PEEK versus Ultem (PEI): eigenschappen, bewerkbaarheid en wanneer u ze allemaal moet gebruiken

PEEK versus Ultem (PEI): technische gegevens voor slimmere materiaalselectie

De keuze tussen PEEK en Ultem (PEI) presenteert misschien wel het meest voorkomende dilemma voor de selectie van thermoplastische materialen waarmee krachtige thermoplastische ingenieurs worden geconfronteerd. Beide kunststoffen beheren hoge temperaturen, zijn bestand tegen agressieve chemicaliën en hebben meerdere industriële goedkeuringen, waaronder lucht- en ruimtevaart- en medische hardware. Maar vergelijkingen van Ultem met PEEK laten sterke contrasten zien in moleculaire structuur, thermisch plafond, elektrische eigenschappen en kosten. Terwijl Ultem en PEEK beide uitstekende eigenschappen bieden bij verhoogde temperaturen, geven verschillen in sterkte, stijfheid, chemische limieten, elektrische eigenschappen en bewerkbaarheid in een bepaalde toepassing vaak de voorkeur aan het ene of het andere polymeer. Deze beslissingsgids legt alles uit over elke vastgoeddimensie met daadwerkelijke statistieken, bewerkingsparameters op de werkvloer en een beslissingsboom die aansluit bij de bedrijfsomstandigheden op de juiste thermoplastische achtergrond. PEEK CNC-bewerking capaciteit is wat u nodig heeft, die pagina behandelt PEEK-kwaliteitsopties, toleranties en doorlooptijden.

Moleculaire structuur Semi-kristallijn versus amorf polymeer

Het fundamentele verschil tussen PEEK en Ultem begint op moleculair niveau Als semi-kristallijn polymeer binnen de polyaryletherketon (PAEK) familie, PEEK bevat typisch rond 35% kristallijne componenten wanneer geëxtrudeerd en correct onderhouden Die ongerepte kristallijne zones geven PEEK uitstekende belastingsprestaties en dimensionale stabiliteit in het licht van verhoogde temperaturen De polyetherimide (PEI) familie produceerde Ultem (PEI) amorf thermoplastisch polymeer met een mindere mate van orde in de ketens Gebrek aan juiste kristallijne domeinen maakt Ultem transparant in tint (gele amber) en toch gevoeliger voor brede en abrupte zachtheid bij de overgangstemperatuur.

Is PEEK hetzelfde als Ultem?

Nee Beiden behoren tot verschillende polymeerfamilies PEEK (polyetherether keton) is een semi-kristallijn thermoplast ontwikkeld door Victrex in het begin van de jaren tachtig Ultem (polyetherimide) is een amorf thermoplast ontwikkeld door General Electric 's nu geproduceerd door SABIC Ze kunnen vergelijkbare bedrijfstemperaturen verdragen en beide zijn goedgekeurd voor de lucht- en ruimtevaart, maar hun moleculaire structuren, verwerkingsgedrag en eigenschapsprofielen liggen polen uit elkaar Harde gegevens over het selecteren van het juiste polymeer voor uw bedrijfsomstandigheden door de structuur te erkennen, niet te proberen deze verschillende kunststoffen uit te wisselen, bepalen de ware keuze.

Thermische prestaties, operationele limieten en warmteafbuiging

Ingenieurs richten zich doorgaans op de temperatuurprestaties van Ultem vs. PEEK bij het initiëren van een selectieproces. Het semi-kristallijne polymeer houdt continue belastingen aan tot 260 Celsius (500 Fahrenheit) en Ultem haalt gewoon 170 Celsius (338 Fahrenheit). Het bereik van het beschikbare temperatuurverschil neemt toe zodra de belasting slechts een paar uur duurt, PEEK weerstaat korte excursies naar 300 Celsius (572 Fahrenheit), waar Ultem's effectieve kortetermijnplafond 220 Celsius (428 Fahrenheit) bedraagt.

Stel je een gondelbeugel voor lucht - en ruimtevaartmotoren voor die in een droge luchtstroom van 230 C zit Ultem is een duidelijk onaanvaardbare keuze: niet alleen overschrijdt de temperatuur de maximaal toegestane continue servicetemperatuur, maar overschrijdt hij ook de glasovergangstemperatuur Het polyetheretherketon verwerkt deze toestand comfortabel binnen ontwerpgrenzen, daarom is het dominant in thermisch belaste hardware in de lucht - en ruimtevaart Voor warmtewisselaartoepassingen van minimaal 170C of minder biedt Ultem thermische stabiliteit tegen minder dan de helft van de kosten.

