Ultem Machining (PEI): Su maquinabilidad y clases

Ultem es un plástico de alto rendimiento con excelentes propiedades mecánicas y químicas. Es un material útil para industrias de alto valor como la aeroespacial, automotriz, manipulación y transporte de electrónica. El mecanizado es una de las técnicas de fabricación más importantes para la producción de Ultem.

Este artículo trata sobre el mecanizado CNC Ultem. Explicamos qué es Ultem, las diferentes cualidades de Ultem y las capacidades de edición de Ultem.

¿Qué es Ultem?

Empecemos con una pregunta sencilla: ¿qué es exactamente Ultem? La polieterimida (marca PEI: Ultem) es un plástico con una apariencia ámbar transparente y una amplia gama de propiedades materiales deseables.

Es uno de los plásticos de alto rendimiento más fuertes y resistentes de su familia y puede mantener su rendimiento en condiciones extremas. A modo de comparación: es bastante similar al popular termoplástico PEEK (polietercetona).

Propiedades de los materiales Ultem

Las diversas propiedades del material Ultem revelan lo que lo hace tan superior y único entre los termoplásticos, especialmente en términos de maquinabilidad.

Estabilidad térmica

Ultem es un gran material para aplicaciones de alta temperatura. Tiene una notable estabilidad térmica, lo que le permite mantener las propiedades del material a altas temperaturas superiores a 200°C. Además, mantiene su rigidez y resiste la deformación incluso a altas temperaturas.

Resistencia química

Una de las características más atractivas de Ultem es su excelente resistencia química. Destaca entre los termoplásticos amorfos por ser más resistente a reacciones químicas con compuestos como ácidos, aceites, grasas, alcohol, etc.

Además, también es más resistente al agrietamiento por tensión cuando entra en contacto con diversos compuestos químicos. Esta propiedad es útil en el mecanizado CNC Ultem porque la mayoría de los refrigerantes/lubricantes son soluciones acuosas de dichos compuestos.

Solidez mecánica

Ultem presenta una serie de fuertes propiedades mecánicas que lo hacen muy útil para aplicaciones de alta resistencia. En primer lugar, se trata de un material robusto con una resistencia a la tracción de 110 MPa. También tiene una alta resistencia a la flexión y al impacto.

Además, es un termoplástico rígido. Con una impresionante dureza Rockwell M de 109, es resistente a la abrasión y a la superficie.

Aislamiento electrico

Ultem es un excelente aislante eléctrico con alta rigidez dieléctrica. Esto, combinado con su apariencia única, ofrece grandes oportunidades para los diseñadores de productos eléctricos. Es el material ideal para fabricar adaptadores, terminales y carcasas para circuitos eléctricos.

Estabilidad dimensional

La estabilidad dimensional de Ultem está relacionada con sus propiedades mecánicas y térmicas. Debido a su alta rigidez y dureza, los productos fabricados mediante mecanizado Ultem son muy precisos. Además, la alta estabilidad térmica no sólo evita una deformación excesiva durante el mecanizado, sino que también garantiza la estabilidad dimensional a altas temperaturas.

Baja inflamabilidad

Ultem también presenta una increíble resistencia a las llamas. Cumple con la especificación UL94 V-0 de inflamabilidad. Además, produce cantidades muy pequeñas de humo no tóxico.

Estas son propiedades excelentes para el mantenimiento a altas temperaturas, especialmente en el mecanizado Ultem, donde tienden a ocurrir altas temperaturas.

Diferentes calidades de Ultem

Ultem es un material versátil con varios grados, cada uno de los cuales ofrece una combinación diferente de propiedades. En esta sección discutiremos las notas comunes de Ultem.

Ultem 1000

Ultem 1000 es la variedad Ultem más famosa. Ofrece todas las propiedades mecánicas y químicas anteriores y tiene el clásico tono ámbar transparente. Sin embargo, también está disponible en otros colores en el mercado. También existen variantes opacas.

Además, es un termoplástico de mecanizado económico que ofrece procesabilidad a alta temperatura y retardo de llama.

Además, Ultem 1000 es un material muy versátil que se utiliza en gabinetes electrónicos, componentes interiores de automóviles y aviones de servicio liviano y mediano, electrodomésticos y en la producción de alimentos.

