วิศวกรที่ทำงานเกี่ยวกับส่วนประกอบโครงสร้างที่มีความแม่นยำที่อุณหภูมิสูงมักประสบปัญหาวัสดุที่เกิดขึ้นซ้ำๆ เช่น การบิดเบี้ยวของชิ้นส่วนระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อน ความแข็งต่ำภายใต้ภาระในระยะยาว การเบี่ยงเบนของมิติระหว่างการทำงานในระยะยาว และกำลังอัดต่ำของฮาร์ดแวร์ฟิกซ์เจอร์ แผ่น PEI ที่เติมแก้ว (หรือที่เรียกว่าแผ่น Ultem 2300) บรรเทาปัญหาสำคัญเหล่านี้โดยนำเสนอการทนความร้อนสูงตามธรรมชาติของเรซิน PEI บริสุทธิ์ พร้อมการเสริมใยแก้วแบบแข็งที่สับ
คู่มือนี้จะอธิบายกระบวนการทั้งหมดในการทำแผ่น GF PEI อธิบายหน้าที่ที่สำคัญของใยแก้วในคอมโพสิต PEI เปรียบเทียบคุณสมบัติของเกรด GF10, GF20 และ GF30 PEI และแยกแยะความแตกต่างระหว่างแผ่น PEI บริสุทธิ์ที่ยังไม่ได้เติมและแผ่น PEI ที่เติมด้วยแก้ว เยี่ยมชม AHD เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม!
หน้าที่หลักของเส้นใยแก้วที่เติมลงในเรซินฐาน PEI คืออะไร
ใยแก้วที่ถูกสับทำหน้าที่เป็นโครงกระดูกภายในที่แข็งแกร่งในโพลีเมอร์ PEI พวกเขามีการปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างเห็นได้ชัดโดยมีข้อแลกเปลี่ยนเล็กน้อยที่นักออกแบบต้องพิจารณาเมื่อเลือกวัสดุ
ข้อดีหลักของการเสริมแรงด้วยใยแก้ว
เพิ่มความแข็งแกร่งทางกลและความแข็งแกร่ง
โมดูลัสแรงดึง ความต้านทานแรงดัดงอ และโมดูลัสแรงอัดจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อมีปริมาณใยแก้วเพิ่มขึ้น คอมโพสิต GF PEI ต้านทานการเสียรูปถาวรภายใต้ภาระคงที่เป็นเวลานาน ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงการคืบคลานที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่องได้อย่างมาก
ปรับปรุงความเสถียรของมิติอย่างมาก
ใยแก้วมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมาก การเติมฟิลเลอร์แก้วช่วยลดอัตราการขยายตัวเนื่องจากความร้อนเชิงเส้น (CTE) ของ PEI ได้อย่างมาก ซึ่งจะช่วยลดการหดตัวและการบิดเบี้ยวในระหว่างรอบร้อน-เย็นซ้ำๆ GF30 PEI มีมิติความเสถียรเหมือนกับอะลูมิเนียมอัลลอยด์น้ำหนักเบา
ลดการหดตัวของแม่พิมพ์
การหดตัวของแม่พิมพ์ของ PEI ที่ยังไม่ได้บรรจุคือ 0.5%–0.7% และ PEI ที่เติมแก้วจะหดตัว 0.1%–0.3% ข้อได้เปรียบนี้ช่วยให้สามารถควบคุมพิกัดความเผื่อที่แน่นหนาสำหรับจิ๊กกลึงและขั้วต่ออิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูง
เพิ่มความต้านทานการบิดเบือนความร้อน
ใยแก้วช่วยเพิ่มอุณหภูมิการเบี่ยงเบนความร้อน (HDT) ของ PEI เล็กน้อย แผ่นพลาสติก GF PEI ไม่ทำให้อ่อนตัวหรือยุบตัวที่อุณหภูมิการทำงานสูงเป็นเวลานาน และรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้
ยืดอายุความเหนื่อยล้า
