簡介:塑料性能數(shù)據(jù)和產(chǎn)品設(shè)計(jì),性能數(shù)據(jù)說明了什么,所有這些材料數(shù)據(jù)值都是通過使用符合最佳測試要求的樣本進(jìn)行采集的實(shí)際塑料件的性能很少能夠達(dá)到數(shù)據(jù)表中所給出的性能數(shù)據(jù)值性能數(shù)據(jù)值不能直接用于產(chǎn)品設(shè)計(jì),除非此產(chǎn)品的應(yīng)用條件與性能測試條件在尺寸,形狀,應(yīng)變能力和溫度等方面都近似的情況下性能數(shù)據(jù)值可以用于對不同材料的性能進(jìn)行應(yīng)用前的預(yù)先的比較為在盡可能全面地使用材料各種性能,設(shè)計(jì)師必須理解性能數(shù)據(jù)值的局限性,塑料的種類和最終使用條件,典型性能數(shù)據(jù)表,典型性能數(shù)據(jù)表,主要性能包括以下幾種類型流變性能機(jī)械性能熱性能電性能其他性能,典型性能數(shù)據(jù)表,流變性能,SPIRALFLOW螺旋流動,CAVITYHALFOFSPIRALFLOWMOLD,螺旋流動的長度表示材料在規(guī)定的壁厚和加工條件的情況下的流動長度,MELTFLOWRATE熔融指數(shù),SCHEMATICOFMELTFLOWRATETESTAPPARATUS,熔融指數(shù)質(zhì)量或體積是指10分鐘內(nèi)樹脂在一定載荷的作用下通過標(biāo)準(zhǔn)口模的量試驗(yàn)是在單一的溫度和載荷下進(jìn)行的不考慮剪切應(yīng)力和溫度對粘度的影響無法準(zhǔn)確預(yù)測在實(shí)際模具中的流動性是檢驗(yàn)各批產(chǎn)品質(zhì)量一致性或快速檢驗(yàn)材料產(chǎn)品是否降解的良好途徑,VISCOSITY粘度,材料的粘度是材料流動的內(nèi)部阻力,決定了模具充填率溶解在溶劑里聚合物的粘度間接提供了測量基本樹脂分子量和相關(guān)熔融流動性能的可能性相對粘度是指按特定濃度稀釋的聚合物溶液與溶劑粘度的比值,通常作為樹脂生產(chǎn)時(shí)的品質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn),VISCOSITYVERSUSSHEARRATE粘度與剪切應(yīng)力的關(guān)系,粘度與剪切應(yīng)力的關(guān)系曲線在熱塑性材料成型性比較方面比熔融指數(shù)更實(shí)用,但是很少被用于材料的選擇上這些數(shù)據(jù)主要用于模具充填計(jì)算機(jī)仿真程序中,SHRINKAGE收縮,塑料在熱成型加工的冷卻階段會有明顯的收縮模具設(shè)計(jì)師必須使用材料收縮率來補(bǔ)償熱成型加工階段的產(chǎn)品收縮,模具尺寸產(chǎn)品尺寸模具尺寸,,收縮率,這些值通常用百分比或長度/單位長度來表示,典型性能數(shù)據(jù)表,機(jī)械性能,TENSILEPROPERTIES拉伸性能,試驗(yàn)裝置和標(biāo)準(zhǔn)試樣用于測試絕大部分塑料的拉伸強(qiáng)度,拉伸性能可以用來比較不同材料的強(qiáng)度和剛性剛性熱塑性塑料拉伸測試的標(biāo)準(zhǔn)是ASTMD638和ISO527對于玻纖增強(qiáng)材料的拉伸速度為5MM/MIN,非增強(qiáng)材料為50MM/MIN,TENSILEPROPERTIES拉伸性能,STRAIN,STRESS,屈服應(yīng)力指在應(yīng)變應(yīng)力曲線上斜率為0時(shí),對應(yīng)的應(yīng)力值斷裂應(yīng)力指拉伸試樣在恒定的拉伸速度下發(fā)生斷裂時(shí),所對應(yīng)的應(yīng)力拉伸模量指在應(yīng)力應(yīng)變曲線上比例極限下,應(yīng)力應(yīng)變的比值其用于測量材料的剛性,典型非增強(qiáng)塑料的應(yīng)力應(yīng)變曲線,屈服點(diǎn)延伸率指屈服點(diǎn)的應(yīng)變值它決定了材料在不發(fā)生屈服的情況下所能承受的小且持久載荷下變形的上限值斷裂延伸率指材料在斷裂時(shí)伸長的百分比脆性材料會在低應(yīng)變水平下發(fā)生斷裂韌性材料和彈性材料在斷裂前可以承受較高的應(yīng)變,STRAIN,STRESS,TENSILEPROPERTIES拉伸性能,典型非增強(qiáng)塑料的應(yīng)力應(yīng)變曲線,TENSILEPROPERTIES拉伸性能,這些典型曲線說明不同的材料具有不同的應(yīng)力應(yīng)變性能,FLEXURALPROPERTIES彎曲性能,彎曲性能體現(xiàn)了塑料在負(fù)載下的彎曲或抗彎曲性能。