Usinagem Ultem (PEI): Sua usinabilidade e classes

Ultem é um plástico de alto desempenho com excelentes propriedades mecânicas e químicas. É um material útil para indústrias de alto valor, como aeroespacial, automotiva, manuseio de eletrônicos e transporte. A usinagem é uma das técnicas de fabricação mais importantes para a produção Ultem.

Este artigo é sobre usinagem Ultem CNC. Explicamos o que é o Ultem, as diferentes qualidades do Ultem e a capacidade de edição do Ultem.

O que é Ultem?

Vamos começar com uma pergunta simples: o que é exatamente Ultem? A polieterimida (marca PEI: Ultem) é um plástico com aparência âmbar transparente e uma ampla gama de propriedades de material desejáveis.

É um dos plásticos de alto desempenho mais fortes e resistentes da sua família e pode manter o seu desempenho em condições extremas. Para efeito de comparação: é bastante semelhante ao popular termoplástico PEEK (polietercetona).

Propriedades materiais de Ultem

As diversas propriedades do material Ultem revelam o que o torna tão superior e único entre os termoplásticos, especialmente em termos de usinabilidade.

Estabilidade térmica

Ultem é um ótimo material para aplicações em altas temperaturas. Possui notável estabilidade térmica, permitindo manter as propriedades do material em temperaturas elevadas acima de 200°C. Além disso, mantém sua rigidez e resiste à deformação mesmo em altas temperaturas.

Resistência química

Uma das características mais atraentes do Ultem é a sua excelente resistência química. Destaca-se entre os termoplásticos amorfos por ser mais resistente a reações químicas com compostos como ácidos, óleos, gorduras, álcool, etc.

Além disso, também é mais resistente à fissuração por tensão quando em contato com diversos compostos químicos. Esta propriedade é útil na usinagem CNC Ultem porque a maioria dos refrigerantes/lubrificantes são soluções aquosas de tais compostos.

Solidez mecânica

Ultem apresenta uma série de fortes propriedades mecânicas que o tornam muito útil para aplicações de alta resistência. Em primeiro lugar, é um material robusto com resistência à tração de 110 MPa. Também possui alta resistência à flexão e ao impacto.

Além disso, é um termoplástico rígido. Com uma impressionante dureza Rockwell M de 109, é resistente à abrasão e à superfície.

Isolamento elétrico

Ultem é um excelente isolante elétrico com alta rigidez dielétrica. Isto, combinado com sua aparência única, oferece grandes oportunidades para projetistas de produtos elétricos. É o material ideal para a confecção de adaptadores, terminais e invólucros para circuitos elétricos.

Estabilidade dimensional

A estabilidade dimensional do Ultem está relacionada às suas propriedades mecânicas e térmicas. Devido à sua alta rigidez e dureza, os produtos fabricados pela usinagem Ultem são muito precisos. Além disso, a alta estabilidade térmica não só evita deformações excessivas durante a usinagem, mas também garante estabilidade dimensional em altas temperaturas.

Baixa inflamabilidade

Ultem também apresenta incrível resistência a chamas. Atende à especificação UL94 V-0 para inflamabilidade. Além disso, produz quantidades muito pequenas de fumaça não tóxica.

Estas são excelentes propriedades para manutenção em altas temperaturas, especialmente na usinagem Ultem, onde altas temperaturas tendem a ocorrer.

Diferentes qualidades Ultem

Ultem é um material versátil com vários graus, cada um oferecendo uma combinação diferente de propriedades. Nesta seção discutiremos as notas comuns do Ultem.

Ultem 1000

Ultem 1000 é a cepa Ultem mais famosa. Oferece todas as propriedades mecânicas e químicas acima e possui o clássico tom âmbar transparente. Porém, também está disponível em outras cores no mercado. Existem também variantes opacas.

Além disso, é um termoplástico de usinagem econômico que oferece processabilidade em altas temperaturas e retardamento de chama.

Além disso, o Ultem 1000 é um material muito versátil usado em gabinetes eletrônicos, componentes automotivos e de interiores de aeronaves para serviços leves e médios, utensílios domésticos e na produção de alimentos.

