Жетілдірілген инженерлік материалдар саласында полиэти этоне (PEEK) полиэти этоне (PEEK) осы ерекше материалдан жасалған полимерлер мен озық өңделген бөлшектер ретінде, алдағы ерекше материалдан жасалған бөлшектер, олар сенімділік, беріктік және төтенше жағдайларға төзімділік деңгейі келісілмейді. Кәдімгі пластмассадан немесе басқа да инженерлік полимерлерден (мысалы, нейлон немесе ацеталь сияқты) PEEK, термиялық тұрақтылықтың, химиялық тұрақтылықтың, механикалық беріктіктің, механикалық беріктік пен биологиялық тұрақтылыққа ие. Бұл өңделген бөлшектерді аэроғарыш, автомобиль, медициналық, мұнай және газ және электроника секторларында қолдануға өте ыңғайлы, онда компоненттер жоғары температуралар, қатал химикаттар, ауыр жүк, ауыр жүктер немесе стерильді орталармен қамтамасыз етілуі керек. Дәлдікке ұшыраған аэроғарыштық бекіткіштерден бастап медициналық импланттарға дейін, өңделген бөлшектерде өңделген бөлшектер күрделі ғылымдар мен өнеркәсіптік сұраныс арасындағы алшақтық, дәстүрлі металдар мен пластмассадан жасалған шешімдерді жеткізеді. Бұл кешенді нұсқаулық Peeek өңделген бөліктерінің барлық аспектілерін, өңдеудің бірегей қасиеттерінен бастап өндірістік техниканың, қолданбалы дизайн, сапаны бақылау, сапаны бақылау және болашақтағы тенденциялар, олардың не үшін өңделген өндірістік қосымшалар үшін таңдау материалдары екенін анықтайды.

　　1. Қуаттанған ғылым: Неліктен бұл жоғары сапалы полимер

　　Өңделген бөлшектердің артықшылығын түсіну үшін алдымен Peek Resin-дің өзіне тән қасиеттерін - бірегей молекулалық құрылымы бар, бұл ерекше өнімділік сипаттамалары бар бірегей молекулалық құрылыммен ажыратылған. 1980-жылдары дамыған VICTREX PLC, PIEK содан бері, содан бері жоғары сапалы полимерлер үшін алтын стандарт болды, өйткені кейбір талапшылдық орталарда функционалдылықты сақтау қабілеті арқасында алтын стандартқа айналды.

　　1.1 Peek Resin-дің негізгі қасиеттері: жоғары өнімді бөлшектердің негізі

　　Қуаттың молекулалық құрылымы қайталанатын эфир мен кетон топтарынан құралған, бұл оны инженерлік материалдарда ерекшелейтін қасиеттер жиынтығын береді:

　　1.1.1 Ерекше жылу тұрақтылығы

　　Peek жоғары температураға керемет төзімділікті, 260 ° C (500 ° F) дейін үздіксіз қызмет көрсету температурасы және еру еру нүктесі шамамен 343 ° C (650 ° F). Бұл қайта өңделген бөлшектер қарапайым пластмассалар еріген, викеткалармен немесе тозады, мысалы, авиациялық қозғалтқыштар, автомобиль шығаратын жүйелер немесе өндірістік пештер сияқты. Тіпті төтенше температурада да, оның механикалық күшін сақтайды.

　　Сонымен қатар, Peek-тің жалынға төзімділігі жақсы: ол өзін-өзі сөндіреді (UL94 v-0 стандарттарымен жиналыс) және өрт кезінде түтін мен улы газдардың төмен деңгейлері шығарылады. Бұл аэроғарышта, қоғамдық көліктерде және өрт қауіпсіздігі өте маңызды болатын басқа да қосымшаларды өңдейтін бөлшектерді жасайды.