Mechanische sterkte, slijtage en weerstand tegen vermoeidheid

Beide hoogwaardige technische kunststoffen vereisen verschillende serviceprofielen. PEEK biedt de hogere treksterkte, hogere buigmodulus en aanzienlijk betere slijtage- en vermoeiingsprestaties voor belastingspaden die cyclische belasting ervaren. Bij rek bij breuk overtreft Ultem PEEK en biedt een uiterst voorspelbare maatrespons, een kenmerk dat de hars de voorkeur geeft voor statisch gebruik in structurele onderdelen met nauwe toleranties.

Wat zijn de nadelen van PEEK?

Weeg de relatieve prestatievoordelen van PEEK af tegen de kosten en verwerkingsvoorzieningen die het vereist Materiaalprijzen zijn ongeveer $500-$1.000/kg, afhankelijk van de kwaliteit - 2-5 keer zo hoog als Ultem voor voorraadvormen PEEK vereist diamant- of carbidegereedschap, hogedruk-overstromingskoelvloeistof en een stap na het bewerken van het uitgloeien om de restspanning te normaliseren. De compromis UV-stabiliteit kan worden verholpen door stabilisatoren toe te voegen aan het compoundrecept, maar niet zonder een hit van de harsprijs. Ten slotte maakt de lagere diëlektrische sterkte (480 V/mil versus 830 V/mil) het ongeschikt voor elektrische isolatie met hoge spanning.

Olie- en gasverpakkers in boorgas, HS en andere zware omgevingen hebben doorgaans een veeleisende trifecta van cyclische druk, hoge servicetemperatuur op lange termijn en zure of andere corrosieve gassen. Een ingenieur die wordt aangespoord om te kiezen tussen PEEK en Ultem in een klepzitting voor deze omgeving houdt rekening met de corrosieweerstand van zuur gas en het aantal verwachte drukcycli binnen de levensduur van het product. Ulltem-afdichtingen zullen spanningsscheuren vertonen binnen een kort tijdsbestek van 3-6 maanden, terwijl van PEEK vaak kan worden verwacht dat hij de volledige levensduur van het veld intact overleeft. De semi-kristallijne aard ervan blokkeert de halflageloze moleculaire vooruitgang die de ongecontroleerde veroudering van amorfe polymeren in deze omgevingen teweegbrengt.

Chemische weerstand en milieustabiliteit

Vergeleken met elkaar zijn PEEK en Ultem zeer goed bestand tegen een breed scala aan gangbare industriële chemicaliën. Over het chemische bestendigheidsprofiel is PEEK ongevoelig voor de meeste koolwaterstoffen, alifatische en aromatische oplosmiddelen, sterke zuren, basen, koolwaterstofgassen en stoom. Het amorfe polymeer heeft dienovereenkomstig bewezen bestand te zijn tegen autobrandstoffen, alifatische koolwaterstoffen en verdunde zuren. Ketonen en gechloreerde koolwaterstoffen zijn echter omgevingsstressscheurende triggers die de hars volledig kunnen oplossen.

Stoomsterilisatie bij 134C vormt geen probleem voor PEEK, dus herbruikbare medische instrumentatie kan herhaalde autoclaafcyclussterilisatie ondergaan Deze thermoplast wordt ook gebruikt in halfgeleider natbankinstrumentatie en offshore olie stroomafwaarts gereedschap waar chemicaliën veel harder zijn dan pure stoom De PEI-hars is evengoed in staat om sterilisatie door hitte te overleven, en beide harsen zijn bewezen duurzaam tegen stoom bij operationele temperaturen.

Elektrische en diëlektrische eigenschappen

Wat de elektrische isolatie-eigenschappen betreft, presteert Ultem aanzienlijk beter dan PEEK. Thermische stresstests van 1/8″ dikke panelen (ASTM D149 ASTM D149) lieten een diëlektrische sterkte zien van 830 V/mil voor Ultem, de hoogste waarde van alle technische thermoplastische materialen. PEEK's 480 V/mil blijft functioneel uitstekend voor een semi-kristallijn polymeer, maar hoogspanningselektrotechnische toepassingen vereisen Ultem wanneer de levensduur van het onderdeel het meest kritisch is.