Ultem 2100

Ultem 2100 é uma variante preenchida com 10% de fibra de vidro do material Ultem padrão. A adição de fibras de vidro melhora sua resistência mecânica e rigidez, o que é uma boa melhoria para aplicações de alta intensidade. Suas propriedades químicas e usinabilidade geral também são comparáveis ​​a outros tipos Ultem padrão.

Devido à sua rigidez e resistência química, o Ultem é o material perfeito para embalagens rígidas, peças de reposição automotivas e manuseio de materiais eletrônicos.

Ultem 2300

Ultem 2300 é o mais conhecido dos graus Ultem reforçados com fibra de vidro. Com um teor de fibra de vidro de 30%, possui incrível resistência, rigidez e estabilidade dimensional, além de alta estabilidade térmica.

Por esta razão, é geralmente a primeira escolha para projetistas que desejam aproveitar as vantagens das propriedades químicas superiores do Ultem, mas exigem melhorias adicionais nas propriedades mecânicas.

Ultem 4000

Ultem 4000 é uma classe Ultem de alto desempenho com enchimentos de fibra de vidro, PTFE e pó de grafite. Esses compostos adicionais melhoram significativamente a resistência ao desgaste, reduzindo o coeficiente de atrito. Eles atuam como um lubrificante interno.

Suas principais aplicações incluem caixas para dispositivos eletrônicos, acessórios pessoais e, devido às suas propriedades suaves e resistentes ao desgaste, na indústria de bebidas.

Desafios e dicas para editar Ultem

Ultem é altamente usinável e, portanto, não tão difícil de trabalhar quanto os metais. No entanto, não é muito fácil de usinar devido a problemas específicos de usinagem, como amolecimento térmico e fissuração por tensão. Por isso, os maquinistas reuniram algumas dicas para os desafios que enfrentam ao usinar o Ultem.

Recozimento para aliviar o estresse

O recozimento é um processo de tratamento térmico no qual o material é mantido a uma temperatura específica por um tempo específico para aliviar tensões internas. É um processo de pré-edição que melhora muito a usinabilidade final.

Devido à sua natureza amorfa, é suscetível a trincas por tensão durante a usinagem, que é de longe o desafio mais comum na usinagem CNC Ultem. Com um ciclo de recozimento equilibrado, o risco de fissuras pode ser reduzido a um nível controlável.

Líquido refrigerante para evitar rachaduras

A estabilidade térmica é uma característica importante do Ultem, mas aplicações arriscadas ainda exigem o uso de refrigerante/lubrificante. Além disso, variantes reforçadas com fibra de vidro, como Ultem 2100 e Ultem 2300, têm estabilidade térmica ligeiramente inferior às classes Ultem padrão, portanto, o refrigerante é recomendado.

Dependendo do processo de trabalho, os maquinistas podem escolher entre resfriamento por névoa e inundação. Por exemplo, durante a perfuração, é necessário um amplo suprimento de refrigerante para evitar rachaduras.

Ferramentas de corte afiadas e duras

Um dos fatores que afetam negativamente a usinabilidade do Ultem é a sua resistência ao desgaste. Se a geometria e o material da ferramenta não forem otimizados, a aresta de corte das ferramentas ficará cega.

Do ponto de vista dos materiais, o aço rápido (HSS) é um material bom o suficiente para Ultem padrão como o Ultem 1000. No entanto, para variantes reforçadas com fibra de vidro como o Ultem 2300, ferramentas de corte CNC mais duras, como o metal duro, podem ser mais adequadas.

Gerenciamento de chips

Ultem produz chips longos e fibrosos. Isto pode ser problemático se não houver medidas adequadas de gerenciamento de chips. Normalmente, refrigerante ocasional ou sucção a vácuo são a solução.

Parâmetros de corte moderados

Embora o Ultem seja altamente usinável, ele é sensível a cortes agressivos. As principais razões para isto são a sua ligeira fragilidade e o risco de fissuras. Altos avanços e velocidades podem causar fraturas/rachaduras e alta entrada de calor.

Portanto, é aconselhável ser um tanto conservador e dedicar algum tempo para otimizar os parâmetros de corte para evitar problemas de qualidade.

