Usinage du PEEK : Guide des matières plastiques pour l'usinage du PEEK

Les plastiques résistants tels que le PEEK sont d'excellentes alternatives aux métaux lors de la fabrication de pièces, en particulier lorsqu'il s'agit de réduire le poids de la pièce. Le thermoplastique PEEK possède des propriétés uniques qui en font un bon choix pour la fabrication de pièces destinées à différentes industries.

Cet article fournit des informations détaillées sur l'usinage du plastique PEEK, en explorant ses propriétés, ses types, ses avantages et ses limites. Nous incluons également des conseils essentiels que tous les machinistes doivent respecter lors de l'usinage du PEEK afin de garantir une fabrication plastique réussie. Lisez la suite !

Qu'est-ce que le plastique d'usinage PEEK ?

Le PEEK, qui signifie polyéthercétone, est un thermoplastique incolore, organique, de qualité technique. Ce polymère appartient à une classe de polymères plastiques semi-cristallins appelés polyaryléthercétone (PAEK). Il s'agit d'une résine de haute performance, qui possède une résistance considérable et une grande stabilité dimensionnelle, même dans des conditions difficiles. Le PEEK a un point de fusion de 343 degrés Celsius (649 degrés Fahrenheit), ce qui lui permet de résister à des températures élevées.

Comparé à de nombreux autres polymères de qualité industrielle, l'usinage du PEEK est coûteux, mais c'est le plastique de prédilection pour diverses applications industrielles. Cela s'explique par sa grande résistance mécanique et chimique, qui le rend résistant aux conditions d'usure, aux chocs, aux abrasifs, à la chaleur, etc. Le PEEK peut donc être utilisé dans des conditions environnementales extrêmes.

Propriétés du PEEK

Nous avons déjà abordé brièvement certaines des propriétés générales des plastiques d'usinage PEEK. Toutefois, dans cette section, nous aborderons plus en détail les propriétés de ce polymère.

Résistance thermique

Le PEEK présente une résistance au verre élevée allant jusqu'à 143℃ (289 degrés Fahrenheit), ce qui indique sa grande résistance thermique. Par conséquent, ce plastique conserve son intégrité structurelle même en cas d'exposition à des températures élevées.

En outre, comme indiqué précédemment, le point de fusion du PEEK est supérieur à 300 degrés Celsius, ce qui suggère que le plastique est tout à fait viable à des températures supérieures à 200 degrés. Le PEEK est donc un matériau fiable pour les pièces et les composants exposés à des températures élevées.

Excellentes propriétés mécaniques

Comparé à d'autres polymères et résines plastiques, le PEEK possède une excellente résistance à la fatigue. Il présente une résistance mécanique et une résistance à la traction considérables, allant de 90 à 160 MPa, ainsi qu'une élasticité impressionnante. D'une manière générale, les propriétés mécaniques du PEEK se distinguent de celles d'autres polymères similaires, ce qui en fait un choix courant pour l'usinage et d'autres applications industrielles.

Résistance aux produits chimiques et à la corrosion

L'usinage du PEEK présente une excellente résistance à divers agents chimiques, notamment aux acides minéraux concentrés, aux bases, aux hydrocarbures et aux solvants organiques. L'inertie chimique de ce polymère est comparable à celle des métaux.

De plus, ce polymère possède une résistance considérable à la corrosion. En effet, cette caractéristique est plutôt liée aux métaux. Cependant, la composition chimique de ce plastique lui confère des propriétés chimiques comparables à celles du nickel et de l'acier.

Stabilité dimensionnelle

Le PEEK peut être utilisé dans des conditions extrêmes. Sa grande stabilité dimensionnelle en est l'une des raisons. Le polymère a un faible coefficient de dilatation thermique et une grande résistance aux chocs, entre autres caractéristiques, ce qui lui permet de conserver sa précision dimensionnelle au cours du processus d'usinage. Il s'agit donc d'un matériau précieux pour la fabrication de pièces destinées à l'industrie aérospatiale et médicale, où un léger écart par rapport aux spécifications de conception peut s'avérer préjudiciable.

Usinabilité

Si vous avez suivi attentivement toutes les propriétés dont nous avons parlé jusqu'à présent, vous conviendrez que l'usinage du PEEK est un défi. La ténacité, l'abrasivité et le point de fusion élevé, entre autres caractéristiques, rendent l'usinage de ce plastique un peu difficile car le PEEK provoque l'usure des outils de coupe.

Cependant, le PEEK, comme d'autres matériaux difficiles à usiner tels que le titane, les composites et le PPS, peut réaliser des pièces usinées précises avec l'outil, la technique et l'expertise appropriés. Par conséquent, lors de l'usinage du PEEK, le machiniste doit comprendre sa capacité d'usinage afin d'obtenir des composants usinés de haute qualité.

Types de polymères PEEK pour l'usinage 

Les polymères de polyéthercétone sont disponibles dans deux grandes catégories, dont les différences sont adaptées à l'application spécifique du matériau.