　　1.1.2 Жоғары химиялық тұрақтылық

　　Peek қатты химикаттардың кең спектріне, соның ішінде қышқылдар, сілтілер, еріткіштер, майлар, майлар және отындар, тіпті жоғары температурада да төзімді. Металдардан (қайсысымен) немесе басқа пластмассалардан айырмашылығы (еріген немесе ісінген), Peeked Өңделген бөлшектері құрылымдық тұтастығын сақтайды:

　　50% дейін концентрация кезінде күшті қышқылдар (мысалы, күкірт қышқылы, сульфюр қышқылы, тұз қышқылы).

　　Қайта концентрация кезінде күшті сілтілер (мысалы, натрий гидроксиді) 30% дейін.

　　Органикалық еріткіштер (мысалы, ацетон, метанол, бензин, реактивті отын).

　　Өнеркәсіптік майлар мен майлау материалдары (мысалы, қозғалтқыш майы, гидравликалық сұйықтық).

　　Бұл химиялық тұрақтылық қайта өңделген бөлшектерді мұнай және газ бұрғылау жабдықтарында (шикі мұнай және бұрғылау ерітінділерінде), химиялық өңдеу қондырғыларына (коррозиялық реагенттерге ұшырайды), автомобильдермен (бензин мен этанол қоспаларымен) пайдалануға ыңғайлы.

　　1.1.3 Жоғары механикалық беріктік және беріктік

　　PEEK жоғары температуралы күш, қаттылық және соққыларға төзімді, тіпті жоғары температурада да, оны жоғары температурада, алюминий, болат немесе титан сияқты металдарға, алюминийге, титан сияқты көп балама жасайды. Негізгі механикалық қасиеттерге мыналар кіреді:

　　Созылу күші: бөлме температурасында 90-100 мжа (13000-14500 PSI) алюминиймен салыстырмалы.

　　Иілгіш модуль: 3,8-4,1 GPA (550,000-595,000 PSI), құрылымдық компоненттер үшін керемет қаттылықты қамтамасыз етеді.

　　Импактқа қарсы тұруға арналған: 8-12 кжжj / м²-дің әсер етілген әсері, кенеттен соққыларға немесе жүктемелерге төзімді.

　　Қамырға төзімділік: Peek-те үйкеліс коэффициенттері төмен (0,3-0,4 болаттан 0,3-0,4) және жоғары абразиялық төзімділік, әсіресе көміртек талшықтары немесе PTFE (политетрафальуэтилен) сияқты арматураланған материалдармен толтырылған. Бұл өңделген бөлшектерді майлау, беріліс және жылжымалы компоненттерге ыңғайлы етеді, олар ұзақ қызмет етуді қажет етпей, қажет етеді.

　　Сондай-ақ, Peek сонымен қатар шаршаудың тамаша кедергісін көрсетеді: ол сәтсіздіксіз қайталанатын циклдік жүктемелерге, аэроғарыштық бекіткіштер немесе тұрақты стресстен өткен автомобильдер сияқты компоненттерге арналған сыни қасиетке төтеп бере алады.

　　1.1.4 Биоқшаулау және зарарсыздандыру

　　Медициналық қосымшалар үшін Peek-тің биохомпативтері ойын ауыстырғыш болып табылады. Оны FDA (U.S. тамақ және дәрі-дәрмектерді басқару) және CE (us. тамақ және дәрі-дәрмектерді басқару) және CE (Confité Européenne), мысалы, имплантативті медициналық құрылғыларда қолдану үшін мақұлдайды, өйткені ол:

　　Иммундық реакцияны тудырмайды немесе тіндерді қабылдамаңыз.

　　Адам ағзасындағы деградацияға төзімді (сілтіленбеген токсиндер жоқ).

　　Барлық жалпы медициналық әдістерді, соның ішінде автоклавты (буды зарарсыздандыру), гамма сәулелену және этилен оксиді (это) стерилизациялау арқылы зарарсыздандыруға болады.

　　Бұл өңделген бөлшектерді ортопедиялық имплантанттарға (мысалы, омыртқа, омыртпақ, жамбас алмастыратын бөлшектер), стоматологиялық импланттарды және хирургиялық құралдарға, билік-хирургиялық құралдарға итермелейді.

