ЧПУ обработка Ultem (PEI): понимание марок и механической обработки

Ultem — высокопроизводительный пластиковый материал с отличными механическими и химическими свойствами. Это полезный материал для высокозначимых отраслей, таких как авиация, автомобилестроение, электроника и транспорт. Механическая обработка — одна из основных производственных технологий для производства из Ultem.

В этой статье мы сосредоточимся на ЧПУ обработке Ultem. Мы объясним, что такое Ultem, различные марки Ultem и механическую обработку Ultem.

Что такое Ultem?

Начнем с простого вопроса: что именно такое Ultem? Полиэтеримид (PEI, торговая марка: Ultem) — пластиковый материал с прозрачным, янтарно-цветным внешним видом и широким спектром желательных материальных свойств.

Среди своей семьи высокопроизводительных термопластических полимеров он относится к более прочным и вязким, способным сохранять свои характеристики в экстремальных условиях. Для сравнения, он довольно похож на популярный термопласт PEEK (полиэтеркетон).

Материальные свойства Ultem

Существует множество материальных свойств Ultem, чтобы понять, что делает его превосходным и уникальным среди термопластов, особенно с точки зрения механической обработки.

Тепловая стабильность

Ultem — отличный материал для высокотемпературных приложений. Он обладает замечательной тепловой стабильностью, позволяя сохранять свои материальные свойства при повышенных температурах свыше 200°C. Более того, он также сохраняет свою жесткость при высоких температурах, сопротивляясь деформациям.

Химическая стойкость

Отличная химическая стойкость — одно из самых привлекательных свойств Ultem. Он выделяется среди аморфных термопластов, имея более высокую способность сопротивляться химическим реакциям с соединениями вроде кислот, масел, жиров, спиртов и т.д.

Кроме того, он также хорошо устоит к коррозионному растрескиванию при контакте с различными химическими соединениями. Эта характеристика помогает при ЧПУ обработке Ultem, так как большинство охлаждающих жидкостей/смазок являются водными растворами таких соединений.

Механическая прочность

Ultem обладает сильным набором механических свойств, делающих его очень полезным в высокопрочных приложениях. Прежде всего, это прочный материал с предельной прочностью на разрыв 110 Мпа. Он также имеет высокую изгибную и ударную прочность.

Кроме того, это твердый термопласт. С внушительной твердостью по Rockwell M 109, он может сопротивляться абразивному износу и поверхностному износу.

Электрическая изоляция

Ultem — отличный электрический изолятор, обладающий высокой диэлектрической прочностью. Это в сочетании с его уникальным внешним видом представляет отличную возможность для конструкторов электрических продуктов. Он служит идеальным выбором материала для изготовления адаптеров, зажимов и корпусов для электрических схем.

Размерная стабильность

Размерная стабильность Ultem связана с его механическими и тепловыми свойствами. Благодаря высокой жесткости и твердости, продукты, изготовленные обработкой Ultem, очень точны. Кроме того, его высокая тепловая стабильность не только предотвращает чрезмерные деформации при обработке, но и сохраняет размерную стабильность при высоких температурах.

Низкая горючесть

Ultem также обладает невероятной огнестойкостью. Он соответствует спецификации UL94 V-0 по горючести. Кроме того, он выделяет очень малые количества нетоксичного дыма.

Это отличные качества для высокотемпературной эксплуатации, особенно при обработке Ultem, где температуры имеют тенденцию быть высокими.

Различные марки Ultem

Ultem — универсальный материал с несколькими марками, каждая из которых предлагает разное сочетание качеств. В этом разделе мы обсудим распространенные марки Ultem.

Ultem 1000

Ultem 1000 — самая известная марка Ultem. Она предлагает все вышеупомянутые механические и химические характеристики и имеет классический прозрачный янтарный оттенок. Однако она также доступна в разных цветах на рынке. Более того, у нее также есть непрозрачные варианты.

Она также является экономичным термопластом для приложений обработки, предлагая работоспособность при высоких температурах и огнезадерживающие свойства.

Кроме того, Ultem 1000 — очень универсальный материал, используемый для электронных корпусов, автомобильных и авиационных внутренних компонентов низкой и средней нагрузки, бытовых предметов и сред производства пищевых продуктов.