In elektronische halfgeleidertestaansluitingen, hoogspanningsisolatiecomponenten, of andere elektrische componenten waarbij uithoudingsvermogen bij hoge temperaturen niet hun meest kritische kenmerk is: Ultem verslaat PEEK zonder twijfel dankzij enorm superieure diëlektrische eigenschappen Voor toepassingen met hoge spanning die boven 170C werken vergelijkbaar met motoromgevingscomponenten die worden gebruikt in hybride auto - of vliegtuigvoortstuwingssystemen, waarbij hoge diëlektrica misschien niet zo relevant zijn als een goede mechanische stabiliteit bij bedrijfstemperaturen, is PEEK vaak de keuze. Beide polymeren vinden succesvolle toepassing in de halfgeleiderindustrie in hoogwaardige 3D-printcomponenten.

CNC-bewerkingskosten, toleranties en kosten

Hoewel zowel PEEK- als Ultem-apparatuur goed in de machinewerkplaats staat, brengen ze niet dezelfde technische uitdagingen met zich mee. Die amorfe structuur resulteert in een consistentere chipvorming, verminderde gereedschapslijtage en kortere cyclustijden. De kristallijne aard van PEEK houdt warmte vast op de snijlocatie, een fenomeen geïdentificeerd door Andrew Gerrard van Praktisch Machinist forumfaam als de grootste bijdrage aan productiefouten zoals gomachtige chips, slechte oppervlakteafwerking en maatonnauwkeurigheid.

Hoe vaak duurder is PEEK dan Ultem?

Kosten van ruwe nieuwe hars voor bewerking op 2-5 keer (Ultem-PEEK vergelijking hangt af van exacte gebruikte harskwaliteiten). (Maagd ongevulde staven van PEEK variëren van $500 -1000/kg, terwijl Ultem 1000 staven in de $ 100 1 250/kg bereik.) De uiteindelijke bewerkte kosten hebben de neiging veel dichterbij te zijn wanneer herhaaldelijk complexe geometrieën worden bewerkt (aangezien de dominante factor in bewerkingskosten tijd is, in plaats van grondstof) als een drie uur durend bewerkingsproces dat een hoogwaardig 5-asig afwerkingsonderdeel produceert, is Ultimate-equivalent voor de bewerking van de machine 2, ongeacht of dezelfde bewerking, PEEK5.

Ongeacht welk polymeer u bewerkt, uw lokale deel van de plastic CNC-wereld zal de neiging hebben om de klus op een vertrouwde manier te benaderen: neem dezelfde hoeveelheid volume uit elke kant van het werkstuk Als u bijvoorbeeld 0,25 mm van het gezicht moet snijden, machine dan 0,125 mm van elke kant van het blok Dit verlicht het materiaal in gelijke mate van interne spanningen en helpt de kromtrekkende neigingen te voorkomen die gepaard gaan met enkelzijdige ruwe passages. Onder normale omstandigheden voor PEEK handhaaft u een matig spiltoerental met hoge voedingssnelheden. Anderen hebben de neiging om te snel te rennen vanwege de plastic“ en drijven overmatige hitte, waardoor gummychips met een slechte oppervlakteafwerking ontstaan.

Welke moet u kiezen? De regel van 200 °C

De ervaring leert dat na het overwegen van 7 fysische en mechanische eigenschappen, het instelpunt waar de beslissing om een van deze polymeren of de andere kan worden gemaakt meestal een kwestie van een enkele specificatie is: continue bedrijfstemperatuur Als een onderdeel continu zal werken boven 200C, kan PEEK het enige haalbare materiaal van de twee polymeren zijn Onder 200C biedt Ultem ongeveer 80% van de mechanische eigenschappen van PEEK bij ongeveer 33% van de materiaalkosten 100% van de tijd Dat is een overtuigend economisch argument op een aantal veeleisende gebieden: secundaire structuren in de lucht- en ruimtevaart, autosensoren, halfgeleidergereedschap accessoires Verfijningen van de Ultem-ingenieurs versus PEEK.

“Het duurste polymeer is het polymeer dat niet in gebruik is Wij pleiten voor hoogwaardige polymeren moeten zorgvuldig de thermische en chemische sterkten verzamelen en begrijpen die nodig zijn voor de verwachte gebruiksomstandigheden, en vervolgens het goedkoopste materiaal definiëren dat aan al deze met marge kan voldoen. Voor de meeste toepassingen tot 170 graden Celsius en zonder agressieve oplosmiddelen zal Ultem adequaat zijn en dus beter in het budget passen.”

17 jaar precisie polymeerbewerkingsteam

Vraag een gratis DFM-beoordeling aan →

Veelgestelde vragen

Beoordeeld door Le-creator engineering team (-W ISO 9001:2015, ISO 13485, AS9100D gecertificeerd Shenzhen, China.