مواد خود را بشناسید: Polyetheretherketone PEEK
PEEK برای اولین بار در سال 1978 – نسبتاً اخیراً با استانداردهای تولید – به عنوان یک ماده مقاوم در برابر دمای بالا برای عایق کاری کابل تصور شد. در طی 50 سال گذشته، PEEK به یکی از پرکاربردترین مواد برای کاربردهای با کارایی بالا تبدیل شده است.
در واقع، PEEK یکی از متداول ترین پلی آریل اترکتون ها یا PEEK برای تولید در مقیاس بزرگ است. برای استفاده حداکثری از این ماده همه کاره و سازگار، مهندسان و تیم های محصول باید خود را با خواص، ویژگی ها و محدودیت های PEEK آشنا کنند.
PEEK چیست
PEEK پلیمری است که توسط پلیمریزاسیون مرحله ای ایجاد می شود که در آن زنجیره پلیمری با هر مرحله پلیمریزاسیون دو برابر می شود. این ماده دارای مقاومت الکتریکی باورنکردنی همراه با مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خستگی است. PEEK همچنین در برابر خزش مقاوم است، به این معنی که شکل خود را در محیط های سخت و دماهای بالا و زمانی که تحت فشار مکانیکی قرار می گیرد حفظ می کند. علاوه بر سخت بودن، PEEK سبک وزن است و ساخت آن آسان است.
از آنجایی که PEEK از نظر فیزیکی سبک است و در عین حال در برابر مواد خورنده بسیار مقاوم است، برای انواع روش های تولید مناسب است. PEEK را می‌توان با استفاده از قالب‌گیری تزریقی یا ساخت افزودنی پردازش کرد، جایی که نقطه ذوب بالای آن امکان تغذیه و سرعت‌های سریع‌تر را فراهم می‌کند. PEEK همچنین می تواند از طریق ماشینکاری CNC تولید شود. در تمام روش‌های ساخت، PEEK تکرارپذیری و دقت جزء به جزء را ارائه می‌کند و می‌تواند قطعاتی با تلرانس‌های محدود تولید کند.
PEEK خالص و پر نشده به خودی خود کاملاً بادوام است، اما PEEK همچنین اغلب با الیاف کربن یا شیشه تقویت می شود تا کمتر شکننده شود. PEEK پر شده با شیشه سفتی بیشتری نسبت به PEEK پر نشده ارائه می دهد و اغلب در صنایع نفت و گاز برای جلوگیری از واکنش های ضعیف به بخار، مواد شیمیایی و دمای بالا استفاده می شود.
یکی از معایب PEEK پر از شیشه، تمایل آن به فرسوده شدن قطعات جفت است. PEEK پر از کربن استحکام فشاری را افزایش داده است که به طور چشمگیری نرخ انبساط آن را کاهش می دهد و از مقاومت در برابر سایش و قابلیت های حمل بار بهتر پشتیبانی می کند. PEEK پر از کربن همچنین دارای رسانایی حرارتی بیشتری است و طول عمر و عملکرد قطعه را افزایش می دهد.
خواص و مشخصات مکانیکی PEEK
PEEK به عنوان یک پلاستیک مقاوم در برابر حرارت بالا ساخته شد و فقط در دمای بسیار بالا ذوب می شود. PEEK همچنین دود بسیار کم و انتشار گازهای سمی را هنگام قرار گرفتن در معرض آتش آزاد می کند و خطرات را در نزدیکی شعله یا گرمای شدید کاهش می دهد. این باعث می شود PEEK یک انتخاب عالی برای روش های تولیدی باشد که نیاز به گرمایش و ذوب دارند، مانند قالب گیری تزریقی.
برخی از مشخصات مکانیکی دیگر برای PEEK خالص و پر نشده عبارتند از:
استحکام کششی: 14000 psi
مدول کشش: 590000 psi
جذب آب: 0.50 درصد در 24 ساعت
نقطه ذوب: 343 درجه سانتی گراد (نزدیک به 650 درجه فارنهایت)
درجه اشتعال پذیری :UL 94 V-0ضخامت 0.059 اینچ
PEEK همچنین بسیار مقاوم در برابر مواد شیمیایی و مقاوم در برابر سایش است و می تواند شکل خود را در طول قرار گرفتن مداوم در معرض آب داغ یا بخار حفظ کند. PEEK همچنین در برابر تخریب زیستی مقاوم است و می تواند در شرایط طبیعی شدید مانند محیط های شدید و دما زنده بماند.
