Trang chủ / Quy trình gia công
Quy trình gia công PEEK
PEEK được phay, tiện, khoan và tạo ren thế nào, dao và dung dịch nguội nào hợp với từng grade, bước ủ nằm ở đâu trong trình tự và dung sai nào là thực tế. Đây là cách làm điển hình ở các xưởng cắt PEEK hàng tuần, để bạn đọc được báo giá và viết bản vẽ khớp với nó.
Vì sao PEEK cần quy trình riêng
PEEK không khó cắt. Nó dễ bị cắt sai. Bốn tính chất vật liệu quyết định cách gá đặt nhiều hơn công suất máy. Số liệu là giá trị điển hình đã công bố cho PEEK không gia cường, đủ các grade nằm ở trang dữ liệu.
- Dẫn nhiệt kémKhoảng 0.25 W/m·K với PEEK không gia cường, cỡ một phần năm trăm nhôm. Nhiệt sinh ra khi cắt nằm lại ở vùng cắt, nên dao mòn hay phoi bị nhồi sẽ hiện ra thành bề mặt bóng nhựa và một chi tiết đã lớn lên trong lúc gia công.
- Giãn nở nhiệt lớnKhoảng 45 tới 50 µm/m·K với PEEK không gia cường dưới nhiệt độ thủy tinh hóa, gấp bốn lần thép. Một kích thước 100 mm lớn thêm khoảng 0.06 mm khi đi từ 20 lên 33 °C.
- Độ cứng vững thấpMô đun 3.5 tới 4 GPa với PEEK không gia cường, cỡ một phần năm mươi thép. Lực kẹp không để lại dấu trên nhôm vẫn ép một vách PEEK mỏng méo khỏi độ tròn.
- Ứng suất dưPhôi đùn và phôi ép nguội từ ngoài vào trong. Lấy vật liệu đi không đều sẽ giải phóng ứng suất đó và chi tiết dịch chuyển, có khi vài giờ sau mới thấy.
Nguyên công và feature chi tiết
Nguyên công nào làm ra feature PEEK nào, dung sai xưởng thường báo và PEEK thay đổi gì trong cách gá đặt. Giá trị điển hình, không phải cam kết. Xưởng báo giá cho hình học của bạn sẽ xác nhận điều họ giữ được.
| Nguyên công | Chi tiết điển hình | Dung sai điển hình | PEEK thay đổi gì |
|---|---|---|---|
| Phay CNC 3 trục | Manifold, lược cầm wafer, tấm cách điện, khối đồ gá | ±0.05 mm chung, ±0.025 mm cho feature nhỏ đã ủ | Dao hai hoặc ba rãnh để phoi có chỗ thoát. Đường tinh nhẹ, đỡ dưới các tiết diện mỏng. |
| Phay CNC 4 và 5 trục | Thân van, vỏ bơm, chi tiết thiết bị y tế phức tạp | Như trên | Ít lần gá hơn nghĩa là ít lần kẹp hơn trên một chi tiết dễ lún dưới lực kẹp. |
| Tiện CNC | Bạc lót, vòng làm kín, long đền chặn, đế van | ±0.05 mm trên đường kính, độ tròn ±0.03 mm sau khử ứng suất với vách mỏng | Phôi tròn chạy theo trục chi tiết. Kẹp nhẹ hoặc dùng collet, cắt tinh sau khi chi tiết đã nghỉ. |
| Tiện Swiss | Chốt nhỏ, thân connector, chi tiết thiết bị đo và y tế | Feature ngắn hơi dưới ±0.025 mm trong xưởng có kiểm soát nhiệt độ | Bạc dẫn đỡ chi tiết dài và mảnh. Đường kính nhỏ khuếch đại mọi ứng suất có trong phôi. |
| Khoan và doa | Đường dẫn lưu chất, lỗ bulông, lỗ chính xác | Lỗ ±0.025 tới ±0.05 mm, khoan thô rồi doa tinh | Mũi khoan xoắn chậm, khoan nhấp mỗi một tới hai lần đường kính. Lỗ sâu hơn khoảng 20 mm thì khoan rồi doa. |
| Tạo ren | Đầu nối, ren lắp ghép | Cấp ren tiêu chuẩn, đường kính trung bình hơi rộng tay | Cắt ren bằng taro hai rãnh đánh bóng hoặc dao phay ren. Insert kim loại khi tháo lắp nhiều lần. |
| Gia công tinh và đánh bóng | Mặt làm kín, bề mặt ổ trượt, mặt quang học hoặc thẩm mỹ | Ra 0.8 µm với đường tinh, Ra 0.4 µm với dao đánh bóng | Dao sắc và chiều sâu cắt nhỏ. Hợp chất đánh bóng và cách làm sạch phải hợp với mục đích sử dụng. |
Chọn dao và dung dịch nguội
Grade quyết định dao. Độ sâu nhát cắt quyết định dung dịch nguội. Chi tiết đầy đủ ở bài dao và thông số cắt cho PEEK.
