Обработка Ultem (PEI):понимание сплавов и обрабатываемости

Ultem — это высокопроизводительный пластик с отличными механическими и химическими свойствами. Это полезный материал для таких важных отраслей, как аэрокосмическая, автомобильная, электронная и транспортная. Механическая обработка — один из основных методов производства продукции Ultem.

В этой статье основное внимание будет уделено механической обработке с ЧПУ. Мы объясним, что такое ультем, различные сорта ультема и обрабатываемость ультема.

Что такое Ультем?

Начнем с простого вопроса:что такое ультем? Полиэфиримид (торговая марка PEI:ultem) представляет собой пластиковый материал прозрачного янтарного цвета с широким спектром желаемых свойств материала.

Среди семейства высокоэффективных термопластичных полимеров он является одним из самых прочных и прочных, способных сохранять свои характеристики в экстремальных условиях. Для сравнения, он очень похож на популярный термопласт PEEK (полиэфиркетон).

Свойства материала Ultem

Существуют различные свойства материала Ultem, позволяющие понять, что делает его превосходным и уникальным среди термопластов, особенно с точки зрения обрабатываемости.

Термическая стабильность

Ultem — отличный материал для применения при высоких температурах. Он обладает замечательной термической стабильностью, что позволяет ему сохранять свои свойства материала при повышенных температурах до 200 ℃. Более того, он также сохраняет свою жесткость при высоких температурах, сопротивляясь деформациям.

Химическая устойчивость

Отличная химическая стойкость – одно из самых привлекательных свойств Ultem. Он выделяется среди аморфных термопластов более высокой способностью противостоять химическим реакциям с такими соединениями, как кислоты, масла, жиры, спирт и т. д.

Кроме того, он также хорошо противостоит растрескиванию под напряжением при контакте с различными химическими соединениями. Эта характеристика помогает при окончательной обработке на станках с ЧПУ, поскольку большинство охлаждающих/смазочных материалов представляют собой водные растворы таких соединений.

Механическая прочность

Ultem обладает обширным набором механических свойств, которые делают его очень полезным в высокопрочных приложениях. Прежде всего, это прочный материал, предел прочности которого составляет 110 МПа. Он также обладает высокой прочностью на изгиб и удар.

Кроме того, это твердый термопласт. Благодаря невероятной твердости по Роквеллу М, равной 109, он устойчив к истиранию и поверхностному износу.

Электрическая изоляция

Ultem — отличный электрический изолятор, обладающий высокой диэлектрической прочностью. Это, в сочетании с его уникальным внешним видом, открывает большие возможности для разработчиков электротехнической продукции. Он служит идеальным материалом для изготовления адаптеров, зажимов и корпусов для электрических схем.

Размерная стабильность

Стабильность размеров Ultem связана с его механическими и термическими свойствами. Благодаря высокой жесткости и твердости изделия, изготовленные методом механической обработки ультем, отличаются высокой точностью. Кроме того, его высокая термическая стабильность не только предотвращает чрезмерные деформации во время обработки, но и сохраняет стабильность размеров при высоких температурах.

Низкая воспламеняемость

Ultem также может похвастаться невероятной огнестойкостью. Он соответствует спецификации UL94 V-0 по воспламеняемости. Кроме того, он производит очень небольшое количество нетоксичного дыма.

Это отличные качества, позволяющие эксплуатировать при высоких температурах, особенно при обработке Ultem, где температура имеет тенденцию повышаться.

Различные уровни ультема

Ultem — это универсальный материал, имеющий несколько сортов, каждый из которых предлагает различное сочетание качеств. В этом разделе мы обсудим распространенные степени ультема.

Ультем 1000

Ultem 1000 — самый известный сорт Ultem. Он обладает всеми вышеупомянутыми механическими и химическими характеристиками и имеет классический прозрачный янтарный оттенок. Однако на рынке он также доступен в разных цветах. Более того, у него есть и непрозрачные варианты.

Это также экономичный термопласт для механической обработки, обеспечивающий работоспособность при высоких температурах и огнестойкость.

Кроме того, Ultem 1000 — это очень универсальный материал, который используется для изготовления электронных корпусов, компонентов салона автомобилей и авиации с низкой и средней нагрузкой, предметов домашнего обихода и пищевой промышленности.

