften von kohlenstofffaserverstärktem Peek bestätigen die Verschleißbeständigkeitsvorteile von CF-Peek-Verbundwerkstoffen unter einer Vielzahl von Kontaktbedingungen.

Eine wesentliche Eigenschaft: Kohlefaser liefert Leitfähigkeit zum Gucken Damit ist kohlenstoffgefülltes PEEK die De-facto-Auswahl für ESD-empfindliche Halbleiter, bei denen statische Entladung verwaltet werden muss Ungefülltes PEEK und Nulafo Samekol sind elektrische Isolatoren und können in dieser Rolle nicht funktionieren.

Ein häufiger Spezifikationsfehler: Die Wahl von kohlenstoffgefüllt, wenn die Lagerqualität die beste Wahl für den Gleitkontakt wäre. Kohlegefüllt ist bei statischen Vesv ausgezeichnet. und strukturelle Steifigkeit, keine selbstschmierende Gleitschnittstelle. Bei rotierenden Wellen, hin- und hergehenden Dichtungen oder anderen Gleitteilen ist der Peek in Lagerqualität das richtige Material. Während der CoF von 0,16 theoretisch gut aussehen mag, fehlen bei kohlenstoffgefüllten Geräten die selbstschmierenden Eigenschaften von Lagerformulierungen.

Lagergeeignetes PEEK, selbstschmierend, reibungsarm

Peek in Lagerqualität verwendet eine tribologische Formulierung namens “10-10-10” - Mischung: 101TP3 T-Kohlenstofffaser zur strukturellen Verstärkung, 101TP3 T-Graphit zur Wärmebehandlung und Trockenschmierung und 101TP3 T ptfe zur Reibungsreduzierung Victrex 450FC30 ist das am häufigsten spezifizierte Beispiel, mit Zugfestigkeit von 131 MPa, Biegemodul von 8,1 Gpa, Reibungskoeffizient von 0,11 und HDT von 277 C.

Eine proportionale Formulierung ist der Ensinger TECApeek PVX, der ein alternatives Verhältnis verwendet und einen CoF von 0,18-0,20, einen PV-Grenzwert (Druckgeschwindigkeit) von 500.000 psift/min und eine Zugfestigkeit von 76 MPa erreicht. Die Eigenschaftsunterschiede sind groß, wenn Sie Victrex- und Ensinger-Datenblätter vergleichen, überprüfen Sie immer empirische Daten des jeweiligen Herstellers im Gegensatz zu Annahmen 1:1-Vergleichen.

Mit überlegenen tribologischen Eigenschaften erreicht der Peek in Lagerqualität die niedrigste Reibung aller PEEK-Qualitäten: 0,11-0,20 je nach Formulierung, im Gegensatz zu ~0,38 bei ungefülltem PeEK. Daher ist er aufgrund seiner geringen Reibung die offensichtliche Wahl für Schubscheiben, Zapfenbuchsen, Kompressorkolbenringe, Drehwellendichtungen oder Pumpenverschleißringe. In unserer Werkstatt ist PEEK in Lagerqualität die am häufigsten spezifizierte Sorte für maßgeschneiderte PEEK-Buchsen und Verschleißkomponenten. Etwa 401 TP3 T aller PEEK-Bestellungen.

In gefüllten Qualitäten bietet Lagerqualität die beste Bearbeitbarkeit PTFE fungiert beim Schneiden als internes Schmiermittel und verringert die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück. Der Werkzeugverschleiß ist größer als der ungefüllte Blick, aber deutlich geringer als der glasgefüllte oder CF-Qualität.

PEEK-Gradvergleich, mechanische und thermische Eigenschaften Seite an Seite

Nachfolgend finden Sie Objektdaten, die aus Victrex-Datenblättern, Ensinger TECAPEEK PVX-Spezifikationen und technischen Zusammenstellungen von Polyfluoroltd zusammengestellt wurden. Alle Werte beziehen sich auf die Sorten in Stammform (extrudierter Stab/Platte), sofern nicht anders angegeben.

Quellen: Victrex 450 G / 450GL30 / 450CA30 / 450FC30 Datenblätter; Ensinger TECApeek PVX Datenblatt; Zusammenstellung der Polyfluoroltd-Qualität.

