La polieteretercetona (PEEK) es un termoplástico de alto rendimiento que se utiliza en la producción de piezas sujetas a entornos hostiles, como altas temperaturas y productos químicos. Al ser liviano, proporciona una excelente alternativa a la mayoría de los metales blandos. Sin embargo, su proceso de mecanizado es complicado y requiere un nivel de especialización y experiencia para trabajar con éxito.
En este artículo, hablaremos sobre el mecanizado CNC de PEEK, cómo funciona, sus ventajas y desventajas, consejos para el proceso de mecanizado CNC de PEEK, acabados superficiales y aplicaciones para piezas de PEEK. Avancemos para aprender más.
Descripción general de PEEK
La polieteretercetona, o PEEK para abreviar, es un termoplástico excepcional que cuenta con capacidades de alto rendimiento en ingeniería. Es un sustituto liviano ideal para metales blandos que requieren soportar altas tensiones y altas temperaturas.
PEEK tiene una durabilidad significativa y es conocido por su resistencia al desgaste y la abrasión. Además, es similar al PPS en que puede resistir productos químicos y agua. También es capaz de soportar altas temperaturas, con un punto de fusión de 343 °C, y puede conservar sus características físicas cuando se expone continuamente a temperaturas de hasta 250 °C sin sufrir ningún daño permanente.
PEEK es un material versátil que se puede adquirir en varias formas, incluidas láminas, barras, tubos, gránulos y filamentos. Aparte de PEEK sin relleno, el material se puede reforzar con fibra de vidrio 30% o fibra de carbono 30%, lo que da como resultado un producto reforzado. El PEEK relleno de vidrio tiene propiedades notables, que incluyen alta durabilidad, rigidez y resistencia, y es capaz de mantener la estabilidad dimensional en situaciones térmicas y químicas adversas debido a la inclusión de fibras de vidrio.
PEEK se divide comúnmente en dos categorías, grado industrial y grado médico. El PEEK de grado industrial se utiliza en diversas industrias, como la aeroespacial, automotriz, química, electrónica y energética, mientras que el PEEK de grado médico se usa en el sector de la salud y la odontología.
Propiedades del PEEK
| OJEADA | 30% Relleno de vidrio | |
| Límite elástico (tracción) | 14.000 psi | 14.000 psi |
| Alargamiento a la rotura | 20% | 3% |
| Dureza | rockwell r125 | rockwell r126 |
| Densidad | 0.047 libras / cu. en. | 0.054 libras / cu. en. |
| Temperatura máxima | 480 °F | 480 °F |
¿Cómo funciona el mecanizado CNC PEEK?
El mecanizado de PEEK implica una proceso de fabricación sustractivo donde elimina material adicional de un bloque de plástico PEEK realizando operaciones de fresado, torneado o corte. La máquina CNC lee un archivo de modelo CAD y lo convierte en un codigo g programa, que luego se utiliza para crear rápidamente componentes a partir de los bloques de materia prima.
El proceso de mecanizado de PEEK está regulado con precisión por un sistema informático especializado, que mejora la fiabilidad y la uniformidad del proceso al reducir la posibilidad de errores humanos. Los requisitos dimensionales y de características de las piezas de PEEK determinan la selección de una máquina multieje, mientras que se necesita una configuración única con geometría compleja para garantizar la precisión de los componentes.
Ventajas y desventajas del mecanizado PEEK
PEEK es una opción alternativa a los metales para la creación de piezas, pero como cualquier otro material utilizado en la fabricación, tiene sus propias ventajas y desventajas. Aquí, discutiremos los dos aspectos:
Ventajas
El mecanizado de PEEK ofrece numerosos beneficios, que se pueden categorizar en dos grupos: las ventajas inherentes del material PEEK y los beneficios específicos del proceso de usar una máquina CNC para fabricar material PEEK.
1. Resistencia a la corrosión
PEEK es altamente resistente a las sustancias corrosivas y exhibe un nivel de resistencia similar al acero al níquel, conservando su estructura química no corrosiva incluso a altas temperaturas. Por lo general, solo potente ácido sulfúrico tiene la capacidad de disolver este plástico en circunstancias normales.