Ultem 2100

Ultem 2100 — вариант стандартного материала Ultem, заполненный 10% стекловолокном. Добавление стекловолокна улучшает его механическую прочность и жесткость, что является хорошим улучшением для высоконапряженных приложений. Также его химические свойства и общая механическая обработка на уровне других стандартных марок Ultem.

Жесткость и химическая стойкость Ultem делают его идеальным материалом для жесткой упаковки, автомобильных запчастей и целей обработки электронных материалов.

Ultem 2300

Ultem 2300 — самая известная среди марок Ultem, заполненных стекловолокном. С 30% содержанием стекловолокна, она обладает невероятной прочностью, жесткостью и размерной стабильностью, наряду с высокой тепловой стабильностью.

В результате, она обычно является первичным выбором конструкторов, когда они хотят использовать превосходные химические свойства Ultem, но требуют дополнительного усиления механических свойств.

Ultem 4000

Ultem 4000 — высокопроизводительная марка Ultem с наполнителями из стекловолокна, PTFE и графитовых порошков. Эти дополнительные соединения значительно улучшают ее износостойкость за счет снижения коэффициента трения. Они действуют как внутренняя смазка.

Ее основные применения включают корпуса электронных устройств, предметы личного использования и напиточную промышленность, благодаря своим гладким, износостойким возможностям.

Вызовы и советы по обработке Ultem

Ultem имеет хорошую механическую обработку, поэтому его не трудно обрабатывать, как металлы. Однако его не очень легко обрабатывать из-за специфических проблем обработки, таких как термическое размягчение и напряженное растрескивание. Поэтому операторы ЧПУ придумали несколько советов для вызовов, с которыми они сталкиваются при обработке Ultem.

Отжиг для снятия напряжений

Отжиг — термический процесс обработки, при котором заготовка держатся при определенных температурах в течение определенного времени для снятия внутренних напряжений. Это предварительный процесс обработки, который значительно улучшает механическую обработку Ultem.

Его аморфная природа делает его склонным к напряженному растрескиванию при обработке, что является наиболее распространенным вызовом в ЧПУ обработке Ultem. С хорошо сбалансированным циклом отжига риски растрескивания можно снизить до управляемых уровней.

Охлаждающая жидкость для предотвращения растрескивания

Тепловая стабильность — ключевое свойство Ultem, но ему все равно требуется применение охлаждающей жидкости/смазки в рискованных операциях. Более того, стекловолокно-усиленные варианты вроде Ultem 2100 и Ultem 2300 имеют слегка меньшую тепловую стабильность, чем стандартные марки Ultem, поэтому охлаждающая жидкость рекомендуется.

В зависимости от операции, операторы могут выбирать между мист-охлаждением и флуд-охлаждением. Сверление, например, требует обильного снабжения охлаждающей жидкостью для предотвращения растрескивания.

Острые, твердые режущие инструменты

Одна из вещей, негативно влияющих на механическую обработку Ultem, — его износостойкость. Он затупляет режущий край инструментов, если геометрия и материал инструмента не оптимизированы.

С точки зрения материала, высокоскоростная сталь (HSS) — достаточно хороший материал для стандартного Ultem вроде Ultem 1000. Однако более твердые режущие инструменты ЧПУ вроде твердого сплава могут быть более подходящи для стекловолокно-усиленных вариантов вроде Ultem 2300.

Управление стружкой

Ultem производит длинные, нитевидные стружки. Они могут быть проблематичны в отсутствии соответствующих мер управления стружкой. Обычно флуд-охлаждение или вакуумное всасывание время от времени решают проблему.

Умеренные параметры резания

Хотя механическая обработка Ultem высока, она чувствительна к агрессивному режущему действию. Основные причины — ее легкая ломкость и риски растрескивания. Высокие подачи и скорости могут привести к переломам/растрескиваниям и высокому тепловому вводу.

Следовательно, рекомендация — быть немного консервативным и потратить время на оптимизацию параметров резания для избежания проблем с качеством.

Варианты поверхностной отделки для деталей из Ultem

Существуют различные варианты поверхностной обработки для деталей ЧПУ из Ultem, потому что он обладает отличной размерной стабильностью. В сочетании с гладкой поверхностью он становится жизнеспособной легкой заменой деталей из низкопрочных металлов. Его основные варианты поверхностной отделки включают:

Как после обработки

ЧПУ обработка Ultem способна достигать очень тонких чистовых поверхностей до ± 1 мкм. Для большинства приложений этого более чем достаточно, и деталь не требует никаких дополнительных процедур отделки, кроме некоторой шлифовки/наточки.

