材料選擇
十大設(shè)計(jì)竅門: 共十章 By Jürgen Hasenauer, Dieter Küper, Jost E. Laumeyer and Ian Welsh 材料選擇 正確的選擇 一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯(cuò)誤的材料。因此，設(shè)計(jì)者必 須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細(xì)測試這些材料，研究其與各種因素對 成型加工制品性能的影響。 [pic] 圖1 傳統(tǒng)的熱塑性材料 在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料（見圖1） 。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同（見圖2）。 [pic] 圖2 一般來說，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機(jī)械強(qiáng)度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于 不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。 填料和增強(qiáng)材料 熱塑性塑料備有未增強(qiáng)、玻璃纖維增強(qiáng)、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要 用于增加強(qiáng)度、堅(jiān)固度和提高應(yīng)用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強(qiáng)效果，主要用于減 少翹曲。 [pic] 玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強(qiáng)材 料不能被未增強(qiáng)熱塑性塑料或低含量增強(qiáng)材料來替代，而不會有尺寸改變（見圖3）。玻 璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機(jī)械強(qiáng)度的變化。 [pic] 圖4 為了論證這些影響，從注射成型片的橫向和縱向截取了10個(gè)測試條，并在同一個(gè)拉力測 試儀上對它們的機(jī)械性能進(jìn)行了比較（見圖4）。 對添加了30％玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強(qiáng)度比縱向（流動方向） 低了32％，撓曲模量和沖擊強(qiáng)度分別減少了43％和53％。 在綜合考慮安全因素的強(qiáng)度計(jì)算中，應(yīng)注意到這些損失。 [pic] 在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強(qiáng)材料、填料和改性劑來改變它們的性質(zhì)。在中， 由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認(rèn)真地從手冊或數(shù)據(jù)庫(如Campus)中查閱，更好的是 聽取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議（見圖5）。 [pic] 圖6 濕度的影響 一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強(qiáng)。這可能會對它們 的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行時(shí)，應(yīng)特別注意這種性能（見圖6和圖 7）。 [pic] 其他挑選準(zhǔn)則 一些要求與加工注意事項(xiàng)和裝配有關(guān)。研究將幾種不同功能集中于一個(gè)部件也很重要， 這可以節(jié)約昂貴的裝配費(fèi)用。 這個(gè)準(zhǔn)則對計(jì)算生產(chǎn)成本非常有益。在價(jià)格計(jì)算中可以看出，不但應(yīng)考慮原材料的價(jià)格 ，還應(yīng)注意，有高性能(剛性，韌性)的材料可以使壁厚更薄，從而縮短生產(chǎn)周期。因此 ，列出所有的標(biāo)準(zhǔn)，并對它們進(jìn)行系統(tǒng)性評估是很重要的。 一個(gè)韌性材料的選擇流程見圖8. [pic]
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