| Nguyên công | Thông số khởi điểm |
|---|---|
| Tiện, không gia cường | 200 tới 500 m/phút, bước tiến 0.05 tới 0.25 mm/vòng |
| Tiện, grade gia cường | Đầu thấp của khoảng trên. Tuổi dao là giới hạn |
| Phay, không gia cường | 200 tới 400 m/phút, 0.05 tới 0.15 mm mỗi lưỡi |
| Khoan | 50 tới 150 m/phút, khoan nhấp mỗi 1 tới 2 lần đường kính |
| Đường tinh | Chiều sâu nhỏ, dao sắc, khí hoặc dung dịch nguội vào vùng cắt |
Đây là điểm bắt đầu, không phải công thức. Phoi sạch giữ nguyên màu là đúng. Phoi nâu hoặc dính là dấu hiệu quá nhiệt.
- Không gia cường và cấp implantCarbide hạt mịn không phủ, sắc, góc trước dương thường 5 tới 15 độ, rãnh thoát phoi đánh bóng. Bộ dao giữ riêng cho nhựa, không bao giờ dùng dao đã cắt thép.
- GF30Carbide phủ kim cương hoặc PCD. Sợi thủy tinh làm mòn carbide thường rất nhanh và để lại mép xơ khi lưỡi đã tròn.
- CF30Carbide phủ kim cương hoặc PCD. Sợi carbon có tính mài mòn và bụi của nó mịn, dẫn điện, nên hút bụi và bảo vệ máy là điều phải tính.
- Bearing gradePhủ kim cương hoặc PCD khi chạy loạt. Sợi carbon cùng PTFE và graphite: mài mòn như CF30, nhưng chất bôi trơn làm phoi mềm hơn và bề mặt ít bị bóng nhựa hơn.
- Dung dịch nguộiThổi khí cho nhát cắt nhẹ và biên dạng mở. Dung dịch nguội pha nước, tưới ngập, cho khoan, hốc sâu và đường tinh dài. Với chi tiết y tế và bán dẫn, hãy thống nhất loại dung dịch nguội và bước làm sạch ngay trên RFQ.
Ủ trước và sau gia công
Ủ đưa chi tiết lên trên nhiệt độ thủy tinh hóa 143 °C, giữ ở đó cho ứng suất giãn ra rồi làm nguội chậm. Chu kỳ điển hình từ nhà cung cấp phôi là tăng nhiệt chậm lên khoảng 200 °C, giữ khoảng hai giờ cho mỗi 25 mm chiều dày và hạ nhiệt 20 tới 25 °C mỗi giờ. Điểm nóng chảy 343 °C cao hơn nhiều so với nhiệt độ giữ, nên chi tiết giữ nguyên hình dạng. Ước tính chu kỳ bằng công cụ tính chu kỳ ủ.