Ультем 2100

Ultem 2100 — это вариант стандартного материала Ultem, на 10% наполненный стекловолокном. Добавление стекловолокна повышает его механическую прочность и жесткость, что является хорошим улучшением для применений с высокой интенсивностью. Кроме того, его химические свойства и общая обрабатываемость находятся на одном уровне с другими стандартными марками ультема.

Жесткость и химическая стойкость Ultem делают его идеальным материалом для жесткой упаковки, запасных частей для автомобилей и погрузочно-разгрузочных работ с электроникой.

Ультем 2300

Ultem 2300 – наиболее известная среди стеклонаполненных марок ultem. Благодаря 30% составу стекловолокна он обладает невероятной прочностью, жесткостью и стабильностью размеров, а также высокой термической стабильностью.

В результате, как правило, это лучший выбор дизайнеров, когда они хотят использовать превосходные химические свойства Ultem, но требуют дополнительного повышения механических свойств.

Ультем 4000

Ultem 4000 — это высокопроизводительная марка Ultem с наполнителями из стекловолокна, ПТФЭ и графитового порошка. Эти дополнительные соединения значительно улучшают его износостойкость за счет снижения коэффициента трения. Они действуют как внутренняя смазка.

Его основные области применения включают корпуса электронных устройств, предметы личного пользования и промышленность по производству напитков благодаря его гладким и износостойким свойствам.

Проблемы и советы по обработке Ultem

Ultem обладает хорошей обрабатываемостью, поэтому его несложно обрабатывать, как металлы. Однако его нелегко обрабатывать из-за специфических проблем обработки, таких как термическое размягчение и растрескивание под напряжением. Поэтому станочники дали несколько советов по поводу проблем, с которыми они сталкиваются при обработке Ultem.

Отжиг для снятия стресса

Отжиг — это процесс термообработки, при котором заготовку выдерживают при определенной температуре в течение определенного времени для снятия внутренних напряжений. Это процесс предварительной обработки, который значительно повышает обрабатываемость.

Его аморфная природа делает его склонным к растрескиванию под напряжением во время механической обработки, что на сегодняшний день является наиболее распространенной проблемой при обработке на станках с ЧПУ. Благодаря хорошо сбалансированному циклу отжига риск растрескивания можно снизить до управляемого уровня.

Охлаждающая жидкость для предотвращения растрескивания

Термическая стабильность является ключевым свойством Ultem, но при рискованных операциях она по-прежнему требует применения охлаждающей/смазочной жидкости. Более того, армированные стекловолокном варианты, такие как Ultem 2100 и Ultem 2300, имеют немного меньшую термическую стабильность, чем стандартные марки Ultem, поэтому рекомендуется использовать охлаждающую жидкость.

В зависимости от операции машинисты могут выбирать между туманом и затопленным охлаждением. Например, при сверлении требуется обильная подача СОЖ, чтобы предотвратить растрескивание.

Острые и твердые режущие инструменты

Одной из вещей, отрицательно влияющих на конечную обрабатываемость, являются ее свойства износостойкости. Если геометрия и материал инструмента не оптимизированы, режущая кромка инструментов затупляется.

С точки зрения материала, быстрорежущая сталь (HSS) является достаточно хорошим материалом для стандартных Ultem, таких как Ultem 1000. Однако более прочные режущие инструменты с ЧПУ, такие как твердосплавные сплавы, могут быть более подходящими для вариантов со стекловолокном, таких как Ultem 2300.

Управление чипами

Ultem производит длинные, волокнистые чипсы. Это может быть проблематичным при отсутствии соответствующих мер по управлению чипами. Обычно время от времени прокачивают охлаждающую жидкость или создают вакуум.

Умеренные параметры резки

Хотя конечная обрабатываемость высока, она чувствительна к агрессивному резанию. Основными причинами этого являются его небольшая хрупкость и риск растрескивания. Высокие подачи и скорости могут привести к изломам/трещинам и высокому погонному теплу.

Следовательно, рекомендуется быть немного консервативным и потратить некоторое время на оптимизацию параметров резки, чтобы избежать проблем с качеством.

Параметры отделки поверхности деталей Ultem, обработанных механической обработкой

Существуют различные варианты обработки поверхности деталей Ultem с ЧПУ, поскольку они обладают высокой стабильностью размеров. В сочетании с гладкой поверхностью он становится жизнеспособной легкой заменой малопрочных металлических деталей. Основные варианты отделки поверхности:

Обработано

Обработка на станках с ЧПУ Ultem позволяет добиться очень тонкой обработки поверхности до ± 1 мкм. Для большинства применений этого более чем достаточно, и деталь не требует каких-либо дополнительных процедур отделки, за исключением некоторой шлифовки/опиливания.

