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Wie wirkt sich die Temperatur auf die PEEK-Zugfestigkeit aus?

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PEEK-Zugfestigkeit im Vergleich zur Temperatur: Was Sie wissen müssen

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Polyetheretherketon (PEEK) ist ein Hochleistungsthermoplast mit einer Zugfestigkeit von 14.000-170 MPa (10,2-14,9 ksi) und einer Glasübergangstemperatur von etwa 143°C (289°F). PEEK kann Temperaturen von bis zu 250 °C (480 °F) im Dauereinsatz standhalten und ist sehr widerstandsfähig gegen thermische Zersetzung.

Hier sind einige weitere Spezifikationen für PEEK bei 73°F:

Zugelastizitätsmodul: 630.000 psi

Zugdehnung bei Bruch: 40%

Biegefestigkeit: 25.000 psi

Druckfestigkeit: 16.000 psi

PEEK Zugfestigkeit vs. Temperatur

Die Zugfestigkeit eines Materials ist seine Fähigkeit, einer Zugkraft zu widerstehen. Bei PEEK ist diese Eigenschaft in hohem Maße von der Temperatur abhängig, wie das folgende Diagramm zeigt. Hier wird das Verhalten der Zugfestigkeit und der Biegefestigkeit über einen Temperaturbereich hinweg betrachtet.

Verhalten bei niedrigen Temperaturen

Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, insbesondere bei bis zu -200 °C, weist PEEK eine sehr hohe Zugfestigkeit auf. Das Diagramm zeigt Werte von über 100 MPa, was die Robustheit des Materials in extrem kalten Umgebungen belegt.

Leistung bei Raumtemperatur

Bei 0°C bis 25°C behält PEEK eine beeindruckende Zugfestigkeit bei, die typischerweise bei 120-140 MPa liegt. Dieser Bereich ist für die meisten Standardanwendungen von Bedeutung und gewährleistet, dass PEEK-Komponenten unter typischen Umgebungsbedingungen gut funktionieren.

Auswirkungen erhöhter Temperaturen

Mit steigender Temperatur ist ein deutlicher Rückgang der Zugfestigkeit zu beobachten. Ab 100 °C beginnt die Zugfestigkeit stärker zu sinken. Bei etwa 200 °C fällt die Zugfestigkeit von PEEK unter 20 MPa.

Jenseits von 200 °C nimmt die Zugfestigkeit weiter ab, so dass es für hochbelastete Anwendungen bei diesen hohen Temperaturen weniger geeignet ist.

Vergleich mit der Biegefestigkeit

Interessanterweise folgt die Biegefestigkeit von PEEK, d. h. seine Fähigkeit, Verformungen unter Last zu widerstehen, einem ähnlichen Trend, behält aber bei höheren Temperaturen höhere Werte als die Zugfestigkeit. Dies macht PEEK zu einem vielseitigen Material für Anwendungen, bei denen eher Biege- als Zugkräfte vorherrschen, auch bei höheren Temperaturen.

Praktische Implikationen

Kryogenische Anwendungen: Die hohe Zugfestigkeit bei niedrigen Temperaturen macht PEEK zu einem idealen Kandidaten für kryogene Anwendungen, z. B. in der Raumfahrtindustrie oder bei der Tiefseeforschung.

Hochtemperaturanwendungen: Obwohl die Zugfestigkeit von PEEK bei Temperaturen über 200 °C deutlich abnimmt, kann es aufgrund der Beibehaltung einiger mechanischer Eigenschaften auch in mechanisch weniger anspruchsvollen Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen eingesetzt werden, z. B. für bestimmte Automobil- oder Elektronikkomponenten.

Allgemeine Technik: Für die meisten technischen Anwendungen ist ein Betrieb im Temperaturbereich von 0°C bis 100°C optimal, um die maximale Leistung und Langlebigkeit von PEEK-Komponenten zu gewährleisten.