Bearbeitbarkeitsranking

Aus Werkzeugverschleißdaten, die wir in unserem Peek-CNC-Bearbeitungsdienst aufgezeichnet haben, validiert durch Daten aus Diskussionen im Branchenforum:

1. Unbefüllt (einfachste) – Standard-Karbidwerkzeuge, Bildung sauberer Späne, längste Werkzeuglebensdauer
2. Lagerfähig & PTFE selbstschmiert beim Schneiden, mäßiger Werkzeugverschleiß
3. Glasgefüllt – Schleifmittel für Werkzeuge, PCD vorgeschlagen, Werkzeuglebensdauer verringert 50-70%
4. Kohlegefüllt (am härtesten) 2 Harte Schleifmittel für Werkzeuge, PCD erforderlich, höchste Werkzeugverschleißrate

Bearbeitbarkeitshierarchie aus unserem CNC-Betrieb: ungefuellt > Lagerqualität > glasgefüllt > kohlenstoffgefüllt Der Werkzeugverschleiß nimmt proportional zum Grad der Füllstoffhärte zu, wobei Glasfasern genauso abrasiv sind wie Kohlefasermetalle. Diese Erkenntnis überrascht oft Ingenieure, die glauben gemacht wurden, dass die härteren Materialien abrasiver auf Werkzeuge reagieren müssen.

So wählen Sie die richtige PEEK-Note für Ihre Bewerbung aus

Vier Fragen bilden ein logisches Flussdiagramm zur Auswahl einer Note, sollten Sie in jeder Stufe “Ja” beantworten, werden Sie in der richtigen Klassenfamilie für Ihre Bedürfnisse auftauchen.

Unsicher, was Sie wählen sollen? Unsere Ingenieure empfehlen Ihnen gerne die Montagequalität basierend auf Ihren Anwendungskriterien, Betriebsbedingungen und Ihrem Budget - und nutzen dabei 17 Jahre Erfahrung in der Bearbeitung bis hin zu engen Toleranzen auf den Märkten für Medizin, Luft- und Raumfahrt sowie Halbleiter.

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Häufig gestellte Fragen zu PEEK-Klassen

Was ist die stärkste PEEK-Note?

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Mit Kohlenstoff gefüllte (30% CF) liegen mit einem Zug von 150-170 MPa für Schaftformen an der Spitze der Tabelle und erreichen einen spritzgegossenen Zug von 226 MPa.

Kann PEEK Metall in strukturellen Anwendungen ersetzen?

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Ja, in bestimmten Fällen Luft- und Raumfahrthalterungen, Antriebsstrangteile für Kraftfahrzeuge und medizinische Implantate sind gängige Metall-zu-PEEK-Umbauten. Kohlenstoffgefülltes PEEK sorgt für eine Gewichtseinsparung von 60-70% gegenüber Stahl und passt gleichzeitig die Zugfestigkeit des Aluminiumniveaus an. Ob der Schalter sinnvoll ist, hängt von der Betriebstemperatur, dem Belastungsmuster, der chemischen Belastung und dem Produktionsvolumen ab. Die PEEK-Materialkosten sind höher als bei den meisten Metallen, sodass sich der Geschäftsfall normalerweise von Gewichtseinsparungen oder Korrosionsbeständigkeit abhebt.

Ist PEEK FDA für den Lebensmittelkontakt zugelassen?

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Ungefüllte PEEK-Qualitäten entsprechen den FDA-Vorschriften für Lebensmittelkontakt. Medizinische Implantatanwendungen folgen ASTM F2026-17. Überprüfen Sie immer, ob Ihr Lieferant über aktuelle Zertifizierungen verfügt.

Was ist 10-10-10 Lager-PEEK?

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Eine tribologische Formulierung mit 101TP3 T Kohlefaser, 101TP3 T Graphit, und 101TP3 T PTFE nach Gewicht Kohlefaser sorgt für Verstärkung, Graphit unterstützt die thermische Dissipation und Trockenschmierung, und PTFE senkt die Gleitreibung Victrex 450FC30 ist die am weitesten verbreitete Version dieser Formulierung.

Wie steht PEEK im Vergleich zu PPS und PEI als Hochleistungskunststoff?

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PEEK wickelt 250°C Dauerbetrieb vs 200°C für PPS und 170°C für PEI (Ultem) ab PEEK gewinnt auch auf der chemischen Beständigkeit und mechanischen Festigkeit auf der ganzen Linie, aber es kostet 3-5 ̄ll mehr als PPS pro Kilogramm, wenn Ihre Leistungstemperatur unter 200°C bleibt und die chemische Belastung mild ist, ist PPS oft wirtschaftlicher sinnvoller.

Welche Temperatur hält PEEK kontinuierlich aus?

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Alle Peek-Qualitäten haben eine 250 C (482 F) kontinuierliche Betriebstemperatur, was auch immer der Füllstoff und kurzfristige 300 C-Exposition erreicht werden kann, ohne dass eine größere Verschlechterung erlitten wird Glasübergang findet statt 143 C (289 F) und der Schmelzpunkt ist 343 C (649 F).