Tipi di gradi PEEK per diverse applicazioni [Guida]

tipi di grado PEEK: proprietà, applicazioni e guida alla selezione

Selezionare i gradi appropriati dei gradi di peek per applicazioni specifiche è tra le scelte di materiali più importanti che un ingegnere farà peek (sbircia) polietere etere chetone (EN) È un materiale termoplastico semicristallino utilizzato nell'applicazione aerospaziale, medicale, semiconduttore e Oil & Gas Tuttavia, il ‘PEEK’ non è un singolo materiale.

È disponibile in quattro famiglie di gradi principali, ciascuna con il proprio insieme di proprietà, caratteristiche termiche e tendenze alla lavorabilità Questo articolo descrive le famiglie di gradi di sbirciatina non riempiti, riempiti di vetro, riempiti di carbonio e cuscinetti con dati rilevanti sulle proprietà, consigli applicativi e suggerimenti di lavorazione basati sull'esperienza di produzione.

Cos'è il PEEK e perché la selezione dei voti è importante?

Il PEEK è un termoplastico semicristallino appartenente alla famiglia dei poliarileterchetoni (PAEK), mantiene temperature di servizio continue fino a 250 °C (482 °F), con una temperatura di transizione vetrosa (Tg) di 143 °C (289 °F) e un punto di fusione (Tm) di 343 °C (649 °F) Come termoplastico a base di resina, il PEEK fornisce una resistenza meccanica che rivaleggia con alcuni metalli pur mantenendo i vantaggi di lavorabilità di un polimero Queste proprietà termiche collocano il PEEK ben al di sopra delle plastiche ingegneristiche standard come il nylon (PA66, continuo 80-120 °C) e anche al di sopra del PPS (continuo 200 °C).

PEEK & altri scritti come polietere servono anche applicazioni impegnative nel settore aerospaziale, nella produzione di semiconduttori medici, nella produzione di petrolio e gas dove sopravvivono poche altre materie plastiche.

Un'altra caratterizzazione del PEEK è che la resistenza chimica Il PEEK resiste alla maggior parte dei solventi organici, acidi e basi Tuttavia, l'acido solforico concentrato attaccherà la catena polimerica.

Questa resistenza rende PEEK comunemente utilizzato nella lavorazione chimica, nelle applicazioni downhole di petrolio e gas e nelle apparecchiature a banco umido a semiconduttore.

ASTM D8033-22 ordina la letteratura in base alle specifiche per lo stampaggio a sbirciatina e i gradi di estrusione. ASTM D6262-23, d'altra parte, è PAEK forma le scorte di stelo, lamiera e tubo precursori delle proprietà che CNC acquista per la macchina le parti finite.

I nostri macchinisti lavoreranno tutti e quattro i tipi delle famiglie di grado peek (non riempito, riempito di vetro, riempito di carbonio e grado di cuscinetto) che hanno tutti diversi dati di lavorazione e taglio Di seguito sono riportate le proprietà, le applicazioni più adatte e le caratteristiche di lavorazione di ciascuno di questi gradi come archiviato dai dati pubblicati e dai dati di prova ed errore del piano di produzione.

PEEK non riempito-Pure prestazioni per applicazioni mediche e alimentari-contatto

peek non riempito, utilizzando Victrex 450G come grado di riferimento, fornisce una resa di trazione di 100 MPa, all'allungamento a rottura di 50%, e modulo di flessione di 4,1 GPa La temperatura di deflessione termica (HDT), cioè la temperatura in cui il materiale si deforma a 264 psi (1,8 MPa) di pressione, è di 160C. Tutti i gradi condividono una temperatura di servizio continua di 250 °C (una costante su tutta la famiglia PEEK).

Il PEEK non riempito trova il suo utilizzo di più alto valore nel settore medico Biocompatibile secondo ASTM F2026-17, va nelle gabbie di fusione spinale (distanziatori intervertebrali), nei monconi dentali e nelle piastre di ricostruzione cranica Uno studio del 2019 nel Giornale di medicina clinica (PMC) PEEK confermato come meccanicamente adatto per basi per protesi, con proprietà di flessione che soddisfano i requisiti ISO 20795-1.

