Как избежать усадки и деформации при литье под давлением PEEK: Советы экспертов

Полиэфирэфиркетон (PEEK) является одним из наиболее востребованных высокотемпературных термопластов из-за своего уникального сочетания механической прочности, химической стойкости и высокой термостойкости. Благодаря этим характеристикам, PEEK широко применяется в отраслях, таких как аэрокосмическая, медицинская и автомобильная промышленность. Однако, несмотря на все его плюсы, литье PEEK под давлением является технологическим вызовом. Одной из ключевых проблем при использовании материала PEEK является усадка и деформация деталей после процесса литья. В данном блоге мы рассмотрим способы минимизации усадки и деформации для обеспечения высокого качества готовой продукции.

Усадка и деформация: суть проблемы

Усадка и деформация представляют собой две основные проблемы, возникающие в ходе литья под давлением материала PEEK. Эти недостатки могут значительно сказаться на точности размеров и качестве поверхности изделий.
Усадка – это уменьшение объема материала при его охлаждении после литья. Усадка может привести к искажению формы детали, нарушению геометрии и отклонению от заданных размеров.
Деформация происходит при неравномерном охлаждении частей изделия, что вызывает внутренние напряжения в материале. Это может вызвать искривление формы и понижение точности.
Для предотвращения данных проблем необходимо учитывать ряд ключевых факторов на всех этапах процесса литья под давлением.

Основные факторы, влияющие на усадку и деформацию PEEK

1.Температура плавления
Одним из основных факторов, воздействующих на качество литья под давлением PEEK, является температура плавления. PEEK обладает высокой температурой плавления – около 343°C, и для эффективной обработки требуется поддерживать плавление в диапазоне 360-400°C. В случае недостаточно высокой температуры материал может не полностью расплавиться, что приведет к недоливу и дальнейшей деформации изделия. С другой стороны, избыточно высокая температура может привести к термическому разложению полимера, что также отразится на свойствах конечного изделия.

2.Температура пресс-формы
Температура пресс-формы имеет существенное воздействие на усадку и деформацию изделия. PEEK требует более высокой температуры пресс-формы по сравнению с другими термопластами, и рекомендуемая температура находится в пределах 160-200°C. Если температура пресс-формы недостаточно высока, то будет неравномерное охлаждение материала, что может вызвать появление внутренних напряжений и деформацию изделия. Поддержание стабильной и равномерной температуры пресс-формы является ключевым для минимизации вероятности появления дефектов.

3.Давление впрыска
Давление впрыска является важным фактором в процессе литья под давлением PEEK. Из-за высокой вязкости этого материала требуется применять высокое давление впрыска (примерно от 1000 до 2000 бар). Низкое давление может привести к неполному заполнению формы, что может привести к проблемам с размерной точностью и усадкой. Тем не менее, излишнее давление может привести к перегрузке материала и возникновению трещин и дефектов.

4.Скорость впрыска
Необходимо правильно настроить скорость впрыска для обеспечения равномерного распределения материала в пресс-форме. Если скорость впрыска слишком низкая, материал может не заполнить форму должным образом, что приведет к недоливу и искажению изделия. С другой стороны, излишне высокая скорость впрыска может вызвать турбулентное движение материала, что может привести к образованию воздушных пузырей и дефектов поверхности. Оптимальная скорость впрыска помогает предотвратить неравномерное охлаждение и деформацию изделия.

5.Время охлаждения
Время охлаждения PEEK значительно увеличено из-за его низкой теплопроводности, что отличает его от других термопластов. Важно корректно настроить время охлаждения, чтобы предотвратить деформацию. Если процесс охлаждения происходит слишком быстро, внешние слои материала могут стать твердыми, в то время как внутренность останется в жидком состоянии. Это приводит к неравномерному распределению напряжений, что в свою очередь приводит к деформации и искривлению изделия. Оптимизация времени охлаждения поможет избежать указанных проблем и обеспечить стабильные размеры изделия.

Практические советы по предотвращению усадки и деформации:

1.Использование пресс-форм с высоким качеством термоконтроля
Для сокращения усадки и деформации важно применять пресс-формы с эффективной системой термоконтроля. Температура пресс-формы должна быть равномерной по всей ее поверхности, чтобы обеспечить однородное распределение тепла. Пресс-формы с интегрированной системой охлаждения или нагрева обеспечат равномерное охлаждение материала, что поможет избежать внутренних напряжений. Оптимизация структуры пресс-формы

2. Оптимизация конструкции пресс-формы

Структура пресс-формы также имеет значительное значение для предотвращения деформации изделия. Равномерное распределение материала внутри формы и минимизация перепадов толщины стенок помогают уменьшить вероятность деформации. Чем более равномерной будет геометрия изделия, тем легче будет контролировать его охлаждение, что уменьшит вероятность деформации.

3.Выбор оптимальных параметров процесса
Каждое производство уникально, и параметры процесса должны быть настроены с учетом конкретной геометрии изделия и характеристик оборудования. Проведение испытаний и проверок для настройки температуры плавления, давления и времени охлаждения – важный этап для оптимизации процесса. Регулярный мониторинг показателей процесса также способствует поддержанию постоянного качества продукции.

4.Подробная сушка материала
PEEK имеет тенденцию к поглощению влаги, что может отрицательно повлиять на процесс литья под давлением. Влага способствует образованию пор, недоливов и, как следствие, дефектов и искажений изделия. Перед началом литья необходимо тщательно высушить материал. Рекомендуемая температура для процесса сушки составляет примерно 150°C в течение 3-4 часов. Контроль за давлением удержания

5.Давление удержания

Давление удержания- это давление, которое применяется после заполнения формы, чтобы компенсировать усадку материала при его охлаждении. Продолжительный контроль давления удержания способен сократить усадку и предотвратить появление дефектов. Если не обеспечивается достаточное давление удержания, возможны проблемы с размерной стабильностью изделия.

Особенности работы с PEEK: Сравнение с другими материалами.

PEEK обладает рядом преимуществ перед другими инженерными термопластами, такими как PPS и PEI, однако требует более строгого контроля процесса обработки.

–Температура плавления PEEK выше, чем у большинства других материалов, что обеспечивает повышенную устойчивость к термическим воздействиям, но требует более точного контроля температуры.

–Химическая стойкость PEEK превосходит большинство других пластиков, что делает его идеальным для применения в агрессивных средах. Это также требует использования специального оборудования, устойчивого к воздействию агрессивных веществ.

–Механическая прочность PEEK выше, чем у многих других термопластов, что делает его идеальным для работы в условиях высоких нагрузок, но при этом требует более тщательного контроля за процессом охлаждения.

Литье под давлением PEEK — это сложный процесс, требующий высокой квалификации и применения специализированного оборудования. Для снижения рисков усадки и деформации необходимо контролировать все этапы процесса, начиная с подготовки материала и заканчивая финальной обработкой изделия.

Следуя рекомендациям по оптимизации параметров процесса, выбору оборудования и правильной конструкции пресс-формы, можно значительно снизить вероятность возникновения дефектов и обеспечить высокое качество продукции. PEEK – это материал с выдающимися характеристиками, и его правильная обработка открывает широкие возможности для применения в высокотехнологичных отраслях.