| Giai đoạn | Việc gì diễn ra | Vì sao cần |
|---|---|---|
| Trước gia công: phôi | Phôi tròn và phôi tấm được nhà cung cấp giao ở trạng thái đã khử ứng suất | Cách khử ứng suất rẻ nhất có được. Hãy yêu cầu kèm chứng chỉ vật liệu. |
| Giữa phay thô và phay tinh | Phay thô chừa lượng dư tinh trên các feature quan trọng, ủ, rồi phay tinh | Mọi dịch chuyển do phay thô giải phóng được gia công bỏ đi. Đây là bước cứu vách mỏng và lỗ dung sai chặt. |
| Sau gia công | Một chu kỳ ủ cuối trên chi tiết hoàn thiện, rồi kiểm lại các feature quan trọng | Cho chi tiết sẽ chạy nóng hoặc chịu chu kỳ nhiệt, để co ngót và thay đổi độ kết tinh xảy ra trong lò thay vì khi vận hành. Dung sai cần chừa cho dịch chuyển này. |
Chu kỳ ủ cộng thêm giờ lò, một lần gá nữa và một hai ngày thời gian giao hàng. Xưởng không có lò thì phải gửi ra ngoài. Hãy đánh dấu các tiết diện mỏng trên RFQ để chu kỳ ủ nằm trong báo giá thay vì thành bất ngờ về sau. Đọc thêm ở bài ủ khử ứng suất PEEK.
Dung sai và khử ứng suất
Các giá trị xưởng báo mà không cần trao đổi dài, trên chi tiết làm từ phôi đã khử ứng suất và có bước ủ khi hình học cần. Chặt hơn thì có feature làm được, có feature không, và khác biệt nằm ở hình học. Lý do ở bài dung sai gia công PEEK.
Đo sau khi chi tiết đã nghỉ và nguội, với lực đo nhẹ hoặc cố định. Panme có cóc đo PEEK ra nhỏ hơn vì vật liệu bị lún.
| Feature | Điển hình trên PEEK |
|---|---|
| Feature gia công thông thường | ±0.05 mm |
| Feature nhỏ đã ủ, phôi gia cường carbon | ±0.025 mm |
| Feature rất ngắn, xưởng kiểm soát nhiệt độ | Hơi dưới ±0.025 mm |
| Độ tròn lỗ, chi tiết vách mỏng, sau khử ứng suất | ±0.03 mm |
| Độ phẳng, chi tiết dạng tấm mỏng | 0.1 mm trên 100 mm làm điểm khởi đầu |
| Biên dạng ngoài không lắp với gì | ±0.1 mm |
Grade gia cường thủy tinh và carbon trong xưởng
Chất gia cường mua thêm độ cứng vững và độ ổn định, đổi lại bằng tuổi dao. Giá trị điển hình đã công bố. Mỗi grade có trang riêng: GF30, CF30, bearing grade.
| Grade | Giãn nở µm/m·K | Mô đun GPa | Dung sai báo | Trong xưởng khác gì |
|---|---|---|---|---|
| Không gia cường | 45 - 50 | 3.5 - 4.0 | ±0.05 | Cắt sạch với carbide sắc. Dịch chuyển nhiều nhất theo nhiệt độ và ứng suất, nên ủ và nhiệt độ kiểm tra quan trọng nhất ở đây. |
| GF30 | 20 - 24 | 9 - 11 | ±0.05 | Mài mòn. Dao kim cương, một dòng chi phí dao trong báo giá, và kiểm mép xem có sợi lộ ra không. |
| CF30 | 14 - 18 | 12 - 14 | ±0.025 | Grade ổn định kích thước nhất. Mài mòn, bụi dẫn điện. Thường là lời giải khi PEEK không gia cường không giữ được dung sai. |
| Bearing grade | 18 - 24 | 7 - 9 | ±0.05 | Sợi carbon, PTFE và graphite. Dao kim cương. Để bề mặt chịu mòn ở trạng thái gia công trừ khi bản vẽ ghi khác. |
Trong phôi tròn và phôi tấm gia cường dạng đùn, sợi phần lớn nằm theo hướng đùn, nên độ cứng vững và độ co ngót khác nhau theo chiều dọc và chiều ngang phôi. Hãy định hướng các feature quan trọng với điều đó trong đầu, hoặc hỏi xưởng sẽ cắt phôi theo hướng nào. PEEK cấp implant là PEEK không gia cường bán theo ASTM F2026 kèm hồ sơ thử nghiệm. Nó gia công như loại không gia cường, với kiểm soát chặt hơn về dao, dung dịch nguội, làm sạch và truy xuất lô.