　　1.1.5 Электр оқшаулау

　　Peek - бұл өте электр оқшаулағыш, оның көлемі> 10¹⁶ ω · · · · · · CM және диэлектрлік беріктің 25-30 кВ / мм-дің мөлшері. Ол өзінің оқшаулағыш қасиеттерін жоғары температурада және ылғалды ортада ұстап, жоғары температуралы коннекторлар, схемалар тақтасы компоненттері және электромобильдер (EV) аккумуляторлары сияқты өңделген бөлшектерді қолданады. Кейбір керамикалардан айырмашылығы (қайсысы сынғыш) немесе басқа пластмассалардан айырмашылығы (жоғары температурада оқшаулану қасиеттерін жоғалтады), палау электр өнімділігін механикалық беріктікпен үйлестіреді.

　　2. Өңделген бөлшектерге арналған өндірістік процестер: экстремалды орындау үшін дәл инженерия

　　Peek-тің ерекше қасиеттері - жоғары балқу, балқытылған мемлекетте жоғары тұтқырлық - жоғары сапалы бөлшектерді жасау үшін мамандандырылған өндірістік процестерді қажет етеді. Процесті таңдау бөлігінің күрделілігіне, көлеміне және тиімділікке байланысты. Төменде өңделген бөлшектерге арналған ең көп кездесетін өндіріс әдістері келтірілген:

　　2.1 Инъекциялық қалыптау: Күрделі бөлшектердің жоғары көлемді өндірісі

　　Инъекциялық қалыптау - бұл күрделі геометриялармен (мысалы, редукторлар, коннекторлар, медициналық компоненттер) жоғары көлемді өңделген бөлшектерді өндірудің ең көп қолданылатын процесі. Процесс мыналарды қамтиды:

　　Материалды дайындық: Ыдыс жуғыш (көбінесе түйіршік түрінде, кейде көміртек талшықтары немесе шыны талшық сияқты арматуралар) ылғалды кетіру үшін кептіріледі (Ылғалдылығы <0,02%, ал түпкілікті бөлшектегі көпіршіктің немесе крекингтің алдын алу үшін).

　　Балқу және инъекция: кептірілген шайыр 360-400 ° C (680-752 ° F) дейін жылытылатын инъекциялық қалыптау машинасына беріледі (680-752 ° F) - балқытылған балқытылған полимерді қалыптастыру. Содан кейін балқытылған қопсытқышты жоғары қысымды (100-200 MPA / 14,500-29000 PSI) дәл өңделген болаттан жасалған металл қуысына енгізеді.

　　Салқындату және азайту: Қуатты кристалдануға мүмкіндік беретін (248-356 ° F) дейін салқындатылады (248-356 ° F) (жартылай кристалды құрылым механикалық беріктік үшін өте маңызды). Бір рет салқындаған, көгеру ашылады, ал бөлігі таңдалады.

　　Пост-өңдеуден кейінгі: бөлшектер (артық материалды алып тастау), тазартуға, тазартуға (ішкі кернеулерді азайту және өлшемді тұрақтылықты азайту және өлшемді тұрақтылықты жақсарту) немесе қолданар алдында бетті әрлеу (мысалы,) әрлеу (мысалы,).

　　Инъекциялық қалыптау Peek өңделген бөлшектері үшін бірнеше артықшылықтарды ұсынады:

　　Жоғары дәлдік: қалыптар тығыз төзімділігі бар бөлшектерді (шағын бөлшектерге арналған ± 0,01 мм), аэроғарышқа немесе медициналық қосымшаларға өте маңызды бөлшектер шығарады.

　　Жоғары көлем: жаппай өндіріс үшін өте ыңғайлы (1000+ бөлшек), топтық сапасы бар.

　　Күрделі геометриялар: бөлшектерді, жіңішке қабырғалармен, жұқа қабырғалармен және басқа процестерге жету қиын.