Oltre ai suoi gradi medici, il peek non riempito può essere utilizzato per fornire tutti i macchinari conformi alla FDA per la lavorazione degli alimenti; i supporti per wafer semiconduttori (la purezza chimica è fondamentale) e i raccordi per valvole resistenti agli agenti chimici Il suo allungamento 50% è il più alto di qualsiasi grado di peek e presenta eccellenti vantaggi reali di tenacità e resistenza alla fatica per situazioni di impatto o vibrazione.

In termini di lavorazione, peek non riempito è la macchina più facile del lotto, altri ci dicono che un macchinista conoscibile può gestirlo come nylon“; gli utensili in carburo standard si estendono bene, la finitura superficiale è prevedibile e la formazione del truciolo è pulita. Per la lavorazione del PEEK non riempito per la lavorazione CNC PEEK a tenuta, generalmente raggiungiamo 0,025 mm su dimensioni critiche.

Gli ingegneri a volte dimenticano le qualità di scorrimento della sbirciatina non riempita a una temperatura superiore a 150°C, in presenza di carichi sostenuti In questo intervallo superiore, generalmente supera la maggior parte delle materie plastiche ingegneristiche a questo livello di test, ma si insinuerà comunque sotto uno stress sostenuto molto elevato ad alta temperatura. Per l'applicazione statica ad alta temperatura, i gradi riempiti di vetro e riempiti di carbonio forniranno prestazioni di scorrimento maggiori.

Rigidità e stabilità dimensionale migliorate del PEEK riempito di vetro

la sbirciatina riempita di vetro ha un tipico rinforzo in fibra di vetro 30 wt% presente Gradi popolari come Victrex 450GL30 e Solvay KetaSpire KT-820 GF30. l'aggiunta di fibra di vetro aumenta la resistenza alla trazione a 130-140 MPa (rispetto a 100 MPa non riempiti), aumenta il modulo di flessione a 6-7 GPa (4,1 GPa per non riempiti è impressionante) e aumenta l'HDT oltre 315C a 1,8 MPa.

La duttilità è il compromesso Allungamento a rottura cade da 50% a un mero 2-3%. parti peek riempite di vetro mal gestite non sono resistenti agli urti, o parti assemblabili a scatto che richiedono una certa flessione nel design Le parti diventano più rigide e stabili attraverso cicli termici un adattamento perfetto per l'attrezzatura a semiconduttore e le staffe strutturali aerospaziali.

Le principali applicazioni per la sbirciatina riempita di vetro includono componenti di pompe ad alta temperatura, sedi di valvole, guarnizioni meccaniche in apparecchiature rotanti e staffe strutturali nel settore aerospaziale.38.

Carbon-Filled PEEK (resistenza alla resistenza alla resistenza e alla resistenza al carico del carico)

Sbirciatina piena di carbonio: la fibra di carbonio T 30 wt% (Victrex 450CA30, Solvay KT-820 CF30) è il grado più forte all'interno della famiglia PEEK La resistenza alla trazione in forma di stock presenta 150-170 MPa e il suo modulo di flessione GPa 11-12 è quasi tre volte il grado non riempito La melassa lavorata 450CA30 specifica può raggiungere 226 MPa, e adatta per lo stampaggio a iniezione.

la conduttività termica dimostra un valore di circa 3,5 superiore a quello dell'hocifer di sbirciatina non riempita, contribuendo a una maggiore capacità di diffusione del calore in scenari dinamici e generatori di attrito Supporti HDT a 315C e il coefficiente di attrito misura 0,16. (contro 0,38 per sbirciatina non riempita), ma non così basso come nel caso della formulazione industriale per cuscinetti 0,11.