2. Baja absorción de humedad
Los dispositivos o componentes de maquinaria construidos con PEEK mantienen su constitución química y sus cualidades en ambientes húmedos, lo que lo convierte en un material ideal para usar en ambientes húmedos, vapor o agua caliente a presión. Además, las capacidades de resistencia a la hidrólisis de PEEK, incluso a temperaturas más altas, mejoran su idoneidad para su uso en estos entornos.
3. Resistencia a la radiación
Los componentes de PEEK también son capaces de operar de manera efectiva cuando se los somete a una intensa radiación ionizante. Es más resistente a radiación gamma que el poliestireno.
4. Resistencia a altas temperaturas
El plástico PEEK muestra una excelente maquinabilidad en plástico Fresado de precisión CNC, gracias a sus excepcionales capacidades de procesamiento. A pesar de ser un termoplástico de alta temperatura, es compatible con una variedad de técnicas de procesamiento de materiales.
Las impresionantes características de descomposición térmica y la trabajabilidad a altas temperaturas de PEEK garantizan su idoneidad para dichas aplicaciones. Además, PEEK es autoextinguible cuando se expone a las llamas y emite un mínimo de gases o humos peligrosos.
5. Características mecánicas
PEEK demuestra una notable resistencia al impacto y puede mantener su forma a temperaturas elevadas. Con una alta estabilidad dimensional y un bajo coeficiente de expansión lineal, PEEK posee la mayor capacidad entre los polímeros para resistir el estrés y la fatiga. Además, su excelente resistencia a la fluencia y la capacidad de resistir la deformación durante un período prolongado de exposición a la tensión, lo convierten en un material óptimo para manejar altas tensiones de mecanizado.
Además, PEEK tiene capacidades excepcionales de resistencia al desgaste y un bajo coeficiente de fricción, lo que le permite continuar exhibiendo una alta resistencia al desgaste en diversas circunstancias físicas, como temperatura, presión, velocidad y rugosidad de la superficie en cuanto al punto de contacto.
Desventajas
Aunque el mecanizado de PEEK tiene numerosas ventajas, también presenta varios inconvenientes. Éstos son algunos de ellos:
- Para minimizar la tensión interna y las fracturas causadas por el calor, son necesarias precauciones especiales.
- Es posible que se requiera recocido para el mecanizado de PEEK.
- La transferencia de calor ineficaz es otra desventaja del mecanizado de PEEK.
- La perforación excesiva puede provocar grietas.
Consideraciones para el mecanizado CNC de PEEK
1. Calor y estrés
Para evitar la aparición de grietas superficiales y tensiones internas atribuidas al calor generado durante el corte, las varillas de PEEK deben someterse a un procedimiento de recocido antes del mecanizado. Este proceso sirve para liberar la tensión y reducir la probabilidad de distorsión. Es posible que se requieran múltiples procedimientos de recocido según la duración del proceso de mecanizado, como un recocido inicial antes del desbaste y uno posterior antes del acabado para evitar el agrietamiento.
2. Desgaste de herramientas
El proceso de mecanizado de polímeros PEEK de grado industrial es comparable al de la mayoría de las variantes de grado médico. Sin embargo, el PEEK de grado médico a menudo incorpora fibras de carbono más rígidas, lo que requiere el ablandamiento del material PEEK antes del mecanizado para limitar el desgaste de la herramienta.
3. Herramientas de corte
Cuando se trata de PEEK natural, herramientas de corte compuesto de carburo de silicio por lo general se puede recomendar. Sin embargo, si está presente el refuerzo de fibra de carbono o se requieren tolerancias extremadamente estrechas, las herramientas de diamante son la elección óptima. Además, utilizar agua pura como refrigerante durante el mecanizado es esencial para erradicar el calor de corte que se produce.
4. Perforación
PEEK tiene un alargamiento más bajo en comparación con otros polímeros, lo que puede provocar grietas al perforar agujeros profundos.
5. Contaminación
Para la contaminación durante el proceso, la pieza de trabajo, la máquina CNC, los accesorios de sujeción y las herramientas de la pieza de trabajo deben separarse de otros materiales y no mezclarse con ellos. Para mayor protección, los operadores deben usar guantes durante el proceso de mecanizado.
6. Refrigerante
Dado que PEEK no disipa el calor y es vulnerable a la deformación o rotura durante el mecanizado, requiere refrigeración. Se puede emplear refrigerante líquido estándar al mecanizar piezas de PEEK con fines médicos. Sin embargo, en este caso, es necesario enfriar el material con aire a presión, ya que el refrigerante líquido puede amenazar la biocompatibilidad del PEEK.