PEEK de qualité industrielle

Le PEEK de qualité industrielle possède d'excellentes propriétés mécaniques. Il présente une résistance élevée à la traction et aux chocs, une résistance à l'abrasion, aux flammes et aux chocs, ainsi qu'un faible coefficient de frottement. C'est pourquoi, en raison de ses bonnes caractéristiques mécaniques, ce plastique est couramment utilisé dans l'industrie et l'ingénierie - d'où le nom d'usinage du PEEK de qualité industrielle.

En outre, certains fabricants de plastiques et de polymères renforcent même le PEEK de qualité industrielle avec des fibres de carbone pour améliorer ses propriétés physiques et mécaniques déjà excellentes. Cela dit, ce type de PEEK est utilisé dans diverses industries : automobile, électronique, aérospatiale, chimique, alimentaire, etc.

PEEK de qualité médicale

Cette catégorie de PEEK usiné présente des propriétés mécaniques adaptées aux exigences strictes de l'industrie médicale, en particulier la biocompatibilité selon la norme ISO 10993. En d'autres termes, ils conviennent à la fabrication de pièces qui entrent en contact avec le corps et les tissus humains sans les endommager. En outre, ils possèdent également de bonnes caractéristiques générales, telles que la résistance aux produits chimiques et la capacité à supporter des conditions de stérilisation difficiles.

En outre, ils sont généralement radiotransparents, c'est-à-dire invisibles aux rayons X, au scanner ou à l'IRM, ce qui renforce encore leur application dans les implants médicaux, les prothèses, les instruments dentaires, etc.

Avantages de l'usinage du plastique PEEK

Comme d'autres matériaux idéaux pour les Usinage CNC de l'acier inoxydable Les opérations d'usinage des polymères PEEK présentent de nombreux avantages. Cette section divise ces avantages en deux catégories : la première traite des avantages réels de ce matériau, tandis que la seconde traite des avantages du processus d'usinage.

Avantages matériels

• Excellente résistance mécanique et chimique
• Résistant à l'usure
• Résistant à la chaleur et aux flammes
• Faible absorption d'humidité
• Résistant à l'abrasion
• Résistance thermique
• Biocompatibilité
• Résistant à la dégradation

Usinage du PEEK Avantages

• Permet d'obtenir une grande précision et une grande exactitude dimensionnelle ;
• Vitesse de fabrication et reproductibilité extrêmes ;
• Le point de fusion élevé du PEEK permet des vitesses d'usinage et des avances rapides.

Limites de l'usinage du plastique PEEK

En raison de son incroyable résistance et de sa ténacité, entre autres propriétés mécaniques, le PEEK est une alternative fiable aux métaux dans la fabrication de pièces. Cependant, nous avons déjà mentionné que l'usinage du PEEK est relativement difficile.

Voici quelques-unes des limites de l'usinage de ce thermoplastique.

• Il nécessite un traitement thermique, souvent un recuit ;
• Mauvaise dissipation de la chaleur, risquant de provoquer une accumulation excessive de chaleur ;
• L'usinage CNC du PEEK nécessite une manipulation et une expertise particulières de la part du machiniste afin de mener à bien le projet ;
• Un perçage excessif ou profond peut entraîner des cassures ou des fissures.

Applications des composants PEEK usinés CNC

Comme indiqué précédemment, le matériau d'usinage PEEK se présente sous la forme d'une variante de qualité industrielle ou médicale, les applications de chaque variante sont différentes.

Applications industrielles du PEEK

L'usinage du PEEK de qualité industrielle est utilisé pour fabriquer des pièces, des structures et des composants pour diverses industries, en particulier l'aérospatiale et l'automobile. Voici quelques-uns des composants que ce polymère permet de fabriquer.

• Rouleaux et roues
• Paliers
• Rondelles
• Anneaux
• Joints et collecteurs
• Blocs d'équipement
• Brossages
• Isolation des fils et des câbles, etc.

PEEK de qualité médicale Applications

Le PEEK de qualité médicale est utilisé pour créer des pièces destinées à l'industrie médicale et aux soins de santé. Voici quelques exemples de ces composants :

• Implants biologiques
• Dispositifs orthopédiques et prothèses osseuses
• Dispositifs de fusion vertébrale
• Instruments dentaires
• Systèmes d'administration de médicaments
• Dispositifs de traction pour traumatismes, etc.

Conseils importants pour l'usinage CNC du PEEK

L'usinabilité du PEEK est souvent difficile. D'où la nécessité de respecter les conseils suivants pour réussir l'usinage du plastique PEEK.

Recuit du PEEK avant usinage

Le recuit est un processus de traitement thermique qui permet de réduire les tensions dans un matériau. C'est l'une des étapes essentielles pour un usinage de haute qualité du PEEK. Le processus consiste à chauffer doucement des barres ou des plaques de PEEK jusqu'à une température de recuit prédéterminée, souvent proche de la température de transition vitreuse. Le thermoplastique est ensuite laissé à cette température pendant un certain temps avant d'être refroidi à la température ambiante, puis le polymère est prêt pour l'usinage proprement dit.

