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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(jì)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(jì)過程，應(yīng)從構(gòu)思、草圖開始。選材在設(shè)計(jì)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)的部件要急于使用，則考慮材料貨源是主要的；如要設(shè)計(jì)宇航零件，則性能因素是最重要的；如設(shè)計(jì)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(jì)，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(jì)：利用工程設(shè)計(jì)性能計(jì)算壁厚和零件的其它尺寸。并根據(jù)塑料的特點(diǎn)進(jìn)行制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)。
　　　(4)試制樣品：在部件實(shí)際使用條件下或模擬零部件的使用條件下進(jìn)行考驗(yàn)、考核。
　　　(5)重新設(shè)計(jì)和重新試驗(yàn)：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(jì)并試驗(yàn)。
　　　(6)根據(jù)試制樣品的試驗(yàn)情況和加工零部件的成本，確定最終設(shè)計(jì)和選材。
　　　(7)確定材料的技術(shù)規(guī)格和檢驗(yàn)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(fèi)用的途徑。

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