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塑料選材的一般程序

2017-09-21 18:09:58
塑料也像金屬一樣,種類繁多,雖然已工業(yè)化的主要類別只有五十多種,但每類又有許多品級。如尼龍塑料則包括尼龍3、尼龍4、尼龍6、尼龍46、尼龍66、尼龍7、尼龍8、尼龍9、尼龍610、尼龍1010、尼龍11、尼龍12、尼龍13、尼龍612,尼龍9T,尼龍13,MC尼龍,尼龍MXD6 尼龍等品種。每一品種還可以通過改性,例如加入填料或增強(qiáng)材料和其它輔助材料,或通過共混制成"合金";或通過加工工藝如定向拉伸、結(jié)晶、發(fā)泡等來獲得新的性能,以滿足使用要求。 

  塑料的品種既然是如此繁多,它們的性能又具可變性,因此,塑料應(yīng)用的選材常常要從塑料中許多性能的綜合平衡來考慮(包括工藝與成本),而且某些性能數(shù)據(jù)如磨損性、沖擊性尚不能完全預(yù)測其使用性,有時又缺乏準(zhǔn)確可靠的設(shè)計公式,因此,大多數(shù)塑料的選材過程是比較復(fù)雜的。為了能選擇出性能和加工工藝均符合使用要求的、又盡量能恰如其分地量材使用的品種就要求采用系統(tǒng)、綜合的分析方法來選材。 

  一個完整的設(shè)計過程,應(yīng)從構(gòu)思、草圖開始。選材在設(shè)計過程中是個關(guān)鍵步驟,對于指定部件的選材,最主要的是考慮部件的功能和決定部件功能的有關(guān)材料性能,同時還要考慮諸如部件的特點和禁忌、使用時的外界條件、臨界條件、使用壽命和使用方式、維修方法、制品尺寸和尺寸精度、成型加工工藝、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)速度、成本、原料來源和經(jīng)濟(jì)效益等等。這些因素包括兩方面,一方面是使用環(huán)境介質(zhì)和環(huán)境條件,如構(gòu)件承受的負(fù)荷和自重,沖擊和振動等機(jī)械作用的影響;接觸的氣體、液體、固體及化學(xué)藥品;曝露的大氣環(huán)境 (氣溫、濕度、降雨、陽光、冰雪以及有害氣體等)的影響;貯存環(huán)境條件和長期貯存的的影響;此外,除靜態(tài)破壞影響外,還要考慮摩擦升溫、蠕變、成型收縮等引起的變形、應(yīng)力松弛以及反復(fù)應(yīng)變而引起的疲勞,高應(yīng)變率引起的力學(xué)性能變化等等。另一方面是搬運(yùn)、勤務(wù)處理或操作時,制品可能遭到外力作用,甚至是意外的外力作用的影響。充分考慮這些因素才能明確所要求的綜合性能。 

  了解生產(chǎn)數(shù)量是為了從經(jīng)濟(jì)上考慮恰當(dāng)?shù)某尚图庸し椒ā1热缢钄?shù)量是幾個至幾十個,就不必要制造模具,可直接用板材或棒材加工;需要數(shù)量是幾百個左右時,可酌情采用簡易模具或樹脂-金屬模、低熔點合金模等;當(dāng)需要量更多時則應(yīng)采用正規(guī)的模具成型。比如,設(shè)計的部件要急于使用,則考慮材料貨源是主要的;如要設(shè)計宇航零件,則性能因素是最重要的;如設(shè)計通用產(chǎn)品,則應(yīng)綜合考慮性能和成本。下面列舉一個典型的選材程序: 
   (1)零部件的構(gòu)思:進(jìn)行初步的功能設(shè)計,即部件的形狀及其功能元件的形狀,并考慮選擇基本加工方法。 
   (2)選材:根據(jù)在應(yīng)力下與使用性能相關(guān)的塑料的工程性能和加工性來篩選候選材料,這些應(yīng)力是部件工作時施加在制品上的。 
   (3)初步分析設(shè)計:利用工程設(shè)計性能計算壁厚和零件的其它尺寸。并根據(jù)塑料的特點進(jìn)行制品設(shè)計和模具設(shè)計。 
   (4)試制樣品:在部件實際使用條件下或模擬零部件的使用條件下進(jìn)行考驗、考核。 
   (5)重新設(shè)計和重新試驗:當(dāng)發(fā)現(xiàn)性能不能滿足使用要求時,要重新篩選材料或重新設(shè)計并試驗。 
   (6)根據(jù)試制樣品的試驗情況和加工零部件的成本,確定最終設(shè)計和選材。 
   (7)確定材料的技術(shù)規(guī)格和檢驗方法。 
  有時上列步驟可以縮短,尤其是在零部件要求簡單,或新零件與舊零件的差別很小的時候。然而,有時選材步驟更為復(fù)雜,特別是在開發(fā)新應(yīng)用時,或在塑料所承受的應(yīng)力很復(fù)雜的情況下,系統(tǒng)、綜合的分析法不僅是可靠的成功辦法,而且是節(jié)省開發(fā)費用的途徑。

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