Gli ingegneri specificano le parti lavorate in fibra di carbonio peek per componenti strutturali aerospaziali, boccole ad alto carico dove la resistenza statica è critica, utensili per fondo pozzo a petrolio e gas sottoposti a condizioni HPHT estreme o componenti per trasmissioni automobilistiche dove si desidera una riduzione della massa rispetto all'alluminio La ricerca pubblicata da PMC/NIH sulle caratteristiche tribologiche del peek rinforzato con fibra di carbonio conferma i vantaggi di resistenza all'usura dei compositi CF-peek in un'ampia varietà di condizioni di contatto.

Una proprietà significativa: la fibra di carbonio fornisce conduttività per sbirciare Questo rende il PEEK riempito di carbonio la selezione de-facto per semiconduttori sensibili all'ESD dove la scarica statica deve essere gestita Il PEEK non riempito e il Nulafo Samekol sono isolanti elettrici e non possono funzionare in questo ruolo.

Un frequente errore di specifica: scegliere il carbonio-riempito quando cuscinetto-grado sarebbe la scelta migliore per il contatto scorrevole Carbon-riempito è eccellente a Vesv statico e rigidità strutturale, non un'interfaccia scorrevole autolubrificante Per alberi rotanti, guarnizioni alternative, o altrimenti parti scorrevoli, peek cuscinetto-grado è il materiale corretto Mentre il CoF di 0,16 può sembrare buono teoricamente, carbonio-riempito manca le proprietà autolubrificanti di cuscinetti-formulazioni.

Prestazioni a basso attrito READING-Lubrificating PEEK

Il PEEK di grado cuscinetto utilizza una formulazione tribologica chiamata miscela “10-10-10”: fibra di carbonio 10% per rinforzo strutturale, grafite 10% per la gestione del calore e la lubrificazione a secco e ptfe 10% per la riduzione dell'attrito Victrex 450FC30 è l'esempio specificato più frequentemente, con resistenza alla trazione di 131 MPa, modulo di flessione di 8,1 Gpa, coefficiente di attrito di 0,11 e HDT di 277C.

Una formulazione proporzionata è l'Ensinger TECApeek PVX, che utilizza un rapporto alternativo e raggiunge un CoF di 0,18-0,20, un limite PV (pressione-velocità) di 500.000 psift/min e una resistenza alla trazione di 76 MPa. Le differenze di proprietà sono grandi se si confrontano le schede tecniche Victrex ed Ensinger, controllare sempre i dati empirici del produttore specifico anziché i confronti dell'ipotesi 1:1.

Con tribologico superiore, il PEEK di grado cuscinetto raggiunge l'attrito più basso di tutti i gradi PEEK: 0,11-0,20 a seconda della formulazione, al contrario di ~ 0,38 per non riempito Quindi, il suo basso attrito lo rende la scelta evidente per rondelle di spinta, boccole del giornale, fasce elastiche, guarnizioni dell'albero rotante o anelli di usura della pompa Nel nostro negozio, il PEEK di grado cuscinetto è il grado più frequentemente specificato per boccole PEEK personalizzate e componenti di usura circa 401TPT di tutti gli ordini PEEK.

Nei gradi riempiti, il grado di cuscinetto offre la migliore lavorabilità Il PTFE agisce come lubrificante interno durante il taglio, riducendo l'attrito tra l'utensile e il pezzo L'usura dell'utensile è maggiore della sbirciatina non riempita, ma notevolmente inferiore a quella riempita di vetro o ai gradi CF.

Confronto dei gradi PEEK Proprietà meccaniche e termiche fianco a fianco

Di seguito sono riportati i dati sulle proprietà compilati dalle schede tecniche Victrex, dalle specifiche Ensinger TECAPEEK PVX e dalle compilazioni tecniche polyfluoroltd. Tutti i valori si riferiscono ai gradi di forma stock (asta/piastra estrusa) se non diversamente specificato.

Fonti: schede tecniche Victrex 450G /450GL30 /450CA30 /450FC30; Scheda tecnica Ensinger TECApeek PVX; compilazione di grado polyfluoroltd.

