Quando si tratta di lavorazione di materie plastiche ad alte prestazioni, le persone generalmente pensano alla lavorazione CNC di PEEK (Polyether Ether Ketone) e alla lavorazione CNC di PEI. Nell'articolo precedente, abbiamo parlato di Lavorazione CNC PEEKL'articolo di oggi parla principalmente della lavorazione CNC PEI (Ultem). PEI (Ultem) è un termoplastico ad alte prestazioni con elevata resistenza meccanica, elevata rigidità e buona lavorabilità, che lo rendono il materiale di lavorazione preferito per numerose applicazioni industriali.
Che cosa è PEI (Ultem)?
PEI è un'abbreviazione di polieterimmide, noto anche come Ultem. È un polimero termoplastico caratterizzato dalle sue prestazioni ultraelevate, grazie alla sua resistenza, stabilità termica e capacità di resistere a un'ampia gamma di sostanze chimiche. Tra i settori che utilizzano Ultem rientrano l'aerospaziale, l'automotive, l'elettronica e i dispositivi medici. Ultem è anche progettato tramite CNC, grazie alle sue eccellenti proprietà meccaniche e alla capacità di creare strutture complesse.
Proprietà dell'Ultem
Resistenza alla trazione
L'Ultem è noto per avere un'elevata resistenza alla trazione, che si aggira intorno ai 110 MPa. Ciò consente alle parti in Ultem di mantenere l'integrità strutturale pur subendo gli effetti della gravità, oltre a mantenere la resistenza alla flessione e all'impatto abilitate.
Stabilità termica
L'Ultem ha un'elevata espandibilità termica, essendo in grado di resistere a temperature di circa 217 gradi Celsius. Insieme alla rigidità, questo assicura che l'Ultem rimanga intatto in modo affidabile sotto l'esposizione ad alte temperature.
Resistenza chimica
La resistenza di Ultem ad acidi, basi e solventi organici subisce una forte resistenza. Questa caratteristica consente alle parti in Ultem di resistere ad ambienti difficili senza subire degradazione.
stabilità dimensionale
La capacità dell'Ultem di mantenere la forma anche in caso di utilizzo a lungo termine e di rapide variazioni di temperatura è nota come stabilità dimensionale.
Resistenza al fuoco e trasparenza
La trasparenza dell'Ultem è combinata con le sue capacità autoestinguenti. Può essere utilizzato dove sono richieste proprietà ignifughe e dove è necessaria la trasparenza ottica.
Quali sono i gradi dell'Ultem?
Motore RPT 2100 LF
Ultem RPT 2100 LF è un grado di Ultem a basso attrito progettato per applicazioni che richiedono usura ridotta e lubrificazione migliorata. Grazie alla sua maggiore durata, è ideale per parti lavorate che operano in condizioni di scorrimento o movimento, come cuscinetti o ingranaggi.
Ultime 1000
Ultem 1000 è un grado standard di Ultem che offre elevata resistenza e stabilità termica. È spesso utilizzato in ambito aerospaziale ed elettronico.
Ultime 2100
Ultem 2100 ha una maggiore resistenza agli urti rispetto a Ultem 1000, rendendolo adatto ad applicazioni che richiedono durevolezza in condizioni di stress elevato.
Ultime 2300
Ultem 2300 è un grado rinforzato di Ultem che combina proprietà meccaniche migliorate e alta resistenza con un'eccellente resistenza al calore. Viene spesso utilizzato in applicazioni industriali più esigenti in cui le parti sono esposte a stress meccanico e alte temperature.
Ultime 4000
Ultem 4000 è un grado trasparente di Ultem che contiene fibre di vetro, PTFE e riempitivi in polvere di grafite per aumentarne la resistenza all'usura e fungere da lubrificante interno. È adatto per alloggiamenti di apparecchiature elettroniche e accessori personali.
Confronto delle proprietà dei gradi Ultem
Proprietà | Motore RPT 2100 LF | Ultime 1000 | Ultime 2100 | Ultime 2300 | Ultime 4000 |
Resistenza alla trazione, snervamento (MPa) | 110-120 MPa | 90-100 MPa | 95-105 MPa | 95-105 MPa | 95-105 MPa |
Allungamento a rottura (%) | 5-10% | 6-10% | 5-8% | 5-8% | 6-10% |
Durezza (Rockwell M) | 120-130 | 120-130 | 120-130 | 120-130 | 120-130 |
Temperatura di deflessione termica (°C) | 205 ° C | 217 ° C | 215 ° C | 215 ° C | 215 ° C |
Temperatura di transizione vetrosa (°C) | 200 ° C | 217 ° C | 216 ° C | 217 ° C | 217 ° C |
Quali sono i metodi per la lavorazione CNC del PEI (Ultem)?