ملاحظات کلیدی برای تولید با PEEK
PEEK یک ماده بسیار سازگار است، اما برای اطمینان از بهترین نتایج باید چند ملاحظات مهندسی را در نظر داشت. به عنوان مثال، اگرچه PEEK بسیار مقاوم در برابر حرارت است، گرما را به خوبی دفع نمی کند و باید در حین ماشینکاری خنک شود تا از شکستگی یا تغییر شکل جلوگیری شود. این را می توان با استفاده از خنک کننده های مایع استاندارد به دست آورد، اما انجام این کار می تواند بر زیست سازگاری تأثیر بگذارد. در مواردی که محصولات PEEK نیاز به تماس مستقیم با انسان دارند، هوای تحت فشار جایگزین بهتری برای خنک کردن PEEK است.
هنگام استفاده از PEEK دمای قالب 160 تا 190 درجه سانتیگراد (320 درجه فارنهایت تا 374 درجه فارنهایت) توصیه می شود، زیرا این به به حداقل رساندن تاب برداشتن و تبلور بهینه کمک می کند. هنگام استفاده از PEEK برای تولید افزودنی، دمای نازل چاپ باید 360 درجه سانتیگراد تا 400 درجه سانتیگراد (680 درجه فارنهایت تا 752 درجه فارنهایت) با بستر گرم 120 درجه سانتیگراد (248 درجه فارنهایت) باشد.
ملاحظات دیگر عبارتند از:
_ ازدیاد طول کمتر: از آنجایی که PEEK نسبت به سایر پلاستیک ها کشش کمتری دارد، اگر عمیقاً در آن سوراخ کنید، می تواند ترک بخورد. برای به حداقل رساندن ترک های حرارتی و سایر آسیب های ناشی از تنش داخلی، اغلب نیاز به جابجایی ویژه است.
_ حساسیت به ترک خوردگی: هنگام استفاده از PEEK، بازپخت نیز لازم است. این فرآیند به کاهش احتمال ترک‌های سطح تنشی و تغییر شکل، که PEEK در حین ماشینکاری مستعد آن است، کمک می‌کند. بسته به اینکه چقدر PEEK ماشین کاری می شود، چندین مرحله بازپخت ممکن است لازم باشد.
_ انتخاب ابزار: اغلب می‌توانید PEEK را با ابزارهای برش کاربید سیلیکون ماشینکاری کنید. ابزارهای الماسی ممکن است هنگام استفاده از PEEK پر از کربن یا هنگام تلاش برای دستیابی به تلورانس های سخت مورد نیاز باشد. همچنین مطمئن شوید که ابزارهای برش شما قبلاً روی فلزات استفاده نشده است تا از آلودگی جلوگیری شود.
برنامه های محبوب PEEK
سه صنعت اصلی وجود دارد که از اجزای PEEK استفاده می کنند – بخش صنعتی، بخش مراقبت های بهداشتی و صنعت غذا و نوشیدنی.
کاربردهای صنعتی
PEEK درجه صنعتی ذاتاً خالص است و از پایداری مکانیکی و شیمیایی بالایی پشتیبانی می کند. این امر آلودگی را به حداقل می رساند و تلاش های ایمنی را برای کاربردهای شیمیایی و انرژی و همچنین برای قطعات در صنایع خودروسازی، هوافضا و الکترونیک به حداکثر می رساند. وقتی صحبت از چرخ‌ها و پمپ‌های صنعتی به میان می‌آید، PEEK حتی می‌تواند از فلزات مانند فولاد ضد زنگ بهتر عمل کند.
کاربردهای پزشکی
PEEK می تواند اجزایی برای صنعت مراقبت های بهداشتی مانند دستگاه های ارتوپدی و دستگاه های همجوشی ستون فقرات ایجاد کند. PEEK همچنین می تواند برای ایمپلنت های دندانی، کلاه های شفابخش و موارد دیگر در صورت تولید با روش های زیست سازگار استفاده شود.
