Xử lý PEEK ở 500°C: Hướng dẫn lựa chọn vật liệu cho nòng máy đùn trong môi trường khắc nghiệt

PEEK (Polyetheretherketone), một loại nhựa kỹ thuật siêu cấp hàng đầu, được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, cấy ghép y tế và bán dẫn nhờ các đặc tính cơ học, khả năng chống hóa chất và độ ổn định nhiệt vượt trội. Tuy nhiên, PEEK có điểm nóng chảy là 343°C, đòi hỏi nhiệt độ xử lý thường được đặt trong khoảng từ 370°C đến 400°C, và đôi khi lên tới 500°C trong các trường hợp cực đoan. Nhiệt độ cao này gây áp lực cực lớn lên vật liệu của thùng máy đùn trục vít đôi.

1. Thách thức của quá trình đùn nhiệt độ cao: Tại sao thùng máy tiêu chuẩn lại thất bại?

Trong môi trường xử lý vượt quá 400°C, các bộ phận máy đùn thông thường đối mặt với những rủi ro đáng kể:

• Giảm độ cứng do nhiệt: Thép tôi thấm nitơ tiêu chuẩn nhanh chóng mất độ cứng bề mặt khi nhiệt độ vượt quá 450°C, dẫn đến mất hoàn toàn khả năng chống mài mòn.
• Sự giãn nở nhiệt không đồng đều: Nếu hệ số giãn nở của các phần tử trục vít và thùng máy không khớp ở nhiệt độ cao, độ chính xác khe hở sẽ bị ảnh hưởng, có khả năng dẫn đến "kẹt" hoặc trầy xước nghiêm trọng.
• Oxy hóa và ăn mòn: Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ oxy hóa bề mặt. Khi kết hợp với các sợi gia cường (như sợi carbon), sự mài mòn do ăn mòn tăng theo cấp số nhân.

2. Tiêu chuẩn lựa chọn vật liệu cho thùng máy chuyên dụng cho PEEK

Để đảm bảo sản xuất ổn định lâu dài, vật liệu thùng máy đùn phải có độ cứng ở nhiệt độ cao và độ ổn định kích thước vượt trội.

2.1 Thùng máy hai kim loại gốc Niken/Coban cao cấp

• Cấu hình lõi: Rất khuyến khích sử dụng thùng máy hai kim loại với lớp lót làm từ hợp kim gốc Niken cao cấp (như dòng Colmonoy).
• Thông số kỹ thuật: Độ cứng của lớp lót phải duy trì trên 55 - 60 HRC ngay cả ở 500°C.
• Ưu điểm: Vật liệu này chống lại sự giảm độ cứng do nhiệt và cung cấp sự bảo vệ tuyệt vời chống lại các chất bay hơi có tính axit vết mà PEEK có thể giải phóng ở nhiệt độ cao.

2.2 Sự kết hợp vật liệu cho các phần tử trục vít

• Vật liệu được đề xuất: Thép bột luyện kim dòng WR13 hoặc CPM
• được ưu tiên. Các vật liệu này, được xử lý bằng phương pháp tôi chân không, mang lại độ cứng ở nhiệt độ cao vượt trội.Độ chính xác gia công: Khe hở một bên phải được duy trì chính xác trong khoảng 0,03 mm đến 0,05 mm.

(Tham khảo: Báo cáo độ chính xác lắp ráp nhiệt độ cao của nhà máy - Ref: #INSP-2023-V3)

3. Các yếu tố quy trình quan trọng: Kiểm soát nhiệt độ chính xác

• Trong quá trình đùn PEEK, vật liệu phần cứng chỉ là một nửa cuộc chiến; quản lý nhiệt cũng quan trọng không kém:Công suất gia nhiệt:
• Cần sử dụng bộ gia nhiệt gốm hiệu suất cao hoặc bộ gia nhiệt đồng đúc để đảm bảo thùng máy có thể đạt và duy trì ổn định ở 500°C.Độ ổn định nhiệt độ: Bằng cách tối ưu hóa vị trí cảm biến, dao động nhiệt độ ổn định nên được giữ trong khoảng +/- 1°C để ngăn ngừa quá nhiệt cục bộ và sự suy giảm của polymer PEEK.

(Tham khảo: Hồ sơ ổn định nhiệt độ dây chuyền sản xuất - Ref: #TS-DATA-PAGE12)

4. Kết luận: Đảm bảo quy trình chuyên biệt thông qua lựa chọn theo tham sốQuá trình đùn PEEK là một quy trình có giá trị cao nhưng cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro. Việc lựa chọn thùng máy có độ chính xác cao có thể chịu được 500°C, duy trì độ cứng nhiệt độ cao (>55 HRC) và đạt độ hoàn thiện bề mặt Ra < 0,4 um là cách duy nhất để giảm tỷ lệ phế phẩm và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Đối với các nhà máy hướng tới sản lượng hiệu suất cao, việc sử dụng các bộ phận tùy chỉnh cao cấp tương thích với thông số kỹ thuật của Coperion hoặc Leistritz