Пескоструйная обработка

Самый распространенный и стандартный метод поверхностной обработки деталей из Ultem — пескоструйная обработка. Операторы могут достичь тонкой поверхностной отделки автоматическими операциями. С различными классами абразивных материалов конечный результат довольно хорош для деталей средней шероховатости.

Барабанная обработка

Барабанная обработка — процесс, при котором деталь из Ultem помещается внутрь вращающейся вибрационной камеры вместе с другими средами, такими как керамические частицы. Машина «барабанит» деталь некоторое время, в течение которого частицы сглаживают поверхность, выпрямляя выступления. Для деталей из Ultem обычно используются более твердые среды, как керамика, из-за их высокой твердости.

ЧПУ обработка PEEK против Ultem: в чем различия?

Ultem и PEEK очень похожи по своим материальным свойствам. Следовательно, они также имеют похожие характеристики механической обработки. Возможно, самое явное различие между ними — цена: PEEK значительно дороже Ultem.

В общем, PEEK немного лучше Ultem в плане предельной прочности на разрыв, ударной стойкости и высокотемпературной стойкости. Поэтому PEEK немного труднее и более энергозатратно обрабатывать, чем Ultem. Его более высокое трение и износостойкость вызывают больший износ инструмента и температуры резания.

Следовательно, оба этих материала все еще очень похожи друг на друга в плане механической обработки. Те же меры предосторожности принимаются для обоих: отжиг, выбор инструментов с острым краем и охлаждение. Однако PEEK, будучи немного более твердым, часто требует больше заботы.

Например, инструменты из HSS подходят для низкопрочных марок Ultem вроде Ultem 1000, но для PEEK эксперты всегда рекомендуют использовать твердый сплав или даже алмазные инструменты. Аналогично, PEEK требует лучшего охлаждения во всех случаях, в то время как Ultem можно обрабатывать без флуд-охлаждения.

Применение механически обработанных деталей из Ultem

ЧПУ обработка Ultem имеет широкий спектр промышленных применений, от точной авиации до бытовых приборов. Некоторые из ее основных применений:

• Оборудование для полупроводников
• Шайбы, уплотнения
• Медицинское оборудование
• Электронные соединители и корпуса
• Внутренние компоненты самолетов

Нужны детали из Ultem, обработанные по ЧПУ?

В WayKen мы предлагаем услуги ЧПУ обработки пластиков со специализацией на деталях из Ultem, обработанных по ЧПУ. Наши полноцикловые возможности ЧПУ обработки и приверженность качеству делают нас надежным партнером для доставки механически обработанных пластиковых прототипов и деталей.

Мы также понимаем важность технологий обработки и сроков выполнения для различных проектов. Наш эффективный рабочий процесс и управление проектами обеспечивают своевременную доставку без влияния на механически обработанные детали. В то же время Wayken стремится предоставлять экономичные решения, и наша конкурентоспособная цена обеспечивает выполнение ваших специфических требований к обработке Ultem.

Заключение

Ultem — высокопроизводительный термопласт с рядом благоприятных свойств, включая высокую прочность, тепловую и химическую стабильность и, что наиболее важно, механическую обработку. Благодаря многочисленным маркам Ultem, он является идеальным выбором для различных промышленных и коммерческих приложений.

Часто задаваемые вопросы

Поддается ли Ultem механической обработке?

Пока используются очень острые режущие инструменты, соответствующее охлаждение и низкие-умеренные параметры, Ultem — легко обрабатываемый материал, не создающий серьезных вызовов.

Как Ultem сравнивается с PEEK?

Ultem и PEEK — сопоставимые материалы. Хотя PEEK немного более прочный и долговечный, Ultem более экономичен без значительного компромисса в материальных свойствах. Ultem также легче обрабатывать, чем PEEK.

Каковы преимущества Ultem?

Ultem имеет многочисленные полезные материальные свойства. Эти включают высокую прочность, ударную стойкость и твердость. Более того, он термически и химически стабилен, сохраняя свои материальные свойства и форму при высоких температурах, а также при воздействии соединений вроде кислот, спиртов, жиров и масел.