工程師如何選擇塑膠材料，避免造成巨大損失？
塑膠材料選擇的重要性和困難性
- ? 重要性：材料選擇關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量、性能、成本和項(xiàng)目成敗。選錯(cuò)塑膠材料，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品嚴(yán)重質(zhì)量問題，造成重大成本損失，嚴(yán)重可導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)失??；
- ? 困難性：一方面，塑膠材料種類（45 種）和牌號(hào)（約 85000 個(gè)）繁多，不同種類、牌號(hào)的材料性能差異大；另一方面，其性能參數(shù)復(fù)雜，涉及物理、機(jī)械、熱、環(huán)境、阻燃性等多方面，且部分材料參數(shù)不完整，同一參數(shù)還有不同測試方法和單位。
塑膠材料的性能參數(shù)
- 物理性能：包含比重、熔流率、收縮率，這些參數(shù)影響材料成本、加工性能和產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性。
- 機(jī)械性能：拉伸、彎曲、沖擊、蠕變、疲勞性能等，用于評(píng)估材料在不同載荷條件下的表現(xiàn)，但實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)不能直接用于實(shí)際應(yīng)用。
- 熱性能：載荷熱變形溫度、熱膨脹系數(shù)、維卡軟化溫度等指標(biāo)反映塑料的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性。
- 環(huán)境性能：吸水性、耐化學(xué)性、耐候性影響塑料在不同環(huán)境中的性能和使用壽命。
- 阻燃性：UL94 阻燃等級(jí)用于評(píng)價(jià)塑料阻燃性能，選擇時(shí)需綜合考慮產(chǎn)品需求和成本。
- UL746 相關(guān)性能：如相對溫度指數(shù)、相比耐漏電起痕指數(shù)等，是美國 UL 公司針對材料性能的測試標(biāo)準(zhǔn)。
- 電性能：介電強(qiáng)度、體積電阻、表面電阻衡量塑料的絕緣性能，受溫度和濕度影響。
結(jié)構(gòu)工程師如何快速有效選擇合適的塑膠材料
- 1. 明確產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，全面分析產(chǎn)品的應(yīng)用場景。
- 從載荷狀況來看，若零件承受短期載荷，重點(diǎn)關(guān)注應(yīng)力 - 應(yīng)變行為，長期載荷則關(guān)注蠕變，反復(fù)性載荷關(guān)注疲勞強(qiáng)度等 。
- 確定產(chǎn)品使用環(huán)境溫度范圍，以及可能接觸的化學(xué)介質(zhì)，像脫模劑、潤滑油等。
- 還要考慮價(jià)格因素，在滿足產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，選擇性價(jià)比高的材料。
- 同時(shí)，依據(jù)裝配要求，比如超聲波焊接、卡勾連接等，選擇適配的材料，還要兼顧尺寸穩(wěn)定性、外觀和安規(guī)要求 。
- 2. 理解塑膠材料性能：深入了解塑膠材料的各項(xiàng)性能參數(shù)。
- 物理性能方面，清楚比重影響成本，熔流率可判斷塑料批次差異、注塑和使用過程中的降解情況，收縮率影響產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性 。
- 機(jī)械性能上，拉伸、彎曲、沖擊等性能用于評(píng)估材料在不同載荷下的表現(xiàn)，但實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)與實(shí)際有差異 。
- 熱性能中，載荷熱變形溫度決定短期耐熱性，熱膨脹系數(shù)影響與其他材料配合時(shí)的尺寸變化，維卡軟化溫度反映材料耐熱變形能力 。
- 環(huán)境性能里，考慮吸水性、耐化學(xué)性、耐候性對塑料性能的影響 。
- 阻燃性方面，根據(jù)產(chǎn)品需求選擇合適的 UL94 阻燃等級(jí)
- 先把選擇范圍縮小到一種具體塑膠材料種類，再通過塑膠件材料性能數(shù)據(jù)庫，如 UL IDES 等，獲取不同供應(yīng)商具體塑膠材料的性能參數(shù)表，從中篩選出最合適的材料型號(hào)。
塑膠材料選擇的步驟
- 選擇時(shí)機(jī)：產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就要確定塑膠材料，否則開模后更換成本高昂。
- 第一步：明確產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境，涵蓋載荷狀況、使用溫度、接觸介質(zhì)、價(jià)格、裝配要求、尺寸穩(wěn)定性、外觀、安規(guī)等方面；第二步：理解塑膠材料性能，包括各項(xiàng)物理、機(jī)械、熱、環(huán)境、阻燃等性能參數(shù)；第三步：依據(jù)前兩步縮小范圍，選擇塑膠材料種類；第四步：借助塑膠件材料性能數(shù)據(jù)庫，選擇具體的塑膠材料型號(hào)。