Segatura PEI
La segatura del PEI (Ultem) è l'azione di tagliare grandi fogli o blocchi di materiale in pezzi più piccoli e più utilizzabili. In genere, si impiega una lama in carburo ad alta velocità per ottenere tagli puliti. La segatura come metodo si rivela utile quando si tratta di preparare il materiale Ultem per altre operazioni di lavorazione, tuttavia, è necessario prestare attenzione alla gestione del calore durante l'operazione di taglio in modo che il materiale non si deteriori.
Perforazione PEI
La foratura del PEI richiede un'attenzione meticolosa alla velocità di taglio e alle velocità di avanzamento per evitare di fondere il materiale. È fondamentale utilizzare punte da trapano affilate e di alta qualità realizzate in cobalto o carburo per produrre fori puliti senza eccessivo riscaldamento. Inoltre, vengono utilizzati refrigeranti o getti d'aria per mantenere temperature più basse nella zona di foratura e impedire che si verifichino crepe.
Fresatura PEI
Quando si fresa PEI, è necessario utilizzare metodi di lavorazione complessi per creare caratteristiche come contorni, tasche e scanalature. Sia la resistenza che la stabilità termica del materiale richiedono velocità di fresatura precise e frese di alta qualità. È importante utilizzare sistemi di raffreddamento per evitare il surriscaldamento delle macchine CNC e gli utensili da taglio devono essere cambiati spesso per mantenere la precisione e la finitura superficiale liscia.
Tornitura PEI
Quando si gira il PEI, il materiale deve essere ruotato su un tornio e quindi si usa un utensile da taglio per eliminare il materiale. Data la durezza e la resistenza all'usura dell'Ultem, si usano utensili in carburo. Per ottenere una finitura liscia e impedire il surriscaldamento del materiale, si devono usare utensili affilati e basse velocità di taglio.
Problemi chiave e tecniche efficaci nella lavorazione CNC Ultem
Problemi chiave nella lavorazione CNC Ultem:
1.Generazione di calore
Il materiale Ultem ha un punto di fusione elevato e tende ad accumulare calore durante la lavorazione, il che può causare dilatazione termica, deformazione o addirittura fusione del materiale.
2. Qualità della superficie
Poiché l'Ultem tende a fondersi o scheggiarsi se non viene lavorato correttamente, è difficile ottenere una finitura superficiale liscia.
3. Usura degli utensili
La natura abrasiva dell'Ultem può accelerare l'usura degli utensili, soprattutto se si utilizzano velocità di taglio o utensili inadeguati.
4.Fragilità
Nonostante la sua resistenza, l'Ultem può risultare piuttosto fragile, soprattutto in sezioni sottili o sottoposte a elevate forze di taglio, il che può portare a crepe o rotture.
5. Controllo del chip
L'Ultem produce trucioli lunghi e appiccicosi che, se non opportunamente controllati, possono intasare gli utensili da taglio o le macchine.
6.Stabilità dimensionale
La sensibilità del materiale al calore può comprometterne la precisione dimensionale se il raffreddamento non viene gestito correttamente.
Tecniche efficaci per la lavorazione CNC Ultem
1. Selezione corretta degli strumenti
Utilizzare utensili affilati in carburo o rivestiti di diamante per ridurre l'attrito e l'usura degli utensili. Questi materiali possono gestire la natura abrasiva dell'Ultem meglio dell'acciaio rapido standard (HSS).
2. Velocità di taglio e avanzamenti
Utilizzare velocità di taglio inferiori per ridurre al minimo l'accumulo di calore, ma mantenere velocità di avanzamento medio-alte. Le velocità di taglio tipiche variano tra 1,000 e 3,000 giri/min con velocità di avanzamento da 0.005 a 0.020 pollici per dente.
3. Raffreddamento e lubrificazione
Utilizzare raffreddamento ad aria o una leggera nebbia di refrigerante per dissipare efficacemente il calore. Evitare un uso eccessivo di refrigerante, poiché l'Ultem è un termoplastico che può assorbire l'umidità, il che può causare instabilità dimensionale.
4. Gestione dei chip
Utilizzare una geometria utensile adeguata con un angolo di spoglia elevato e rompitrucioli ottimizzati per aiutare a gestire i trucioli lunghi e sottili prodotti da Ultem. Le frese a elica elevata promuovono un'efficace evacuazione dei trucioli.
5. Ricottura dopo la lavorazione
Per alleviare le tensioni residue indotte dalla lavorazione, si può prendere in considerazione la ricottura delle parti in Ultem dopo la lavorazione. Un tipico processo di ricottura prevede il riscaldamento del materiale a circa 300°F - 400°F (150°C - 200°C) per diverse ore, seguito da un lento raffreddamento.
