Mecanizado de PEEK: Guía de plásticos para el mecanizado de PEEK

Los plásticos resistentes como el PEEK mecanizado son excelentes alternativas a los metales durante la fabricación de piezas, especialmente cuando se necesita reducir el peso de dicha pieza. El termoplástico PEEK posee propiedades únicas que lo convierten en una buena elección para la fabricación de piezas para diferentes industrias.

Este artículo proporciona información detallada sobre el mecanizado de plástico PEEK, explorando sus propiedades, tipos, ventajas y limitaciones. También incluimos consejos fundamentales que todos los mecanizadores deben seguir al mecanizar PEEK para garantizar una fabricación de plástico satisfactoria. Siga leyendo.

¿Qué es el plástico de mecanizado PEEK?

PEEK, que significa polietercetona, es un termoplástico incoloro, orgánico y apto para ingeniería. El polímero pertenece a una clase de polímeros plásticos semicristalinos denominados poliarletercetona (PAEK). Es una resina de alto rendimiento, que posee una resistencia y una estabilidad dimensional considerables incluso en condiciones duras. El PEEK tiene un punto de fusión de 343 grados Celsius (649 grados Fahrenheit), lo que le confiere la capacidad de soportar condiciones de alta temperatura.

En comparación con muchos otros polímeros industriales, el mecanizado de PEEK es caro, pero es el plástico preferido para diversas aplicaciones industriales. Esto se debe a su alta resistencia mecánica y química, que lo hace resistente a condiciones de desgaste, choque, abrasivos, calor, etc. Por lo tanto, el PEEK es adecuado para su uso en condiciones ambientales extremas.

Propiedades del PEEK

Ya hemos abordado brevemente algunas de las propiedades generales de los plásticos PEEK para mecanizado. Sin embargo, en esta sección abordaremos con más detalle las propiedades de este polímero.

Resistencia térmica

El PEEK tiene una alta resistencia al vidrio de hasta 143℃ (289 grados Fahrenheit), lo que indica su alta resistencia térmica. Por tanto, este plástico mantiene su integridad estructural incluso tras la exposición a altas temperaturas.

Además, como ya se ha mencionado, el punto de fusión del PEEK es superior a 300 grados Celsius, lo que sugiere que el plástico es bastante viable a temperaturas superiores a 200 grados. Por lo tanto, el PEEK es un material fiable para piezas y componentes expuestos a condiciones de alta temperatura.

Excelentes propiedades mecánicas

En comparación con otros polímeros y resinas plásticas, el PEEK posee una excelente resistencia a la fatiga. Presenta una resistencia mecánica y a la tracción considerable, que oscila entre 90 y 160 MPa, y una elasticidad impresionante. En general, las propiedades mecánicas del PEEK destacan sobre las de otros polímeros similares, lo que lo convierte en una elección habitual para el mecanizado y otras aplicaciones industriales.

Resistencia química y a la corrosión

El mecanizado de PEEK presenta una excelente resistencia a diversos agentes químicos, como ácidos minerales concentrados, bases, hidrocarburos y disolventes orgánicos. La inercia química de este polímero es comparable a la de los metales.

Además, este polímero posee una considerable resistencia a la corrosión. De hecho, esta característica está más relacionada con los metales. Sin embargo, la composición química de este plástico le confiere unas propiedades químicas comparables a las del níquel y el acero.

Estabilidad dimensional

El PEEK es adecuado para su uso en condiciones extremas. Una de las razones es su gran estabilidad dimensional. El polímero tiene un bajo coeficiente de dilatación térmica y una alta resistencia al impacto, entre otras características, lo que hace que conserve su precisión dimensional en el proceso de mecanizado. Esto lo convierte en un material valioso para fabricar piezas para la industria aeroespacial y médica, donde una ligera desviación de las especificaciones de diseño puede ser perjudicial.

Maquinabilidad

Si ha seguido atentamente todas las propiedades que hemos comentado hasta ahora, estará de acuerdo en que el mecanizado del PEEK será todo un reto. La dureza, abrasividad y alto punto de fusión, entre otras características, hacen que el mecanizado de este plástico sea un poco difícil porque el PEEK provoca desgaste en las herramientas de corte.

Sin embargo, el PEEK, al igual que otros materiales difíciles como el titanio, los compuestos y el PPS, puede conseguir piezas de mecanizado preciso con la herramienta, la técnica y la experiencia adecuadas. Por tanto, al mecanizar PEEK, el operario debe conocer su mecanizabilidad para conseguir componentes mecanizados de alta calidad.

Tipos de polímeros PEEK para mecanizado 

Los polímeros de polietercetona están disponibles en dos grandes categorías, cuyas diferencias se adaptan a la aplicación específica del material.

PEEK de grado industrial

El PEEK de calidad industrial posee excelentes propiedades mecánicas. Tiene una alta resistencia a la tracción y al impacto, a la abrasión, a las llamas y a los choques, con un bajo coeficiente de fricción. Por lo tanto, debido a las buenas características mecánicas de este plástico, se utiliza comúnmente para fines industriales y de ingeniería - en consecuencia, el nombre de grado industrial PEEK mecanizado.