Opções de acabamento superficial para peças usinadas Ultem

Existem várias opções de tratamento de superfície para peças de usinagem CNC Ultem porque possui alta estabilidade dimensional. Combinado com uma superfície lisa, torna-se um substituto viável e leve para peças metálicas de baixa resistência. As principais opções de acabamento superficial incluem:

Processado

Com a usinagem CNC Ultem, superfícies muito finas de até ± 1 µm podem ser obtidas. Para a maioria das aplicações isso é mais que suficiente e a peça não requer outras operações de acabamento além de lixamento/limagem.

Raios de pérola

O tratamento de superfície mais comum e padrão para peças usinadas Ultem é o jateamento. Os maquinistas podem obter acabamentos superficiais finos usando operações automatizadas. Com os diferentes tamanhos de grão dos abrasivos, o resultado final é bastante bom para peças de rugosidade média.

Caindo

O tombamento envolve colocar a peça Ultem em uma câmara vibratória rotativa junto com outros materiais, como partículas de cerâmica. A máquina “gira” a peça por um tempo, as partículas alisando a superfície ao achatar as saliências. As peças Ultem geralmente usam materiais mais duros, como a cerâmica, devido à sua alta dureza.

Usinagem PEEK vs. Ultem: Quais são as diferenças?

Ultem e PEEK têm propriedades de materiais muito semelhantes. Portanto, eles também são semelhantes em termos de usinabilidade. Talvez a maior diferença entre eles seja o preço: o PEEK é significativamente mais caro que o Ultem.

Em geral, o PEEK é ligeiramente melhor que o Ultem em termos de resistência à tração, resistência ao impacto e resistência a altas temperaturas. Portanto, o processamento do PEEK é um pouco mais difícil e consome muita energia do que o processamento do Ultem. Suas propriedades de maior atrito e desgaste levam a maior desgaste da ferramenta e maiores temperaturas de corte.

Consequentemente, esses dois materiais ainda são muito semelhantes em termos de usinabilidade. As mesmas precauções são tomadas para ambos: recozimento, seleção de ferramentas com arestas vivas e resfriamento. No entanto, o PEEK é um pouco mais resistente e muitas vezes requer mais cuidado.

Por exemplo, ferramentas HSS são adequadas para Ultem de baixa resistência como Ultem 1000, mas para PEEK, os especialistas sempre recomendam o uso de ferramentas de metal duro ou mesmo de diamante. Da mesma forma, o PEEK requer melhor resfriamento em todos os casos, enquanto o Ultem pode ser processado sem resfriamento por inundação.

Aplicações de peças usinadas Ultem

A usinagem CNC Ultem é usada em muitas indústrias, desde aviação de precisão até eletrodomésticos. Algumas das áreas de aplicação mais importantes são:

• Equipamento semicondutor
• Arruelas, juntas
• Equipamento médico
• Conectores e invólucros eletrônicos
• Componentes interiores de aeronaves

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Concluindo

Ultem é um termoplástico de alto desempenho com diversas propriedades benéficas, incluindo alta resistência, estabilidade térmica e química e, o mais importante, usinabilidade. Graças às inúmeras qualidades Ultem, é a escolha perfeita para uma ampla gama de aplicações industriais e comerciais.

Perguntas frequentes

Ultem é editável?

Desde que sejam utilizadas ferramentas com arestas muito afiadas, resfriamento adequado e parâmetros baixos a médios, o Ultem é um material fácil de usinar que não representa grandes desafios.

Como o Ultem se compara ao PEEK?

Ultem e PEEK são materiais comparáveis. Embora o PEEK seja um pouco mais forte e durável, o Ultem é mais econômico sem ter que fazer grandes concessões nas propriedades do material. Ultem também é mais fácil de processar do que PEEK.

Quais são os benefícios do Ultem?

Ultem possui inúmeras propriedades materiais vantajosas. Estes incluem alta resistência, resistência ao impacto e dureza. Além disso, é termicamente e quimicamente estável e mantém as propriedades e a forma do material em altas temperaturas e quando em contato com compostos como ácidos, álcoois, gorduras e óleos.