　　Алайда, инъекциялық қалыптау ағаштан жасалған шығындарды қажет етеді (әсіресе болат қалыптар үшін), оны аз көлемді өндіріс үшін үнемді етеді.

　　2.2 CNC өңдеу: көлемі аз, жоғары дәлдік бөлшектері

　　Компьютердің сандық бақылауы (CNC) өңдеу - бұл аз көлемді өңдеу бөлшектері, прототиптер, прототиптер немесе күрделі геометриялары бар бөлшектер (мысалы, ірі құрылымдық компоненттер, жеке құрылымдық импланттар). Процесс қажетті пішінді құруға арналған қатты пішінді блоктан («Бос») материалды кетіру үшін компьютермен басқарылатын машиналарды (диірмендер, торлар, маршрутизаторлар) пайдаланады.

　　ҚОҚ ОПО-ның негізгі қадамдары:

　　Материалды таңдау: Қатты пештер (парақтарда қол жетімді) (парақтарда, өзектерде, өзектерде немесе блоктарда) бөлікті, толтырылған, толтырылған PEEK (көміртек талшықтары, шыны талшық, шыны талшық), жақсартылған күш үшін таңдалады.

　　Бағдарламалау: бөліктің кадрі (автоматтандырылған дизайн) моделі жасалды, және CAM (компьютерлік өндіріс) бағдарламалық жасақтама CNC құрылғысына арналған құралдар, жылдамдық құралдары, жылдамдықтар мен жемшөптерді анықтайды.

　　Өте өңдеу: Бланк CNC машинасының жұмысына орналасады, ал машина материалды кетіру үшін арнайы кесу құралдарын (жоғары жылдамдықты болат немесе карбид) пайдаланады. Peek High Sutting Point кесу жылдамдығын мұқият басқаруды қажет етеді (әдетте 50-150 м / мин) және қызып кетудің алдын алу үшін арналар (олар еріген, бұралуды немесе құралдар киюіне әкелуі мүмкін).

　　Аяқтау: өңделген бөлшектер десрадрленген (өткір жиектерді кетіру үшін), тазартылған және қалдық күйзелістерді азайту үшін тазартуға жатады.

　　CNC өңдеу Орташа өңделген бөлшектерге бірнеше артықшылықтар ұсынады:

　　Төмен шығындардан төмен шығындар: құрмалы құрал қажет емес, оны прототиптер үшін немесе кішігірім партиялар үшін идеал етеді (1-1000 бөлік).

　　Жоғары икемділік: дизайндағы өзгерістерге оңай бейімделген - CAD / CAM бағдарламасын жаңарту, қалыптарды өзгерту қажет емес.

　　Қатты толеранттар: толеранттылыққа төзімділік ± 0.005 мм, аэроғарыш датчиктері немесе медициналық аспаптар сияқты дәл компоненттерге жарамды.

　　CNC өңдеудің негізгі шектеуі - материалды қалдықтар - бұл бланкілердің 70% -ы күрделі бөліктер үшін алынып тасталуы мүмкін, бұл күрделі бөліктер үшін алынып тасталуы мүмкін, бұл оны жоғары көлемде инъекциялық қалыпқа қарағанда қымбатқа түсуі мүмкін.

　　2.3. Қоспамен өндіріс (3D басып шығару): Custom, күрделі прототиптер және бөлшектер

　　Қосымша өндіріс (AM), немесе 3D басып шығару, әдетте, өңделген бөліктер, әсіресе, аз көлемді компоненттер немесе күрделі ішкі құрылымдармен (медициналық импланттарға арналған, желдеткіш құрылымдар, жеңіл аэроғарыш компоненттері) өндірісі үшін революциялық процесс ретінде пайда болды. Peek-тің ең көп таралған процесі - бұл құрамдас флазмалық дайындық (FFF) (сонымен қатар тұндыру модельдеуі, FDM ретінде белгілі), бұл мыналарды қамтиды:

　　Материалды дайындау: Ыдыс-аяқты (диаметрі 1,75 мм немесе 2,85 мм немесе 2,85 мм) кептіріледі (диаметрі 2,85 мм немесе 2,85 мм).