Parfois, le PEEK peut nécessiter plusieurs étapes de recuit, en particulier si le matériau doit subir de longues périodes d'usinage. Cela dit, en plus de soulager les tensions accumulées, le recuit augmente les propriétés cristallines du plastique, la stabilité dimensionnelle et réduit les risques de fissuration et de déformation au cours de l'usinage. Usinage CNC du magnésium processus.

Utiliser les bons outils d'usinage

Bien qu'il s'agisse d'un plastique, les polymères PEEK sont généralement très résistants à la traction et abrasifs pour les outils d'usinage ordinaires. En d'autres termes, ils provoquent l'usure de ces outils et leur endommagement éventuel. Il convient donc d'utiliser les outils appropriés pour l'usinage de ce plastique.

C'est pourquoi les outils de coupe en carbure sont fortement recommandés pour l'usinage du PEEK. Polycristallin Le diamant (PCD) est un autre outil idéal pour couper le PEEK, en particulier le PEEK de qualité industrielle renforcé avec de la fibre de carbone, ou dans les cas où les spécifications de conception exigent une précision extrême.

Refroidissement et lubrification

Le thermoplastique PEEK a une conductivité thermique relativement faible, c'est-à-dire qu'il dissipe mal la chaleur. Cela augmente le risque d'accumulation de chaleur excessive, entraînant le gauchissement, la déformation ou le ramollissement du matériau. Les machinistes doivent donc adopter des mesures de refroidissement efficaces lors de l'usinage du plastique.

Vous pouvez utiliser un agent de refroidissement idéal, tel qu'un liquide de refroidissement typique à base de pétrole, pour vous assurer que le matériau conserve une plage d'ampérage optimale en dessous de la température de transition vitreuse, pour un usinage plus efficace.

D'autre part, l'usinage du PEEK ayant tendance à provoquer l'usure des outils de coupe, la lubrification est également efficace pour prévenir ou réduire les risques d'usure des outils.

Usinage du PEEK par rapport au Delrin : Quelle est la différence ?

Le Delrin partage des propriétés physiques et chimiques similaires à celles du PEEK. Les deux thermoplastiques sont de bonnes alternatives au métal en raison de leur incroyable résistance et durabilité pour différentes applications. Cependant, les deux thermoplastiques sont de bonnes alternatives au métal, Usinage du Delrin est relativement plus facile que le PEEK.

Voici quelques-unes de leurs différences.

• Outillage: Alors que vous pouvez utiliser les outils de coupe standard des machines CNC pour l'usinage du Delrin, vous devez utiliser des outils de coupe plus spécialisés, comme le carbure, pour couper le PEEK.
• Dissipation de la chaleur pendant l'usinage: En raison de sa composition structurelle, le PEEK est plus susceptible de subir une accumulation pendant l'usinage que le Delrin. Par conséquent, la lubrification et le refroidissement sont plus cruciaux lors de l'usinage du PEEK que du Delrin.
• Applications: Les deux polymères thermoplastiques ont de vastes applications. Toutefois, le PEEK est préféré pour les composants ou les fabrications exposés à des conditions plus extrêmes. En revanche, le Delrin convient mieux aux pièces qui nécessitent un faible coefficient de frottement, comme les engrenages et les roulements.
• Vitesse d'avance et de coupe: En raison du risque plus élevé d'accumulation de chaleur, les machinistes doivent respecter une vitesse de coupe et une vitesse d'avance plus faibles lors de l'usinage du PEEK. Toutefois, il est possible d'usiner le Delrin à une vitesse plus élevée.

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Nous avons déjà établi que l'usinage du PEEK nécessite des machinistes compétents. Alors, quelle est la meilleure façon de réussir une fabrication avec ce polymère ? La réponse est de vous associer à un service fiable pour votre projet - Xcmachining !

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Conclusion

Le PEEK est un thermoplastique très polyvalent dont les applications sont nombreuses. Cependant, il présente certains défis spécifiques, notamment lors de l'usinage, souvent en raison de sa résistance aux températures élevées et de son caractère abrasif. C'est pourquoi l'usinage du PEEK nécessite des machinistes expérimentés connaissant les techniques appropriées pour l'usinage de ce thermoplastique.

FAQ

Quelle est l'épaisseur du plastique PEEK ?

L'épaisseur du plastique PEEK varie en fonction des spécifications de conception et d'autres facteurs. Toutefois, les feuilles de PEEK standard varient entre 0,5 mm (0,02 pouces) et 10 mm (0,4 pouces) d'épaisseur.

Quels sont les défis liés à l'usinage du PEEK ?

Les facteurs qui rendent l'usinabilité du PEEK difficile sont la mauvaise dissipation de la chaleur pendant l'usinage et son caractère abrasif.

Comment le PEEK se compare-t-il au métal en termes de résistance et de poids ?

En tant que plastique, le PEEK est nettement plus léger que les métaux. Cependant, en raison de sa composition chimique unique, le PEEK possède une résistance considérable, plus importante que celle des plastiques standard. Il présente donc un excellent rapport résistance/poids, ce qui le rend très utile pour diverses applications.