Además, algunos fabricantes de plásticos y polímeros incluso refuerzan el PEEK de calidad industrial con fibra de carbono para mejorar sus ya excelentes propiedades físicas y mecánicas. Dicho esto, este tipo de PEEK se utiliza en diversas industrias: automoción, electrónica, aeroespacial, química, alimentaria, etc.

PEEK de grado médico

Esta clase de mecanizado PEEK tiene propiedades mecánicas adaptadas para cumplir los estrictos requisitos de la industria médica, especialmente la biocompatibilidad según la norma ISO 10993. Es decir, son adecuados para fabricar piezas que entran en contacto con el cuerpo y los tejidos humanos sin causar daños. Además, también poseen buenas características generales, como la resistencia química y la capacidad de soportar duras condiciones de esterilización.

Además, suelen ser radiotransparentes, es decir, invisibles bajo rayos X, TAC o IRM, lo que refuerza aún más su aplicación en implantes médicos, prótesis, instrumentos dentales, etc.

Ventajas del mecanizado de plástico PEEK

Al igual que otros materiales ideales para Mecanizado CNC de acero inoxidable operaciones, son muchas las ventajas del mecanizado de polímeros PEEK. Esta sección dividirá estas ventajas en dos categorías, la primera tratará sobre las ventajas reales de este material, mientras que la otra categoría tratará sobre los pros del proceso de mecanizado.

Beneficios materiales

• Excelente resistencia mecánica y química
• Resistente al desgaste
• Resistente al calor y a las llamas
• Baja absorción de humedad
• Resistente a la abrasión
• Resistencia térmica
• Biocompatibilidad
• Resistente a la degradación

Ventajas del mecanizado de PEEK

• Consigue una gran precisión y exactitud dimensional;
• Velocidad de fabricación y reproducibilidad extremas;
• El alto punto de fusión del PEEK permite velocidades de mecanizado y avances rápidos.

Limitaciones del mecanizado de plásticos PEEK

Debido a su increíble resistencia y tenacidad, entre otras propiedades mecánicas, el PEEK es una alternativa fiable a los metales en la fabricación de piezas. Sin embargo, ya hemos mencionado que el mecanizado de PEEK es relativamente complicado.

A continuación se exponen algunas de las limitaciones del mecanizado de este termoplástico.

• Requiere tratamiento térmico, a menudo recocido;
• Mala disipación del calor, con riesgo de acumulación excesiva de calor;
• El mecanizado CNC de PEEK requiere un manejo especial y experiencia por parte del mecanizador para lograr un proyecto exitoso;
• Una perforación excesiva o profunda puede provocar roturas o grietas.

Aplicaciones de los componentes PEEK mecanizados por CNC

Habiendo mencionado anteriormente que el material de mecanizado PEEK se presenta como variante de grado industrial o médico, las aplicaciones de cada variante son diferentes.

Aplicaciones industriales de PEEK

El mecanizado industrial de PEEK se utiliza en la fabricación de piezas, estructuras y componentes para diversas industrias, especialmente la aeroespacial y la del automóvil. A continuación se indican algunos de los componentes en cuya fabricación se utiliza este polímero.

• Rodillos y ruedas
• Rodamientos
• Lavadoras
• Anillos
• Juntas y colectores
• Bloques de equipos
• Cepillados
• Aislamiento de alambres y cables, etc.

PEEK de grado médico Aplicaciones

El PEEK de grado médico se utiliza para crear piezas para la industria médica y sanitaria. Algunos ejemplos de estos componentes son:

• Implantes biológicos
• Dispositivos ortopédicos y prótesis óseas
• Dispositivos de fusión espinal
• Instrumentos dentales
• Sistemas de administración de fármacos
• Dispositivos de tracción traumatológica, etc.

Consejos importantes para el mecanizado CNC de PEEK

El mecanizado de PEEK es a menudo un reto. De ahí la necesidad de seguir estos consejos cruciales para un mecanizado satisfactorio del plástico PEEK.

Recocer PEEK antes del mecanizado

El recocido es un proceso de tratamiento térmico que ayuda a aliviar la tensión en un material. Es uno de los consejos esenciales necesarios para un mecanizado de PEEK de alta calidad. El proceso consiste en calentar suavemente las barras o placas de PEEK hasta una temperatura de recocido predeterminada, a menudo en torno a la temperatura de transición vítrea. A continuación, se deja que el termoplástico permanezca a esa temperatura durante un tiempo antes de enfriarlo a temperatura ambiente; entonces, el polímero está listo para el mecanizado propiamente dicho.