　　3D Басып шығару: Сұхбат 3D принтерінің (360-400 ° C) дейін, ол еріген және қабатпен жылытылған қабатқа қабаттармен (120-180 ° C) орналастырылады. Принтер бөлікті құру үшін CAD құрылған моделіне сәйкес келеді, әр қабатты алдыңғыға байланыстыру арқылы.

　　Пост-өңдеуден кейінгі бөлшектер құрастырылған тақтайшадан алынып, тазартылған және емделуден өтуі мүмкін (кристалдық және механикалық күшті жақсарту), қолдауды алып тастау (егер бөлікті алшақтатса), немесе бетті әрлеу (мысалы, тегістеу, жылтырату).

　　Қоспаны өндіріс қаражат бөлшектері үшін бірегей артықшылықтарды ұсынады:

　　Дизайнға арналған бостандық: күрделі геометриялармен (мысалы, ішкі арналармен, ішкі арналарда, шұңқырлар, торлы каналдар) өндіре алады.

　　Теңшеу: бір-бірден бөлшектер немесе жеке құрамдас бөліктер үшін өте ыңғайлы, пациенттің анатомиясына бейімделген медициналық импланттар.

　　Жылдам прототиптеу: бірнеше аптадан (инъекциялық қалыптаумен) күндерге прототиптерді (инъекциялық қалыптаумен) құру уақытын азайтады, бұл өнімді жеделдету.

　　Алайда, 3D-принтерге арналған пештің бөлшектері инъекцияланған немесе өңделген бөліктерге қарағанда механикалық беріктікке ие (қабаттарға жабысатын мәселелерге байланысты) және мамандандырылған принтерлер (жоғары температура қабілетіне қабілетті) және артықшылықтарды өңдеуді қажет етеді.

　　2.4 Сығымдауды қалыптастыру: үлкен, қалың қабырғалы бөліктер

　　Сығымдауды қалыптау үлкен, қалың қабырғалы өңделген бөлшектерді (мысалы, өңдеу, өнеркәсіптік клапандар, үлкен берілістер, үлкен берілістер, үлкен редукторлар, үлкен редукторлар немесе құрылымдық компоненттер) өндіру үшін қолданылады. Процесс мыналарды қамтиды:

　　Материалды дайындау: Қуатты шайыр (көбінесе ұнтақ немесе түйіршікті түрінде) қыздырылған қалыптағы қуысына (180-220 ° C) орналастырылған.

　　Сығымдау және жылыту: қалыптар жабық, ал шайырға қысым (10-50 МПа / 1,450-7,250 PSI). Содан кейін қалып, содан кейін 360-400 ° C дейін қызады және оны емдейді.

　　Салқындату және азайту: қалыпта 120-180 ° C дейін салқындатылады, ал бөлігі таңдалады. Өңдеуден кейінгі өңдеу (қысқарту, тазарту) қажет болуы мүмкін.

　　Сығымдауды қалыптастыру үлкен бөліктер үшін үнемді және күшейту үшін жоғары деңгейге тиімді және жоғары деңгейге жетуге мүмкіндік береді (мысалы, көміртекті талшықты толтыру), бірақ инъекциялық қалыптауға қарағанда цикл уақыты және күрделі геометрияға жарамсыз.

　　3. Өңделген бөлшектердің түрлері: салалық қажеттіліктерге бейімделген

　　Қайта өңделген бөлшектер көптеген түрлерінде қол жетімді, олардың әрқайсысы белгілі бір салалардың ерекше талаптарын қанағаттандыруға арналған. Төменде қолданбалы сектор ұйымдастырылған ең ортақ категориялар:

　　3.1 Аэроғарыш және авиация Өңделген бөлшектер

　　Аэроғарыш индустриясы жеңіл, жоғары беріктігі және химиялық заттарға төзімді компоненттерді қажет етеді, бұл өте жақсы таңдау, өңделген бөлшектерді жақсы таңдау. Жалпы аэроғарыштық қосымшаларға мыналар кіреді:

　　Бекіткіштер: Бекіткіштер, жаңғақтар, жаңғақтар және жуғыштар металл бекіткіштерді авиациялық интерьерлерде (мысалы, салон панельдері, орындықтар) және қозғалтқыш бөліктеріне ауыстырады. Peek бекіткіштер салмағын азайтады (алюминиймен салыстырғанда 50% -ға дейін), ал температурада 260 ° C дейін.