Дробеструйная обработка

Наиболее распространенной и стандартной обработкой поверхности деталей, обработанных ультемом, является пескоструйная очистка. Механики могут добиться идеальной отделки поверхности с помощью автоматических операций. Благодаря использованию различных сортов шлифовальных материалов конечный результат получается довольно хорошим для деталей средней шероховатости.

Акробатика

Галтовка — это процесс, при котором деталь Ultem помещается во вращающуюся вибрационную камеру вместе с другими средами, такими как керамические частицы. Станок некоторое время «переваливает» деталь, в течение которого частицы выравнивают поверхность, сглаживая выступы. Для конечных деталей, как правило, используются более твердые материалы, такие как керамика, из-за их высокой твердости.

PEEK и Ultem Machining:в чем разница?

Ultem и PEEK очень похожи по своим свойствам материала. Следовательно, они также имеют схожие характеристики обрабатываемости. Пожалуй, самая большая разница между ними — цена:PEEK значительно дороже Ultem.

В целом PEEK немного лучше, чем ultem, с точки зрения прочности на разрыв, ударопрочности и устойчивости к высоким температурам. Поэтому обработка PEEK немного сложнее и энергозатратнее, чем Ultem. Его более высокие характеристики трения и износа вызывают более высокий износ инструмента и температуру резания.

Следовательно, оба этих материала по-прежнему очень похожи друг на друга с точки зрения обрабатываемости. Для обоих случаев принимаются одинаковые меры предосторожности:отжиг, выбор инструмента с острыми кромками и охлаждение. Однако PEEK, будучи немного более прочным, часто требует большего ухода.

Например, инструмент HSS подходит для низкопрочных марок Ultem, таких как Ultem 1000, но для PEEK эксперты всегда рекомендуют использовать твердосплавные или даже алмазные инструменты. Точно так же PEEK во всех случаях требует лучшего охлаждения, тогда как ultem можно обрабатывать без охлаждения потоком.

Применение обработанных деталей Ultem

Обработка Ultem с ЧПУ имеет широкий спектр промышленного применения, от прецизионной аэрокосмической промышленности до бытовой техники. Вот некоторые из его основных применений:

• Полупроводниковое оборудование
• Шайбы, уплотнения
• Медицинское оборудование
• Электронные разъемы и корпуса
• Компоненты салона самолета

Нужны детали Ultem, обработанные на станке с ЧПУ?

В WayKen мы предлагаем услуги по обработке пластика с ЧПУ, специализируясь на деталях Ultem, обработанных на станках с ЧПУ. Наши универсальные возможности обработки на станках с ЧПУ и приверженность качеству делают нас надежным партнером в поставке обработанных пластиковых прототипов и деталей.

Мы также понимаем важность технологии обработки и времени выполнения заказов, когда речь идет о различных проектах. Наш эффективный рабочий процесс и управление проектами обеспечивают своевременную доставку, не затрагивая обрабатываемые детали. В то же время Wayken стремится предоставлять экономически эффективные решения, а наши конкурентоспособные цены гарантируют, что мы сможем удовлетворить ваши конкретные требования к обработке Ultem.

Заключение

Ultem — это высокоэффективный термопласт с рядом полезных свойств, включая высокую прочность, термическую и химическую стабильность и, что наиболее важно, обрабатываемость. Благодаря многочисленным сортам ультема, он является идеальным выбором для различных промышленных и коммерческих применений.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли Ultem обрабатывать?

При использовании инструментов с очень острыми краями, соответствующем охлаждении и параметрах от низких до средних, Ultem представляет собой легко обрабатываемый материал, не создающий серьезных проблем.

Чем Ultem отличается от PEEK?

Ultem и PEEK — сопоставимые материалы. Хотя PEEK немного прочнее и долговечнее, Ultem более экономичен и не сильно ухудшает свойства материала. Ultem также легче обрабатывать, чем PEEK.

Каковы преимущества Ultem?

Ultem обладает многочисленными полезными свойствами материала. К ним относятся высокая прочность, ударопрочность и твердость. Более того, он термически и химически стабилен, сохраняя свои свойства материала и форму при высоких температурах, а также при воздействии таких соединений, как кислоты, спирты, жиры и масла.