7. Parámetros de mecanizado
Lograr una producción sin problemas de componentes de PEEK requiere observar los parámetros de mecanizado de taladrado, fresado y torneado adecuados.
Otros procesos disponibles para el mecanizado de PEEK
Los materiales PEEK también son compatibles con Impresión 3d y moldeo por inyección, No limitado a Mecanizado CNC. La selección de un proceso de fabricación apropiado depende del producto final deseado, el presupuesto y el tiempo.
Las piezas de PEEK impresas en 3D son cada vez más frecuentes en el campo médico porque se pueden fabricar con geometrías complejas. Principalmente, filamento FFF y SLS El polvo se utiliza para implantes médicos. Por el contrario, las piezas de PEEK moldeadas por inyección se emplean ampliamente en las industrias médica y aeroespacial. Sin embargo, debido a que PEEK posee un alto punto de fusión que excede el límite superior de muchas máquinas de moldeo por inyección, se considera un material especial para moldeo por inyección. Para materiales alternativos de alta temperatura en este contexto, se puede optar por PEKK o Ultem.
| Características | Mecanizado CNC | Moldeo por inyección | Impresión 3d |
| Repetibilidad y precisión | Excelente | Bueno | Excelente |
| geometrías complejas | Bueno | Excelente | Bueno |
| Rendimiento mecánico | Excelente | Bueno | Excelente |
Acabados superficiales para piezas de PEEK
Las piezas de PEEK normalmente poseen un color gris opaco. Debido a la naturaleza estructural de PEEK, crear enlaces con pinturas y revestimientos es un desafío. Sin embargo, debido a la resistencia química innata de PEEK, generalmente es factible mantener las piezas en su estado maquinado.
- como maquinado: Mediante el empleo de un proceso de mecanizado CNC, las piezas de PEEK pueden lograr un acabado superficial extraordinariamente suave de 125 uin Ra.
- Granallado: La superficie de las piezas de PEEK se puede alisar mediante una máquina de microesferas de vidrio, eliminando cualquier marca e imperfección.
- Otros: Además del granallado, hay otros servicios disponibles, como pulido, acabado de bordes, laminado y aplicación de calcomanías.
Aplicaciones del mecanizado de PEEK
El mecanizado CNC es una forma muy eficaz de fabricar productos hechos de PEEK. Este material tiene una variedad de usos en diferentes industrias, como la automotriz, eléctrica y electrónica, aeroespacial, médica y de procesamiento de alimentos, etc.
El plástico PEEK de grado industrial es un material común utilizado en las industrias aeroespacial, automotriz, química, electrónica y energética, mientras que el plástico PEEK de grado médico es más adecuado para aplicaciones de salud y odontología.
Instrumentos medicos
PEEK puede soportar ciclos de esterilización en autoclave y, por lo tanto, es adecuado para fabricar herramientas de desincrustación dental y componentes de endoscopios en la industria médica. Además, su excelente fuerza y resistencia a la disolución lo convierten en un material popular para usar en columnas, accesorios y tubos de cromatografía líquida. Además, la biocompatibilidad de PEEK con el tejido humano lo ha convertido en un reemplazo exitoso para titanio en la producción de huesos artificiales.
Piezas de maquinaria de oficina
La resina PEEK se usa comúnmente para fabricar componentes resistentes al calor, como rodamientos, cadenas y engranajes para garras de separación. Esta alternativa al metal proporciona soluciones ligeras, libres de aceite y resistentes a la fatiga.
Automotor
La resina PEEK está ganando popularidad rápidamente en varias industrias, especialmente en el sector automotriz. Las piezas del motor, las piezas de la transmisión y las piezas de la dirección se encuentran entre los componentes que ahora utilizan plástico PEEK en lugar de metales costosos para la fabricación. Se espera que aumente la demanda de resina PEEK a medida que la industria automotriz busca reducir costos y lograr diseños miniaturizados y livianos. A modo de ejemplo, un modelo europeo incorpora actualmente 44 piezas fabricadas en plástico PEEK, en sustitución de los tradicionales productos metálicos.
Preguntas frecuentes sobre el mecanizado CNC de PEEK
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