　　Мойынтіректер мен бұтақтар: Peek Modings (көбінесе төмен үйкеліс үшін PTFE толтырылған) қондырғылар, қозғалтқыш жанкүйерлері және басқару жүйелерінде қолданылады. Олар майлаусыз жұмыс істейді (контурлық аэроғарышқа, онда майлаудың ағуы сәтсіздіктерге әкелуі мүмкін) және шаң, қоқыстардан және экстремалды температурадан асуға қарсы тұрыңыз.

　　Электрлік бөлшектер: Қуатын қосқыштар, изоляторлар және схема тақталарын қолдау Авионика жүйелерінде қолданылады (мысалы, навигация, байланыс құрылғыларында). Олар электр оқшаулауын жоғары температурада ұстап, реактивті отын мен гидравликалық сұйықтықтарға әсер етеді.

　　Құрылымдық компоненттер: композициялық бөліктер (көміртек талшығына толтырылған) қанаттар, моторлы кауиндер және ішкі панельдер сияқты жеңіл құрылымдық бөліктерде қолданылады. Бұл бөлшектер мықты-салмаққа қатысты коэффициенттерді ұсынады, әуе кемесінің отын шығынын азайтады.

　　Аэроғарыштың өңделген бөліктері қатаң салалық стандарттарға сәйкес келуі керек (мысалы, ASTM D4802, ASTM D4802, сапаны басқаруға арналған AS9100, AS9100), сенімділік пен қауіпсіздікті қамтамасыз ету.

　　3.2 Медициналық және денсаулық сақтау Өңделген бөлшектер

　　Peek-тің биологиялық қабілеттілігі, зарарсыздандыру және механикалық беріктік оны медициналық мақсаттағы бұйымдар үшін жетекші материал етеді. Жалпы медициналық қосымшаларға:

　　Ортопедиялық импланттар: омыртқаның омыртқалық торлары, хип-шыныаяқтар және тізе ауыстыру бөлшектері зақымдалған сүйек немесе бірлескен тіндерді ауыстыру үшін қолданылады. Қуаттың серпімділік модулі (3,8 GPA) адам сүйегіне ұқсас (2-30 GPA), стрессті қалпына келтіруді азайтады (сүйек жоғалтуға әкелуі мүмкін металл импланттары бар жалпы мәселе).

　　Стоматологиялық импланттар: Тіс тәждері, көпірлер және имплантацияны алып тастау биокомптуранға балама немесе металлға балама ұсынады. Олар жеңіл, эстетикалық (табиғи тістерге сәйкес келмейді), және шайнауға төзімді.

　　Хирургиялық аспаптар: Peek Forceps, қайшылар және ретверорлар минималды инвазивті операцияларда қолданылады. Олар жеңіл (хирург-шаршауды азайтады), зарарсыздандырылатын және медициналық дезинфекциялық заттардың коррозиясына төзімді.

　　Медициналық құрылғылар: Диагностикалық жабдыққа арналған қораптар (мысалы, градус, МРТ машиналары, ультрадыбыстық заттар) және хирургиялық роботтар стерилизация процестеріне төзімді және клиникалық ортадағы құрылымдық тұтастыққа төзімді.

　　Медициналық-қайта өңдеу бөлшектері қатаң реттеуші талаптарға сәйкес келуі керек (мысалы, FDA, FDA 21 CFR 820, ISO 13485) және биокомпативті және механикалық қойылымдарға қатаң сынақтан өтуі керек.