碳纤维增强 PEEK(CF-PEEK)主流加工工艺
一、注塑成型(量产首选,短切碳纤 PEEK)
适用原料:30% 短碳纤改性 PEEK 粒子
工艺要点
干燥:150℃,4–6h,含水率<0.02%,含水易起泡、银丝、分层
料筒温度:370–410℃;模具温度 180–220℃(高温模温保证结晶,提升强度、耐磨、尺寸稳定)
高注射压力、保压,低速充模减少纤维取向不均、翘曲
适用产品精密齿轮、轴承衬套、半导体晶圆吸嘴、连接器、医疗器械小件、自动化滑块
优缺点优点:大批量、尺寸一致性好、复杂一次成型;缺点:大件模具成本高,纤维取向导致各向异性,薄壁易翘曲。
二、模压成型(热压成型,长碳纤 / 连续碳纤 CF-PEEK 板材 / 棒材)
分两种:短切碳纤模压、连续碳纤维预浸料模压
工艺流程粉料 / 粒子 / 预浸料铺层 → 高温模具(380–420℃)+ 高压压制 → 缓慢控温冷却定型
特点纤维分布均匀,各向异性远小于注塑,抗蠕变、冲击、刚性更好;可做厚板、实心棒、异形坯料
用途航空结构坯料、骨科植入毛坯、大型耐磨滑块、厚壁密封环,后续 CNC 精加工
三、挤出成型(生产棒材、板材、管材半成品)
原料:短碳纤 PEEK 颗粒
工艺参数挤出机料温 380–410℃,模头恒温,定型冷却段控温缓慢降温充分结晶
产品形态CF-PEEK 圆棒、方棒、薄板、厚板、空心管材
作用作为机加工原材料,适合中小批量、非标定制零件,是市面上最常见毛坯料
四、CNC 精密机械加工(后道精加工,最通用)
原料:挤出棒 / 板、模压坯、注塑半成品二次加工
加工特点
刀具:硬质合金刀具、金刚石刀具,碳纤磨损性极强,高速钢极易崩刀
冷却:风冷 / 微量油冷,禁止大量水冷(吸水易变形)
可铣、钻、车、磨、开槽、打孔、抛光,公差可达 ±0.005mm
适用场景医疗植入件、半导体精密治具、航空异形结构件、小批量非标耐磨件
注意加工易产生碳纤维粉尘,需防尘防护;边缘易起毛,可高温回火去毛刺。
五、3D 打印(增材制造)
FDM/FFF 碳纤 PEEK 线材打印短碳纤填充 PEEK 线材,打印温度 400–420℃,热床 180–220℃,腔体恒温优势:无需模具,快速打样、复杂镂空仿生结构(骨科融合器原型);短板:层间结合弱,强度、密封性低于注塑 / 模压,适合研发样件。
SLS 选择性激光烧结CF-PEEK 复合粉末,高温激光烧结,无支撑、复杂内腔一体成型,力学性能优于 FDM,航空、医疗小批量高端件。
六、热成型 / 热弯(仅薄板)
挤出薄碳纤 PEEK 板加热至 280–320℃软化,模具加压弯折定型,适合简单弧形护板、衬垫,应用较少。
七、二次辅助加工工艺
热压焊接同材质 CF-PEEK 件高温熔接,无胶水,强度接近基材,用于拼接大件板材;
热处理退火成型 / 机加工后 200–240℃保温 2–4h 缓慢降温,消除内应力,大幅改善翘曲、提升尺寸稳定性;
表面处理等离子处理、打磨,用于粘接、镀膜;医用级可抛光、灭菌处理。
工艺选型速记
大批量标准小件 → 注塑
棒板毛坯、中小批量加工料 → 挤出
高均匀性、高承重厚坯、航空医疗毛坯 → 模压
非标精密件、小批量定制 → CNC 机加工
研发打样、复杂仿生结构 → 3D 打印 SLS/FDM