การเสริมแรงด้วยไฟเบอร์จะกระจายแรงเค้นภายนอกอย่างสม่ำเสมอผ่านเมทริกซ์วัสดุ ช่วยเพิ่มความต้านทานต่ออิทธิพลทางกลแบบวงจรและแรงกดของตลับลูกปืนในระยะยาว
ข้อดีข้อเสียของการเติมด้วยใยแก้ว
ความเหนียวและการยืดตัวลดลง
PEI บริสุทธิ์แสดงความเหนียวที่ดีพร้อมการยืดตัวที่ขาดสูง เกรดที่เติมด้วยแก้วมีความแข็งและเปราะมากกว่า โดยมีความต้านทานแรงกระแทกต่ำกว่าและความไวของรอยบากที่สูงขึ้น
การสูญเสียความโปร่งใสทางแสง
Neat PEI เป็นสีอำพันโปร่งแสง GF PEI เป็นสีแทนทึบแสงโดยสิ้นเชิง ใยแก้วจะกระจายแสง สิ่งนี้ขัดขวางการใช้งานด้านออปติคัลใด ๆ
เครื่องมือตัดสึกหรออย่างรวดเร็ว
อนุภาคแก้วแข็งจะสึกหรอกับเครื่องตัดเหล็กความเร็วสูงมาตรฐาน กระบวนการ CNC ต้องการเครื่องมือคาร์ไบด์และเปลี่ยนพารามิเตอร์การตัดเพื่ออายุการใช้งานเครื่องมือที่ยาวนานขึ้น
พฤติกรรมแบบแอนไอโซทรอปิก
คุณสมบัติทางกลและทางความร้อนแตกต่างกันในทิศทางการไหลของการอัดขึ้นรูปและทิศทางข้าม ดังนั้นควรพิจารณาในการออกแบบโครงสร้างแบบสมมาตร
PEI GF10 กับ GF20 กับ GF30: ความแตกต่างของคุณสมบัติและการจับคู่การใช้งานทางอุตสาหกรรม
โหลดใยแก้วกระแสหลักสามรายการครองอุปทาน GF PEI ในอุตสาหกรรม: 10wt%, 20wt% และ 30wt% แต่ละเกรดจะรักษาสมดุลระหว่างความแข็งแกร่ง ความทนทาน ความสามารถในการแปรรูป และราคาสำหรับสภาพการทำงานที่แตกต่างกัน
| ความแข็งแกร่งและโมดูลัส | การขยายความร้อน (CTE) | ความเหนียวและแรงกระแทก | ความยากในการตัดเฉือน | การใช้งานที่เหมาะสมที่สุด | |
| GF10 เป่ย | การเสริมแรงเล็กน้อย โมดูลัสสูงกว่า PEI แบบเรียบถึง 40% | ต่ำกว่า PEI ที่ยังไม่ได้บรรจุ 30% | คงความเหนียว PEI ดั้งเดิมไว้ 70% -80% | เครื่องมือมีรอยขีดข่วนต่ำและน้อยที่สุด | ตัวเรือนที่สามารถฆ่าเชื้อทางการแพทย์ได้ ขายึดอิเล็กทรอนิกส์น้ำหนักเบา ขั้วต่อที่มีความแม่นยำขนาดเล็ก ส่วนประกอบที่มีความผันผวนของอุณหภูมิเล็กน้อย |
| GF20 พีอีไอ | ความแข็งแกร่งสูงปานกลาง การปรับปรุงโมดูลัส 90% | ลด CTE 55% | ความแข็งแรงและความเหนียวที่สมดุล | เครื่องมือคาร์ไบด์มาตรฐานปานกลางทำงานได้ดี | กรอบเซ็นเซอร์ยานยนต์ อุปกรณ์จับยึดเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป ชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดกลาง ส่วนประกอบกลึง CNC จำนวนมาก |
| GF30 พีอีไอ | ความแข็งสูงสุด เพิ่มโมดูลัส 170% เทียบกับ PEI เรียบร้อย | CTE ลดลง 73% ใกล้ระดับอะลูมิเนียม | ความเหนียวต่ำ ไวต่อรอยบากที่แหลมคม | ต้องใช้เครื่องมือตัดคาร์ไบด์คุณภาพสูงคุณภาพสูง | โครงสร้างน้ำหนักเบาของการบินและอวกาศ โครงรองรับแบตเตอรี่พลังงานใหม่ อุปกรณ์ติดตั้งที่รับน้ำหนักมากที่อุณหภูมิสูง ชิ้นส่วนภายใต้ความร้อนแบบวงจรต่อเนื่อง |
เคล็ดลับในการเลือกแผ่น Polyetherimide เสริมใยแก้ว !