Ultem 2100

Ultem 2100 es una variante rellena con un 10% de fibra de vidrio del material Ultem estándar. La adición de fibras de vidrio mejora su resistencia mecánica y rigidez, lo que supone una buena mejora para aplicaciones de alta intensidad. Sus propiedades químicas y maquinabilidad general también son comparables a las de otros tipos Ultem estándar.

Debido a su rigidez y resistencia química, Ultem es el material perfecto para embalajes rígidos, repuestos de automóviles y manipulación de materiales electrónicos.

Ultem 2300

Ultem 2300 es el más conocido de los grados Ultem reforzados con fibra de vidrio. Con un contenido de fibra de vidrio del 30%, tiene una increíble resistencia, rigidez y estabilidad dimensional, además de una alta estabilidad térmica.

Por esta razón, suele ser la primera opción para los diseñadores que desean aprovechar las propiedades químicas superiores de Ultem pero requieren mejoras adicionales en las propiedades mecánicas.

Ultem 4000

Ultem 4000 es un grado Ultem de alto rendimiento con rellenos de fibra de vidrio, PTFE y polvo de grafito. Estos compuestos adicionales mejoran significativamente la resistencia al desgaste al reducir el coeficiente de fricción. Actúan como lubricante interno.

Sus principales aplicaciones incluyen estuches para dispositivos electrónicos, accesorios personales y, por sus propiedades blandas y resistentes al desgaste, en la industria de bebidas.

Desafíos y consejos para editar Ultem

Ultem es altamente mecanizable y, por lo tanto, no es tan difícil de trabajar como los metales. Sin embargo, no es muy fácil de mecanizar debido a problemas específicos de mecanizado, como el ablandamiento térmico y el agrietamiento por tensión. Por lo tanto, los maquinistas han reunido algunos consejos para los desafíos que enfrentan al mecanizar Ultem.

Recocido para aliviar el estrés

El recocido es un proceso de tratamiento térmico en el que el material se mantiene a una temperatura específica durante un tiempo específico para aliviar las tensiones internas. Es un proceso de preedición que mejora enormemente la maquinabilidad final.

Debido a su naturaleza amorfa, es susceptible a agrietarse por tensión durante el mecanizado, lo que es, con diferencia, el desafío más común en el mecanizado CNC Ultem. Con un ciclo de recocido equilibrado, el riesgo de agrietamiento se puede reducir a un nivel manejable.

Refrigerante para evitar grietas.

La estabilidad térmica es una característica importante de Ultem, pero las aplicaciones riesgosas aún requieren el uso de refrigerante/lubricante. Además, las variantes reforzadas con fibra de vidrio, como Ultem 2100 y Ultem 2300, tienen una estabilidad térmica ligeramente menor que los grados Ultem estándar, por lo que se recomienda usar refrigerante.

Dependiendo del proceso de trabajo, los maquinistas pueden elegir entre enfriamiento por niebla o por inundación. Por ejemplo, durante la perforación, se necesita un amplio suministro de refrigerante para evitar grietas.

Herramientas de corte duras y afiladas

Uno de los factores que afecta negativamente a la maquinabilidad de Ultem es su resistencia al desgaste. Si la geometría y el material de la herramienta no se optimizan, el filo de las herramientas se desafilará.

Desde la perspectiva de los materiales, el acero de alta velocidad (HSS) es un material suficientemente bueno para Ultem estándar como Ultem 1000. Sin embargo, para variantes reforzadas con fibra de vidrio como Ultem 2300, las herramientas de corte CNC más duras, como el metal duro, pueden ser más adecuadas.

Gestión de chips

Ultem produce virutas largas y fibrosas. Esto puede resultar problemático si no existen medidas adecuadas de gestión de chips. Por lo general, la solución es un refresco ocasional o una succión al vacío.

Parámetros de corte moderados

Aunque Ultem es altamente mecanizable, es sensible al corte agresivo. Las principales razones de esto son su ligera fragilidad y el riesgo de agrietarse. Los avances y velocidades elevados pueden provocar fracturas/fisuras y un elevado aporte de calor.

Por tanto, es recomendable ser algo conservador y tomarse tiempo para optimizar los parámetros de corte para evitar problemas de calidad.

