ポリエーテルエーテルケトン (PEEK) は、高温や化学物質などの過酷な環境にさらされる部品の製造に使用される高性能熱可塑性プラスチックです。軽量であるため、大部分の軟金属の優れた代替品となります。ただし、その加工プロセスは複雑であり、うまく加工するには一定の専門知識と経験が必要です。
この記事では、PEEK CNC 加工、その仕組み、長所と短所、CNC 加工 PEEK プロセスのヒントについて説明します。 表面仕上げ およびPEEK部品のアプリケーション。さらに学習を進めていきましょう。
PEEKの概要
ポリエーテルエーテルケトン (略して PEEK) は、エンジニアリングにおいて高性能を誇る優れた熱可塑性プラスチックです。これは、高い応力と高温に耐える必要がある軟金属の理想的な軽量代替品です。
PEEK は優れた耐久性を備えており、摩耗や磨耗に対する耐性があることで知られています。さらに、耐薬品性や耐水性も PPS と同様です。また、融点 343°C の高温にも耐えることができ、250°C もの高温に継続的にさらされても永久的な損傷を受けることなく物理的特性を維持できます。
PEEK は、シート、バー、チューブ、ペレット、フィラメントなどのさまざまな形状で入手できる多用途の材料です。未充填の PEEK とは別に、材料を 30% ガラス繊維または 30% カーボン繊維で強化することができ、強化された製品が得られます。ガラス繊維入り PEEK は、高い耐久性、剛性、強度などの注目すべき特性を備えており、次の成分が含まれているため、過酷な熱的および化学的状況下でも寸法安定性を維持できます。 ガラス繊維.
PEEK は一般に、工業グレードと医療グレードの 2 つのカテゴリに分類されます。工業グレードの PEEK は航空宇宙、自動車、化学、エレクトロニクス、エネルギーなどのさまざまな業界で利用されており、医療グレードの PEEK はヘルスケアおよび歯科分野で使用されています。
PEEKの特性
| PEEK | 30% ガラス入り | |
| 降伏強さ（引張） | 14,000 psi | 14,000 psi |
| 破断伸び | 20% | 3% |
| 硬度 | ロックウェル R125 | ロックウェル R126 |
| 密度 | 0.047ポンド/立法。の。 | 0.054ポンド/立法。の。 |
| 最高温度 | 480°F | 480°F |
CNC 加工 PEEK の仕組み
PEEK 加工には、 サブトラクティブ製造プロセス フライス加工、旋削、または切断操作を実行して、PEEK プラスチックのブロックから余分な材料を除去します。 CNC マシンは CAD モデル ファイルを読み取り、それを Gコード このプログラムは、原材料ブロックからコンポーネントを迅速に作成するために利用されます。
PEEK 加工プロセスは専用のコンピューター システムによって正確に制御されており、人的エラーの可能性が低減されることでプロセスの信頼性と一貫性が向上します。 PEEK 部品の寸法と機能の要件によって多軸機械の選択が決まりますが、コンポーネントの精度を保証するには、複雑な形状を備えた単一のセットアップが必要です。
PEEK加工の長所と短所
PEEK は部品を作成するための金属の代替オプションですが、製造で使用される他の材料と同様に、独自の長所と短所があります。ここでは、次の 2 つの側面について説明します。
利点
PEEK 加工には数多くの利点があり、それらは 2 つのグループに分類できます。PEEK 材料固有の利点と、CNC 機械を使用して PEEK 材料を製造する特定のプロセスの利点です。
1. 耐食性
PEEK は腐食性物質に対する耐性が高く、ニッケル鋼と同様のレベルの耐性を示し、高温でも非腐食性の化学構造を維持します。通常、強力なのみ 硫酸 通常の状況下ではこのプラスチックを溶解する能力があります。
2. 低吸湿性
PEEK で作られたデバイスや機械部品は、湿った環境でも化学組成と品質を維持するため、蒸気、湿った環境、または加圧された熱水での使用に理想的な素材です。さらに、高温でも PEEK の耐加水分解能力により、これらの環境での使用の適合性が高まります。
3.耐放射線性
PEEK コンポーネントは、強力な電離放射線にさらされた場合でも効果的に動作することができます。より耐性があります ガンマ線 ポリスチレンよりも。
4. 高温に対する耐性
PEEK プラスチックはプラスチックの中で優れた機械加工性を示します CNC精密フライス加工優れた処理能力のおかげで。高温の熱可塑性プラスチックであるにもかかわらず、さまざまな材料加工技術と互換性があります。
PEEK の優れた熱破壊特性と高温での加工性により、このような用途への適合性が保証されます。また、PEEKは炎に触れても自己消火性があり、有害なガスや煙の発生がほとんどありません。
5. 機械的特性
PEEK は優れた耐衝撃性を示し、高温でも形状を維持できます。高い寸法安定性と低い線膨張係数を備えた PEEK は、ポリマーの中で応力や疲労に対する最大の耐性を備えています。さらに、優れた耐クリープ性と長時間応力にさらされても変形に耐える能力を備えているため、高い加工応力を扱うのに最適な材料となります。
さらに、PEEK は優れた耐摩耗性と低い摩擦係数を備えているため、温度、圧力、速度、温度などのさまざまな物理的環境にわたって高い耐摩耗性を発揮し続けることができます。 表面粗さ 連絡先について。
短所
PEEK 加工には多くの利点がありますが、いくつかの欠点もあります。その一部を次に示します。
- 熱による内部張力や破損を最小限に抑えるためには、特別な予防措置が必要です。
- PEEK 加工にはアニーリングが必要な場合があります。
- 熱伝達が非効率であることも、PEEK 加工の欠点です。
- 過度な穴あけはクラックの原因となります。