Thiết kế cho gia công
Mỗi dòng bỏ đi một quyết định mà xưởng sẽ phải tự đoán thay bạn. Checklist RFQ biến chúng thành mười dòng một yêu cầu PEEK cần có.
- Ghi grade và dạng phôi, yêu cầu phôi đã khử ứng suất kèm chứng chỉ
- Đánh dấu vách mỏng và hốc sâu để xưởng tính chu kỳ ủ vào báo giá
- Chỉ ghi dung sai chặt cho phần lắp với chi tiết khác. ±0.1 mm cho biên dạng không lắp với gì
- Ghi nhiệt độ làm việc cạnh mọi mối lắp phải đúng khi nóng
- Ghi nhiệt độ kiểm tra cho mọi kích thước chặt hơn ±0.05 mm
- Bo góc trong. Góc sắc là điểm tập trung ứng suất và là đường chạy dao chậm
- Giữ thành dày đều. Dùng phôi tròn thay phôi tấm cho chi tiết tròn
- Ghi insert kim loại ở chỗ ren được tháo lắp nhiều lần
Câu hỏi về quy trình PEEK
Xem thêm ở trang câu hỏi đầy đủ.
Chi tiết PEEK nào cũng cần ủ phải không?
Không. Một bạc lót dày với dung sai rộng thường không cần. Vách mỏng dưới khoảng 3 mm, hốc sâu, chi tiết dài và mảnh, lỗ giữ chặt hơn ±0.05 mm và chi tiết chạy liên tục trên khoảng 150 °C thì thường cần. Phôi đã khử ứng suất cộng trình tự phay thô, ủ, phay tinh xử lý được phần lớn các trường hợp đó.
Vì sao PEEK gia cường sợi thủy tinh và sợi carbon cần dao khác?
Sợi thủy tinh và sợi carbon có tính mài mòn. Chúng làm tròn lưỡi carbide thường chỉ sau một loạt ngắn, và lưỡi tròn thì chà, làm nóng vùng cắt và kéo sợi thay vì cắt đứt. Dao phủ kim cương hoặc PCD giữ được lưỡi, nên báo giá grade gia cường có thêm một dòng chi phí dao mà PEEK không gia cường không có.
Gia công PEEK khô có được không?
Nhát cắt nhẹ và biên dạng mở chạy bằng thổi khí được. Khoan, hốc sâu và đường tinh dài cần dung dịch nguội pha nước, vì PEEK dẫn nhiệt chỉ bằng khoảng một phần năm trăm nhôm và nhiệt nằm lại ở vùng cắt. Cắt khô để giữ bề mặt đẹp lại chính là nguyên nhân tạo ra bề mặt bóng nhựa và có ứng suất.
Nên ghi ren cắt hay insert kim loại trên bản vẽ?
Ren cắt là cách làm thông thường trên PEEK và chịu được lắp ráp. Nếu mối ghép tháo lắp nhiều lần hoặc chịu lực siết lớn, hãy ghi insert ren kim loại. Taro ép ren không được dùng cho PEEK như cách dùng trên kim loại dẻo.
Có chi tiết PEEK cần báo giá?
Chúng tôi là dịch vụ kết nối, không phải xưởng gia công. Gửi bản vẽ và chúng tôi kết nối bạn với tối đa 3 xưởng cắt PEEK, phản hồi trong vòng 24 giờ làm việc.