GF‑30‑PEI(ULTEM‑2300)整套加工工艺,主流成型方式:注塑成型为主;挤出板材、机加工二次切削为辅。整体核心原则:充分除湿、高温熔融、高模温成型、合理后处理消除内应力。
一、成型前原料预处理(决定成品性能最关键步骤)
吸水率问题:PEI 常温吸水约 0.3%,高温熔体条件下水分子会让 PEI 分子链水解,强度下降、出现银纹、气泡、分层;成型后含水率必须<0.02%。
干燥参数:
设备:必须使用‑40℃露点除湿干燥机,普通热风烘箱达不到效果;
温度:140‑150℃,保温 4‑6h;潮湿环境延长至 6h;185℃高温干燥可缩短至 2‑3h,但不建议长时间高温,避免材料氧化发黄;
料斗保温:料斗保持 90‑110℃,防止二次吸水;干燥后原料 4 小时内用完,剩余物料烘干后使用。
回收料:GF‑PEI 回料添加比例控制 15% 以内;多次回收玻纤断裂,力学性能明显下滑;不建议用于高端绝缘零件。
二、注塑成型核心参数(玻纤增强 PEI‑30%)
1. 料筒分段温度(熔体温度 350‑400℃)
表格
| 区段 | 温度设置 | 备注 |
|---|---|---|
| 料斗段(后段) | 330‑345℃ | 防止提前熔融结块 |
| 中段 | 360‑375℃ | 塑化主要区域 |
| 射嘴前段 | 380‑400℃ | 喷嘴最高不超过 405℃,超过 410℃树脂降解碳化 |
玻纤 PEI 熔体粘度偏高,温度偏低极易充模不足、熔接线差、浮纤;温度过高会降解,力学下降、颜色发黄。
螺杆:选用渐变式螺杆,压缩比控制 2.0‑2.5;螺杆转速 40‑70rpm,转速不宜过高,防止剪切过大扯断玻纤;
背压:0.3‑0.7MPa,适度背压可以让树脂包裹玻纤,改善浮纤问题;背压过高材料过热降解。
2. 注射、保压参数
注射速度:采用分段注塑;浇口区域中速,型腔前段低速、型腔后段中高速;全程高速剪切过大会造成玻纤外露(浮纤);
注射压力:90‑120MPa;保压压力 60‑80MPa;保压时间充足,减少制品收缩、内部疏松;
滞留时间:熔体在料筒停留时间不能超过 5‑8 分钟,超时必须排空料筒;PEI 高温长时间停留极易碳化。
3. 模具温度(GF‑PEI 重点)
常规设置:140‑170℃;薄壁精密件取 160‑175℃;最低不要低于 135℃;
高模温的好处:
树脂流动性提升,减少浮纤(玻纤外露发白);
降低分子链冻结取向,减少内应力;
尺寸稳定性更好,成型收缩率降至 0.1‑0.3%;
冷却:模具水路均匀控温;冷却时间按壁厚核算:每 1mm 壁厚约 20‑30s。
4. 模具设计要点(玻纤 PEI 专用)
浇口:扇形浇口、侧浇口优先;避免针尖小浇口,剪切过大造成玻纤取向严重;
排气槽深度 0.01‑0.02mm;排气不良会烧焦、熔接强度大幅下降;
拔模斜度:玻纤增强 PEI 沿纤维方向收缩极小,垂直纤维方向收缩偏大;拔模角度≥1.5‑2°;
壁厚:壁厚尽量均匀;壁厚差>2 倍极易翘曲;尖角全部倒 R 角,GF‑PEI 缺口敏感性很高,尖角位置后期受力易开裂。
三、退火后处理(玻纤 PEI 区别 PEEK 关键要点)
PEEK‑GF30 很多场景可以不用退火;GF‑PEI 做精密零件、高压绝缘件、耐化学零件,退火必不可少,用来释放成型内应力,防止后期溶剂开裂、尺寸漂移。
退火条件:
烘箱温度:160‑180℃(低于 Tg=217℃30‑50℃,防止软化变形);
保温时长:壁厚<3mm 保温 2‑3h;壁厚 3‑6mm 保温 4‑6h;
降温方式:随炉缓慢冷却,降温速率≤5℃/min 降至室温;禁止出炉急速冷却,否则重新产生应力;
退火收益:残余应力大幅释放,模量提升约 10‑15%,耐化学性提高,尺寸长期稳定;普通外观件可选择省略退火;长期高温工作件必须退火。
四、机加工(二次切削加工)
注塑毛坯完成后进行钻孔、铣削、车削加工:
刀具:硬质合金刀具;高速钢刀具磨损太快;
冷却:采用非芳香型水溶性切削液,禁止油性冷却液;避免摩擦升温造成 PEI 软化;
加工前建议先退火,防止加工后零件开裂;加工进给速度不能过快。
五、GF‑PEI 成型常见缺陷和改善方案
银丝气泡:原料烘干不足;延长烘干时间,检查除湿机露点;
浮纤发白(玻纤外露):模温偏低、注射速度太快;提高模具温度至 160℃,降低前段注射速度,适度提高背压;
熔接线强度低:熔接处玻纤取向平行于结合面;扩大浇口、提高熔体温度、增大排气;
后期溶剂开裂:成型内应力过大;提高模温 + 后期退火处理。