PEEK CNC 加工に関する考慮事項
1. 暑さとストレス
切断中に発生する熱に起因する表面亀裂や内部応力の発生を防ぐために、PEEK ロッドは機械加工前に焼きなまし手順を受ける必要があります。このプロセスは張力を解放し、歪みの可能性を減らすのに役立ちます。加工プロセスにかかる時間に応じて、荒加工の前に最初のアニーリングを行い、亀裂を避けるために仕上げの前に次のアニーリングを行うなど、複数のアニーリング手順が必要になる場合があります。
2. 工具の摩耗
工業グレードの PEEK ポリマーの加工プロセスは、ほとんどの医療グレードの加工プロセスと同等です。それにもかかわらず、医療グレードの PEEK にはより剛性の高い炭素繊維が組み込まれていることが多く、工具の摩耗を制限するために機械加工の前に PEEK 材料を軟化させる必要があります。
3. 切削工具
天然PEEKを扱う場合、 切削工具 通常は炭化ケイ素で構成されるものが推奨されます。ただし、カーボンファイバー補強が存在する場合、または非常に厳しい公差が必要な場合は、ダイヤモンド工具が最適な選択肢です。また、加工時に発生する切削熱を除去するためには、純水を冷却水として使用することが不可欠です。
4. 穴あけ
PEEK は他のポリマーに比べて伸びが低いため、深い穴をあけると亀裂が発生する可能性があります。
5. 汚染
プロセス中の汚染を防ぐため、ワークピース、CNC マシン、クランプ治具、およびワークピースのツールを他の材料から分離し、混合しないようにしてください。保護を強化するために、オペレータは加工プロセス中に手袋を着用する必要があります。
6. クーラント
PEEKは放熱性が低く、加工時に変形や破損しやすいため、冷却が必要です。医療目的で PEEK 部品を加工する場合は、標準の液体冷却剤を使用できます。ただし、この場合、液体冷却剤が PEEK の生体適合性を脅かす可能性があるため、材料を加圧空冷する必要があります。
7. 加工パラメータ
PEEK コンポーネントを問題なく製造するには、適切な穴あけ、フライス加工、旋削加工パラメータを遵守する必要があります。
PEEK 加工に利用可能なその他のプロセス
PEEK 材料も互換性があります 3Dプリント と 射出成形、 に限定されるものではありません CNC加工。適切な製造プロセスの選択は、目的の最終製品、予算、時間によって異なります。
3D プリントされた PEEK 部品は複雑な形状で作成できるため、医療分野でますます普及しています。主に FFF フィラメントと SLS 粉末は医療用インプラントに使用されます。対照的に、射出成形 PEEK 部品は医療および航空宇宙産業で広く使用されています。しかし、PEEKは多くの射出成形機の上限を超える高い融点を持っているため、特殊な材料と考えられています。 射出成形。この文脈における代替高温材料としては、PEKK または Ultem が選択される場合があります。
| 特徴 | CNC加工 | 射出成形 | 3Dプリント |
| 再現性と精度 | 優秀な | 良い | 優秀な |
| 複雑な形状 | 良い | 優秀な | 良い |
| 機械的性能 | 優秀な | 良い | 優秀な |
PEEK部品の表面仕上げ
PEEK 部品は通常、不透明な灰色をしています。 PEEK の構造的性質により、塗料やコーティングとの結合を形成するのは困難です。それにもかかわらず、PEEK には本来の耐薬品性があるため、通常は部品を機械加工された状態に維持することが可能です。
- 機械加工されたまま: CNC 機械加工プロセスを採用することにより、PEEK 部品は 125 uin Ra の非常に滑らかな表面仕上げを達成できます。
- ビーズブラスト: PEEK パーツの表面はガラスビーズ機械で滑らかにし、跡や傷を取り除くことができます。
- その他: ビードブラスト以外にも研磨、エッジ仕上げ、ラミネート、デカール貼りなど様々なサービスをご利用いただけます。
PEEK加工の応用例
CNC 加工は、PEEK から作られた製品を製造する非常に効率的な方法です。この材料は、自動車、電気電子、航空宇宙、医療、食品加工など、さまざまな業界でさまざまな用途に使用されています。
工業グレードの PEEK プラスチックは、航空宇宙、自動車、化学、エレクトロニクス、エネルギー産業で使用される一般的な材料ですが、医療グレードの PEEK プラスチックは、医療および歯科用途により適しています。
医療機器
PEEK はオートクレーブ滅菌サイクルに耐えられるため、医療業界での歯科用スケール除去ツールや内視鏡コンポーネントの製造に適しています。また、強度や耐溶解性に優れているため、液体クロマトグラフィーのカラムや付属品、チューブなどによく使われる素材です。さらに、PEEK は人間の組織との生体適合性があるため、PEEK の代替品として成功しています。 チタン 人工骨の製造において。
事務機械部品
PEEK 樹脂は、ベアリング、チェーン、ベアリングなどの耐熱部品の製造に一般的に使用されます。 歯車 分離爪用。金属に代わるこの製品は、軽量、オイルフリー、耐疲労性のソリューションを提供します。
自動車
PEEK 樹脂は、いくつかの業界、特に自動車分野で急速に人気が高まっています。エンジン部品、トランスミッション部品、ステアリング部品などは、製造時に高価な金属の代わりに PEEK プラスチックを使用するようになりました。自動車業界がコスト削減と小型軽量化を目指す中、PEEK樹脂の需要は高まることが予想されます。一例として、欧州モデルには現在、従来の金属製品に代わって PEEK プラスチック製の部品が 44 個組み込まれています。
PEEK CNC加工のよくある質問
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