Industrie che utilizzano parti lavorate in Ultem
Aeronautico
- Interni degli aeromobili (pannelli, staffe)
- Alloggiamenti elettrici
- Componenti strutturali (supporti, morsetti)
- Dispositivi medicali
Automotive
- Parti del sistema di alimentazione (iniettori di carburante)
- Componenti dei freni (alloggiamenti dei freni)
- Connettori elettrici
- Elettronica
Dispositivi medicali
- Strumenti chirurgici
- Dispositivi diagnostici
- Componenti impiantabili (impianti dentali, alloggiamenti per pacemaker)
Elettronica
- Connettori
- Circuiti stampati
- Isolatori
Difesa
- Involucri protettivi (alloggiamenti per apparecchiature)
- Componenti di munizioni (sistemi di guida)
- Attrezzatura per le comunicazioni
Beni di Consumo
- Elettrodomestici da cucina (parti di frullatori, involucri di elettrodomestici)
- Attrezzatura sportiva (parti di bici, caschi)
- Elettronica domestica (computer, telecomandi)
Quali sono le differenze tra la lavorazione PEEK e quella Ultem?
Caratteristica | PEEK (polietereterchetone) | Ultem (polieterimmide) |
Stabilità termica | Maggiore resistenza al calore (Tg ~ 143°C) | Resistenza al calore moderato (Tg ~ 217°C) |
Resistenza chimica | Ottima resistenza a un'ampia gamma di prodotti chimici | Buona resistenza chimica, ma non forte come il PEEK |
Forza | Elevatissima resistenza alla trazione e rigidità | Elevata resistenza, ma leggermente inferiore al PEEK |
lavorabilità | Più facile da lavorare, ma sono necessarie velocità di avanzamento più lente | Leggermente più difficile da lavorare, richiede più cura |
assorbimento dell'umidità | Assorbimento di umidità molto basso | Basso assorbimento di umidità |
Isolamento elettrico | Eccellenti proprietà di isolamento elettrico | Buone proprietà di isolamento elettrico |
Costo | Generalmente più costoso | Leggermente più conveniente del PEEK |
Applicazioni | Aerospaziale, dispositivi medici, automotive, elettronica | Aerospaziale, dispositivi medici, automotive, elettronica |
Finitura di superficie | Può ottenere facilmente finiture superficiali lisce | Potrebbe essere necessario più sforzo per finiture lisce |
Peso | Leggermente più pesante dell'Ultem | Più leggero del PEEK |
Parti lavorate CNC Ultem personalizzate presso EASIAHOME
L'Ultem è un termoplastico ad alte prestazioni che offre lavorabilità, elevata resistenza, stabilità termica e chimica. In EASIAHOME siamo specializzati nella fornitura di parti in Ultem lavorate a CNC personalizzate di alta qualità, studiate per soddisfare i requisiti specifici di settori quali aerospaziale, dispositivi medici, automobilistico, elettronica e altro ancora.
D: PEI e Ultem sono la stessa cosa?
R: Sì, PEI (polieterimmide) e Ultem sono essenzialmente lo stesso materiale. Ultem è il marchio del PEI, prodotto da SABIC. Entrambi i termini sono usati in modo intercambiabile per riferirsi allo stesso termoplastico ad alte prestazioni noto per la sua stabilità termica, resistenza e resistenza chimica.
D: Quali finiture superficiali sono disponibili per i pezzi lavorati in Ultem?
A: Le parti Ultem lavorate a CNC possono ottenere una varietà di finiture superficiali a seconda dell'applicazione. Le opzioni comuni includono: finitura lavorata, finitura levigata o lucidata, sabbiata, ecc.
D: Quali tipi di macchine CNC sono più adatte alla lavorazione del PEI (Ultem)?
A: Le macchine CNC con mandrini ad alta velocità, configurazioni rigide e sistemi di raffreddamento sono le più adatte per la lavorazione del PEI. Le macchine comuni includono fresatrici CNC, torni e trapani dotati di utensili rivestiti in carburo o diamante.
D: I componenti in PEI (Ultem) possono essere lavorati con tolleranze ristrette?
R: Sì, con tecniche di lavorazione e attrezzature adeguate, il PEI può raggiungere tolleranze strette. Ciò lo rende adatto per applicazioni che richiedono elevata precisione, come dispositivi medici e componenti aerospaziali.
D: La lavorazione del PEI (Ultem) richiede raffreddamento o lubrificazione?
R: Sì, spesso sono necessari refrigeranti o getti d'aria per dissipare il calore durante la lavorazione. Ciò impedisce che il materiale si ammorbidisca o si fonda e garantisce una finitura più pulita.