Opciones de acabado superficial para piezas mecanizadas Ultem

Existen varias opciones de tratamiento de superficies para piezas mecanizadas CNC Ultem porque tiene una alta estabilidad dimensional. Combinado con una superficie lisa, se convierte en un reemplazo viable y liviano para piezas metálicas de baja resistencia. Las principales opciones de acabado de superficies incluyen:

Procesada

Con el mecanizado CNC Ultem se pueden obtener superficies muy finas de hasta ± 1 µm. Para la mayoría de aplicaciones esto es más que suficiente y la pieza no requiere operaciones de acabado distintas al lijado/limado.

rayos perla

El tratamiento superficial más común y estándar para las piezas mecanizadas Ultem es el granallado. Los maquinistas pueden lograr acabados superficiales finos mediante operaciones automatizadas. Con los diferentes tamaños de grano de los abrasivos, el resultado final es bastante bueno para piezas de rugosidad media.

Cayendo

La voltereta implica colocar la pieza Ultem en una cámara vibratoria giratoria junto con otros materiales, como partículas cerámicas. La máquina "gira" la pieza durante un rato y las partículas alisan la superficie aplanando las protuberancias. Las piezas Ultem generalmente utilizan materiales más duros, como la cerámica, debido a su alta dureza.

Mecanizado PEEK versus PEEK Ultem: ¿Cuáles son las diferencias?

Ultem y PEEK tienen propiedades materiales muy similares. Por tanto, también son similares en términos de maquinabilidad. Quizás la mayor diferencia entre ellos sea el precio: PEEK es significativamente más caro que Ultem.

En general, PEEK es ligeramente mejor que Ultem en términos de resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia a altas temperaturas. Por lo tanto, el procesamiento PEEK es un poco más difícil y consume más energía que el procesamiento Ultem. Sus mayores propiedades de fricción y desgaste conducen a un mayor desgaste de la herramienta y temperaturas de corte más altas.

En consecuencia, estos dos materiales siguen siendo muy similares en términos de maquinabilidad. Se toman las mismas precauciones para ambos: recocido, selección de herramientas con bordes afilados y enfriamiento. Sin embargo, el PEEK es un poco más resistente y suele requerir más cuidado.

Por ejemplo, las herramientas HSS son adecuadas para Ultem de baja resistencia como Ultem 1000, pero para PEEK, los expertos siempre recomiendan usar herramientas de carburo o incluso de diamante. Asimismo, PEEK requiere una mejor refrigeración en todos los casos, mientras que Ultem puede procesarse sin refrigeración por inundación.

Aplicaciones de piezas mecanizadas Ultem

El mecanizado CNC Ultem se utiliza en muchas industrias, desde la aviación de precisión hasta los electrodomésticos. Algunas de las áreas de aplicación más importantes son:

• Equipos semiconductores
• Arandelas, juntas
• Equipo medico
• Conectores y carcasas electrónicas.
• Componentes interiores de aviones

¿Necesita piezas Ultem mecanizadas por CNC?

Concluyendo

Ultem es un termoplástico de alto rendimiento con varias propiedades beneficiosas, que incluyen alta resistencia, estabilidad térmica y química y, lo más importante, maquinabilidad. Gracias a las numerosas cualidades de Ultem, es la elección perfecta para una amplia gama de aplicaciones industriales y comerciales.

Preguntas frecuentes

¿Ultem es editable?

Siempre que se utilicen herramientas con bordes muy afilados, una refrigeración adecuada y parámetros bajos a medios, Ultem es un material fácil de mecanizar que no plantea grandes retos.

¿Cómo se compara Ultem con PEEK?

Ultem y PEEK son materiales comparables. Mientras que PEEK es ligeramente más resistente y duradero, Ultem es más económico sin tener que hacer grandes concesiones en las propiedades del material. Ultem también es más fácil de procesar que PEEK.

¿Cuáles son los beneficios de Ultem?

Ultem tiene numerosas propiedades materiales ventajosas. Estos incluyen alta resistencia, resistencia al impacto y dureza. Además, es térmica y químicamente estable y mantiene las propiedades y forma del material a altas temperaturas y en contacto con compuestos como ácidos, alcoholes, grasas y aceites.