A veces, el PEEK puede requerir varias etapas de recocido, sobre todo si el material va a ser sometido a largos periodos de mecanizado. Dicho esto, además de aliviar la tensión acumulada, el recocido aumenta las propiedades cristalinas del plástico, la estabilidad dimensional y reduce las posibilidades de agrietamiento y deformación durante el mecanizado. Mecanizado CNC de magnesio procesos.

Utilice las herramientas de mecanizado correctas

A pesar de ser plástico, los polímeros PEEK suelen ser muy duros, con una elevada resistencia a la tracción, y abrasivos para las herramientas de mecanizado habituales. Es decir, provocan el desgaste de estas fresas y eventuales daños. Por lo tanto, debe utilizar las herramientas adecuadas para el mecanizado de este plástico.

Por lo tanto, las herramientas de corte de metal duro son muy recomendables para el mecanizado de PEEK. Policristalino El diamante (PCD) es otra herramienta ideal para cortar PEEK, especialmente PEEK de calidad industrial reforzado con fibra de carbono, o en casos en los que las especificaciones de diseño exigen una precisión extrema.

Refrigeración y lubricación

El termoplástico PEEK tiene una conductividad térmica relativamente baja, es decir, disipa mal el calor. Esto aumenta el riesgo de que se acumule un calor excesivo que provoque alabeos, distorsiones o reblandecimiento del material. Por lo tanto, los mecanizadores deben adoptar medidas de refrigeración eficaces al mecanizar el plástico.

Podría utilizar un agente refrigerante ideal, como un refrigerante típico a base de petróleo, para garantizar que el material conserve un rango de amperaje óptimo por debajo de la temperatura de transición vítrea para un mecanizado más eficaz.

Por otra parte, dado que el mecanizado de PEEK tiende a provocar el desgaste de las herramientas de corte, la lubricación también es eficaz para prevenir o reducir las posibilidades de desgaste de las herramientas.

Mecanizado de PEEK frente a Delrin: ¿En qué se diferencian?

Delrin comparte propiedades físicas y químicas similares con el mecanizado de PEEK. Ambos termoplásticos son buenas alternativas al metal por su increíble resistencia y durabilidad para diferentes aplicaciones. Sin embargo, Mecanizado de delrin es relativamente más fácil que el PEEK.

A continuación se exponen algunas de las diferencias entre ellos.

• Herramientas: Mientras que para el mecanizado de Delrin puede utilizar herramientas de corte de máquinas CNC estándar, para cortar PEEK debe utilizar fresas más especializadas, como las de metal duro.
• Disipación del calor durante el mecanizado: Debido a la composición estructural del PEEK, es más probable que se produzcan incrustaciones durante el mecanizado que en el caso del Delrin. Por lo tanto, la lubricación y la refrigeración son más importantes en el mecanizado de PEEK que en el de Delrin.
• Aplicaciones: Ambos polímeros termoplásticos tienen amplias aplicaciones. Sin embargo, el PEEK es preferible para componentes o fabricaciones expuestos a condiciones más extremas. Por otro lado, el Delrin es más adecuado para piezas que requieren un bajo coeficiente de fricción, como engranajes y cojinetes.
• Avance y velocidades de corte: Debido al mayor potencial de acumulación de calor, los mecanizadores deben respetar una velocidad de corte y un avance menores durante el mecanizado de PEEK. Sin embargo, se puede mecanizar Delrin a mayor velocidad.

Xcmachining: Su socio de confianza para el mecanizado de plásticos PEEK

Ya hemos establecido que el mecanizado de PEEK requiere maquinistas expertos. Entonces, ¿cuál es la mejor manera de lograr una fabricación satisfactoria con este polímero? La respuesta es asociarse con un servicio fiable para su proyecto: Xcmachining.

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Conclusión

El PEEK es un termoplástico muy versátil con amplias aplicaciones. Sin embargo, presenta algunos retos específicos, especialmente durante el mecanizado, a menudo debido a su resistencia a las altas temperaturas y a su abrasividad. Por lo tanto, el mecanizado de PEEK requiere maquinistas experimentados con conocimientos de las técnicas adecuadas para el mecanizado de este termoplástico.

Preguntas frecuentes

¿Qué grosor tiene el plástico PEEK?

El grosor del plástico PEEK varía en función de las especificaciones de diseño y otros factores. Sin embargo, las láminas de PEEK estándar varían entre 0,5 mm (0,02 pulgadas) y pueden llegar a tener un grosor de hasta 10 mm (0,4 pulgadas).

¿Cuáles son los retos de mecanizado asociados al PEEK?

Entre los factores que dificultan el mecanizado del PEEK se encuentran la mala disipación del calor durante el mecanizado y su abrasividad.

¿Cómo se compara el PEEK con el metal en cuanto a resistencia y peso?

Al ser un plástico, el PEEK es mucho más ligero que los metales. Sin embargo, debido a su composición química única, el PEEK posee una resistencia considerable, más significativa que la de los plásticos estándar. Por lo tanto, posee una excelente relación resistencia-peso, lo que lo hace muy beneficioso para diversas aplicaciones.