如何通过注塑模具实现 PEEK 的精密成型

PEEK（聚醚醚酮）作为 “超级工程塑料”，其 260℃持续耐高温性、金属级机械强度及优异耐腐蚀性，使其成为航空航天、医疗植入等高端领域的核心材料。但 PEEK 高粘度、高结晶度的特性，对注塑模具提出严苛要求，模具设计的精准度直接决定制品能否达到 ±0.005mm 级尺寸精度与性能指标。以下从模具核心设计维度，结合最新实践数据解析精密成型实现路径。

一、浇口系统：熔体填充的精准控制核心

浇口作为熔体注入型腔的 “接口”，其设计直接影响填充均匀性与缺陷率。针阀式热流道浇口是精密制品的优选方案，配合 343-420℃精准控温系统，针对 0.8mm 薄壁手机镜头支架，可将浇口凝固时间延长至填充周期的 1.2 倍，缺料率从 3% 降至 0.1% 以下。

（一）位置设计原则

需遵循 “盯紧厚壁、避开头尾、远离关键” 原则，经 120 余套模具验证，可降低缺陷率 40% 以上。

实例：φ20mm 轴承套模具，将浇口设置于侧面 4mm 厚凸起处，使熔体圆周填充速度差≤0.5m/s，圆度误差控制在 0.005mm 内，优于行业 0.01mm 标准。

多型腔方案：某新能源电机端盖通过 3 个浇口 0.2s 间隔开启，解决熔接痕问题，拉伸强度保留率达 95%。

（二）尺寸量化标准

宽度取制品壁厚 1.5-2 倍，厚度取 0.5-0.8 倍，长度 3-5mm。

实例：3mm 厚航空连接件模具经数据库匹配调整，将浇口厚度从 1.5mm 增至 1.8mm，彻底消除缩痕且痕迹≤0.3mm。

二、流道系统：降低阻力与平衡填充的关键

针对 PEEK 高粘度特性，圆形流道为最优选择，较梯形流道减少 30% 流动阻力。

（一）基础参数设计

按制品重量分级设计直径：50g 以下用 6mm，100g 以上用 12mm，配合圆弧转角避免熔体降解。多型腔模具需严控 “三重平衡”：

路径差≤5%

直径误差≤0.2mm

压力损失差≤3MPa

实例：8 型腔小齿轮模具采用辐条式分布，各型腔熔体到达时间差仅 0.1s，尺寸一致性达 99.5%。

（二）热流道技术应用

热流道系统不可或缺，分区温控使温度误差 ±1℃。

效益数据：某传感器外壳生产中，热流道将废料率从 20% 降至 0.8%，年省原料成本 22 万元，成型周期缩短 8s。

特种适配：针对 PEEK-HT 特种牌号，需定制 420℃耐高温加热元件，防止设备损坏。

三、冷却系统：控制收缩变形的核心手段

基于 PEEK 高结晶度特性，冷却系统遵循 “近型腔、匀分布” 原则。

（一）常规设计参数

水道距型腔壁 15-25mm，直径 8-12mm，与制品形状契合度≥90%。

实例：圆形轴承套采用螺旋水道，冷却均匀性较直水道提升 50%。

（二）介质与技术升级

介质差异化选择：

常规牌号：25-35℃冷却水，流速 3-5m/s，配合响应速度≤0.5℃/s 的温控系统；

特种牌号：PEEK-HT 选用 280℃耐高温导热油，某齿轮模具借此将变形量从 0.15mm 降至 0.03mm。

3D 打印随形水道：

实例：带深腔的阀座模具冷却面积增加 60%，冷却时间从 60s 缩至 35s，效率提升 71%，翘曲量≤0.02mm。

四、材料与排气：模具耐用性与成型质量的保障

（一）模具材料选型

需耐受高温高压，优选导热系数≥40W/(m・K) 的合金钢材，配合 Ra≤0.8μm 水道抛光提升散热效率。针对矿物填充 PEEK，模具表面需精细抛光，降低浮纤与光泽度缺陷风险。

（二）排气系统优化

排气槽设计标准：深度 0.01-0.02mm，宽度 5-10mm，可有效解决气孔问题。

（三）与材料预处理协同

PEEK 原料需 120-150℃干燥 4-6 小时，含纤维增强的材料更需同步优化模具结构与工艺参数，避免应力集中与表面缺陷。

五、结语

PEEK 精密成型是模具多系统协同的结果：浇口控制填充精度，流道保障熔体质量，冷却决定尺寸稳定，材料匹配延长模具寿命。依托量化设计标准、先进热流道技术及随形冷却方案，结合材料预处理把控，可实现 0.005mm 级精度与优异力学性能，为高端制造提供核心支撑。未来需进一步推动模具与工艺参数的智能化匹配，提升复杂制品成型稳定性。