Classifica Macchinabilità

Dai dati sull'usura degli utensili che abbiamo registrato nel nostro funzionamento del servizio di lavorazione CNC peek, convalidati dai dati trovati nelle discussioni del forum di settore:

1. Non riempito (più facile) 2015 Attrezzatura standard in carburo, formazione di trucioli puliti, durata dell'utensile più lunga
2. Grado cuscinetto 1000 PTFE autolubrificato durante il taglio, usura moderata dell'utensile
3. vetro-riempito (Vetro-riempito) (Vetro-riempito) (suggerito) PCD, (suggerito), la vita dell'utensile è diminuita 50-70%
4. Abrasivi duri riempiti di carbonio (più duri), PCD richiesto, tasso più alto di usura dell'utensile

Gerarchia di lavorabilità dalla nostra operazione CNC: non riempita > grado di cuscinetto > riempita di vetro > riempita di carbonio L'usura degli utensili aumenta proporzionalmente al grado di durezza del riempitivo, con la fibra di vetro che è altrettanto abrasiva dei metalli in fibra di carbonio Questa scoperta spesso sorprende gli ingegneri che sono stati portati a credere che i materiali più duri debbano essere più abrasivi per gli utensili.

Come scegliere il giusto grado PEEK per la tua applicazione

Quattro domande formano un diagramma di flusso logico selezionando un voto. Se rispondi a “yes” in ogni fase, emergerai nella famiglia di voti giusta per le tue esigenze.

Incerto su cosa scegliere? i nostri ingegneri sono lieti di raccomandare il grado di montaggio in base ai criteri di applicazione, alle condizioni operative e al budget, utilizzando 17 anni di esperienza nella lavorazione con tolleranze strette nei mercati medico, aerospaziale e dei semiconduttori.

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Domande frequenti sui voti PEEK

Qual è il grado PEEK più forte?

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Il carbonio-riempito (30% CF) è in cima alla classifica a 150-170 MPa di trazione per le forme di stock, raggiungendo 226 MPa stampati a iniezione.

Il PEEK può sostituire il metallo nelle applicazioni strutturali?

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Sì, in casi specifici Le staffe aerospaziali, le parti della trasmissione automobilistica e gli impianti medici sono conversioni comuni da metallo a PEEK Il PEEK riempito di carbonio offre un risparmio di peso di 60-70% rispetto all'acciaio eguagliando la resistenza alla trazione a livello di alluminio. Se l'interruttore ha senso dipende dalla temperatura operativa, dal modello di carico, dall'esposizione chimica e dal costo del materiale PEEK del volume di produzione è superiore a quello della maggior parte dei metalli, quindi il business case di solito dipende dal risparmio di peso o dalla resistenza alla corrosione.

PEEK FDA è approvato per il contatto alimentare?

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I gradi PEEK non riempiti sono conformi alle normative FDA sul contatto alimentare Le applicazioni di impianti medici seguono ASTM F2026-17 Verifica sempre che il tuo fornitore abbia le certificazioni attuali.

Che cosa è PEEK di grado cuscinetto 10-10-10?

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Una formulazione tribologica con fibra di carbonio 10%, grafite 10% e PTFE 10% in peso La fibra di carbonio fornisce rinforzo, la grafite aiuta la dissipazione termica e la lubrificazione a secco e il PTFE abbassa l'attrito radente Victrex 450FC30 è la versione più ampiamente specificata di questa formulazione.

Come si confronta il PEEK con il PPS e il PEI come plastica ad alte prestazioni?

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PEEK gestisce un servizio continuo di 250 °C vs 200 °C per PPS e 170 °C per PEI (Ultem) PEEK vince anche sulla resistenza chimica e sulla resistenza meccanica su tutta la linea, ma costa 3-5× in più di PPS per chilogrammo Se la temperatura di servizio rimane al di sotto di 200 °C e l'esposizione chimica è lieve, PPS spesso ha più senso economico.

Quale temperatura può sopportare PEEK continuamente?

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Tutti i gradi peek hanno una temperatura di servizio continua 250C (482F) qualunque sia il riempitivo e l'esposizione a breve termine 300C può anche essere raggiunta senza subire alcun deterioramento importante La transizione vetrosa avviene 143C (289F) e il punto di fusione è 343 C (649 F).