หากชิ้นส่วนของคุณต้องการความเสถียรของมิติและมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวบ่อยครั้งเนื่องจากการกระแทกหรือการโค้งงอระหว่างการประกอบ ให้เลือก GF10 PEI
GF20 PEI เป็นเกรดที่สมดุลที่สุดโดยมีต้นทุนต่ำที่สุดและเป็นที่ต้องการของตลาดโลกสูงสุด เลือก GF20 PEI สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมทั่วไป
ใช้ GF30 PEI เฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงซึ่งมีโหลดคงที่สูง อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงกว้าง และข้อกำหนดความทนทานต่อการบิดเบี้ยวเป็นศูนย์ที่เข้มงวด
แผ่น PEI ที่ยังไม่เติม กับ แผ่น PEI ที่เติมแก้ว: การเปรียบเทียบประสิทธิภาพโดยสมบูรณ์
ผู้ซื้อมักมีเวลาที่ยากลำบากในการตัดสินใจว่าเมื่อใดควรใช้ PEI หรือแผ่น PEI ที่เติมแก้ว
รูปลักษณ์และการส่งผ่านแสง (LTA)
PEI ไม่บรรจุ: อำพัน โปร่งแสง การส่งผ่านแสงสูง มีประโยชน์สำหรับหน้าต่างการตรวจสอบด้วยภาพและส่วนประกอบทางแสง
PEI ที่เติมแก้ว: สีน้ำตาลเข้มทึบแสง ไม่มีความโปร่งใส ไม่เหมาะสำหรับชิ้นส่วนสังเกตการณ์ด้วยแสง
สมรรถนะทางกล
PEI ที่ไม่สมบูรณ์: มีความเหนียวสูงมาก การยืดตัวที่จุดขาด 6%-10% ต้านทานแรงกระแทกแบบรอยบากได้ดีมาก เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประกอบแบบสวมพอดีที่มีการเสียรูปเล็กน้อย
PEI ที่เติมแก้ว: โมดูลัสแรงดึงและแรงดัดงอสูงเป็นพิเศษ แทบไม่มีการยืดตัว เหมาะสำหรับฮาร์ดแวร์โครงสร้างที่รับน้ำหนัก
คุณสมบัติทางความร้อนและมิติ
PEI ที่ไม่สมบูรณ์: ค่า CTE สูง การหดตัวและการบิดงออย่างเห็นได้ชัดภายใต้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ HDT ประมาณ 215°C
PEI ที่เติมแก้ว: การขยายตัวทางความร้อนลดลง ขนาดที่มั่นคงหลังจากการหมุนเวียนด้วยความร้อน HDT เพิ่มขึ้นเป็น ~220C
ต้นทุนเครื่องจักรกลซีเอ็นซีและการผลิต
PEI: พื้นผิวการตัดเรียบ การสึกหรอของเครื่องมือต่ำ ต้นทุนการประมวลผลต่ำสำหรับการผลิตจำนวนมาก
PEI ที่เติมแก้ว: การสึกหรอของเครื่องมือตัดจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีอนุภาคแก้วอยู่ ส่งผลให้อัตราการป้อนช้าลง ส่งผลให้ต้นทุนการตัดเฉือนโดยรวมสูงขึ้น
กลุ่มแอปพลิเคชันเป้าหมาย
PEI ที่ยังไม่บรรจุ: ส่วนประกอบโปร่งใสสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ หน้าจอตรวจสอบด้วยแสง ตัวเรือนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีแรงกระแทกสูง
PEI ที่เต็มไปด้วยแก้ว: อุปกรณ์โครงสร้างการบินและอวกาศ อุปกรณ์ประมวลผลเซมิคอนดักเตอร์ โมดูลอุณหภูมิสูงของยานพาหนะพลังงานใหม่ เครื่องมืออุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำ
อุตสาหกรรมหลักและชิ้นส่วนทั่วไปที่ทำด้วยแผ่น PEI ที่เติมแก้ว
ความต้านทานความร้อนที่ดีเยี่ยม ความคงตัวของขนาด และฉนวนของแผ่น GF PEI ทำให้เป็นคอมโพสิตทางวิศวกรรมชั้นนำในภาคการผลิตระดับไฮเอนด์
อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ
ฉากยึดรองรับภายในน้ำหนักเบา โครงฉนวน ส่วนประกอบเสริมในห้องโดยสารที่ต้องเผชิญกับอุณหภูมิสูง โดยมีการขยายตัวทางความร้อนต่ำและข้อกำหนดการหน่วงไฟ
อิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์
อุปกรณ์จับยึดแผ่นเวเฟอร์ ฐานฟิกซ์เจอร์ทดสอบ ฉนวนขั้วต่ออุณหภูมิสูง และเฟรมรองรับแผงวงจรที่ไม่เปลี่ยนแปลงมิติระหว่างการประมวลผลด้วยความร้อน
นิว เอนเนอร์จี ออโต้
ตัวแยกโครงสร้างสำหรับโมดูลแบตเตอรี่ ตัวเรือนเซ็นเซอร์มอเตอร์ เปลือกฉนวนสำหรับหน่วยควบคุมกำลังที่สามารถทนความร้อนคงที่ของเครื่องยนต์ได้
อุปกรณ์การแพทย์
เฟรมสำหรับอุปกรณ์ฆ่าเชื้อได้ (ใช้ได้กับหม้อนึ่งความดัน) แผ่นรองด้านหลังอุปกรณ์ที่ไม่โปร่งใส ส่วนรองรับโครงสร้างเป็นไปตามมาตรฐานความเข้ากันได้ทางชีวภาพของ FDA
ความแม่นยำของเครื่องมืออุตสาหกรรม
ฟิกซ์เจอร์ทดสอบที่อุณหภูมิสูง บล็อกการวางตำแหน่ง ฮาร์ดแวร์เสริมการขึ้นรูปแบบรอบยาวพร้อมการคงสภาพความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด
เคล็ดลับการตัดเฉือน CNC สำหรับแผ่น PEI ที่เติมแก้ว
พารามิเตอร์การตัดที่เหมาะสมที่สุดจะช่วยลดต้นทุนการผลิตได้โดยตรง และปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวสำเร็จรูปสำหรับแผ่น GF PEI
การเลือกเครื่องมือ: เปลี่ยนเครื่องมือ HSS มาตรฐานด้วยหัวกัดโซลิดคาร์ไบด์เพื่อชดเชยการเสียดสีของกระจก เครื่องมือเคลือบคาร์ไบด์ช่วยยืดอายุการใช้งานให้ยาวนานยิ่งขึ้น
การควบคุมการป้อนและความเร็ว: ใช้อัตราการป้อนที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ PEI ที่ยังไม่ได้บรรจุ เพื่อป้องกันไม่ให้พื้นผิวกะเทาะและครีบที่ขอบ
ระบบทำความเย็น: ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศระหว่างการตัดเฉือนแบบแห้งเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปและการหลอมละลายของวัสดุ
หลังการประมวลผล: เพิ่มการอบอ่อนก่อนการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ เพื่อขจัดความเค้นของแผ่นภายใน และป้องกันการบิดเบี้ยวหลังการตัด
คำถามที่ 1: แผ่น PEI ที่เติมแก้วมีความโปร่งใสหรือไม่
ไม่ ใยแก้วผสมกระจายแสงที่มองเห็นได้ ทำให้เกรด GF PEI ทั้งหมดมีสีแทนทึบแสง คุณสมบัติทางแสงสีเหลืองอำพันโปร่งแสงจะถูกเก็บไว้โดยแผ่น PEI บริสุทธิ์ที่ยังไม่ได้บรรจุเท่านั้น
คำถามที่ 2: ระหว่าง GF10, GF20 และ GF30 PEI ฉันควรเลือกเกรดใยแก้วแบบใด
GF10 เพื่อความสมดุลระหว่างความแข็งแกร่งและความมั่นคงของมิติ GF20 สำหรับงานโครงสร้างอุตสาหกรรมทั่วไป GF30 สำหรับความแข็งแกร่งสูงสุดและการขยายตัวทางความร้อนต่ำเป็นพิเศษภายใต้ภาระหนักและการแปรผันของอุณหภูมิในวงกว้าง
Q3: อุณหภูมิในการทำงานต่อเนื่องของแผ่น GF30 PEI คืออะไร?
PEI ที่เติมแก้ว GF30 สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องที่ 200°C โดยมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงสุดในระยะสั้นสูงถึง 225°C โดยไม่มีการเปลี่ยนรูปถาวร
คำถามที่ 4: วิธีใดที่ดีที่สุดในการลดการสึกหรอของเครื่องมือเมื่อตัดเฉือน PEI ที่เติมแก้ว
ความเสียหายจากการเสียดสีจากเส้นใยแก้วภายใน ใช้เครื่องมือตัดคาร์ไบด์ ลดความเร็วป้อนการตัด ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ หลีกเลี่ยงการตัดแบบรอบเดียวลึก