彎曲性能的標(biāo)準(zhǔn)測試方法使用ASTMD790或ISO178對于玻纖增強(qiáng)材料彎曲速度通常為2MM/MIN。對于非增強(qiáng)材料彎曲速度通常為20MM/MIN。彎曲模量是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上塑性段的應(yīng)力對應(yīng)變的比例。,彎曲試驗(yàn)的設(shè)定和樣條在負(fù)載下的應(yīng)力分布。,IMPACTPROPERTIES沖擊性能,沖擊強(qiáng)度,塑料產(chǎn)品吸收和消耗能量的能力,它因產(chǎn)品的形狀,厚度和所處溫度的不同而不同。當(dāng)沖擊性能用于某些應(yīng)用時(shí),測試結(jié)果因產(chǎn)品的實(shí)際特性而很難直接應(yīng)用。通常,沖擊強(qiáng)度和拉伸模量提供了塑料的基本機(jī)械性能。高沖擊強(qiáng)度+高拉伸模量堅(jiān)韌材料高沖擊強(qiáng)度+低拉伸模量韌性材料低沖擊強(qiáng)度+高拉伸模量脆性材料,IMPACTPROPERTIES沖擊性能,IZODANDCHARPY沖擊試驗(yàn)。,試驗(yàn)方法IZODASTMD256,ISO180CHARPYISO179,聚碳酸酯的IZOD沖擊強(qiáng)度受缺口半徑的影響。,典型性能數(shù)據(jù)表,熱性能,負(fù)載下的熱變型溫度DTUL,DTUL或HDT用于預(yù)測在規(guī)定的測試條件下材料在負(fù)載下的溫度特性。該值不代表某一特定材料或應(yīng)用的上限溫度。成型條件,樣條的制備和樣品厚度極大地影響著DTUL/HDT值。謹(jǐn)慎比較來自不同實(shí)驗(yàn)室和供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)。,負(fù)載下的熱變型溫度DTUL,樣條承受的外部纖維應(yīng)力為66或264PSI0455或182MPA測試箱內(nèi)的溫度以20C/分鐘的速度上升直到樣條彎曲達(dá)到0010英寸。TESTMETHODSASTMD648樣條厚度1/8~1/2英寸32TO127MM支撐腳間距為4英寸。ISO75樣條厚度110X10X4MM支撐腳間距為100MM。樣條厚度80X10X4MM支撐腳間距為64MM。,熱變型溫度DTUL所用試驗(yàn)儀器,維卡軟化溫度,通過一個(gè)帶有輕微負(fù)載10N或50N的探針刺入塑料所達(dá)到的溫度來顯示塑料的熱性能。用于表征短期,高溫性能。對于樣品的厚度和成型條件不象DTUL那么敏感。,維卡軟化溫度,用一根橫截面為1MM2扁平探針接觸塑料樣條并浸入加熱池中。在探針上加以規(guī)定負(fù)載10N或50N后,油浴箱以緩慢恒定的速度升溫50K/HOR120K/H。維卡軟化溫度是當(dāng)探針刺入004英寸1MM深度時(shí)油浴箱的溫度。測試方法ASTMD1525ISO306,維卡軟化點(diǎn)試驗(yàn)儀器,不同產(chǎn)品選材的重點(diǎn),以塑代鋼,以塑代鋼的意義降低重量增加設(shè)計(jì)自由度,整合零件增加加工效率降低原料成本(材料回用)降低加工成本降低運(yùn)輸成本降低成品維護(hù)成本降低綜合成本,不同產(chǎn)品選材的重點(diǎn),以塑代鋼,考慮耐溫結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)耐磨性可裝卸性環(huán)境高低溫耐化學(xué)性成本,1X15X133X27X30X,不同加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)帶來不同剛性表現(xiàn),不同產(chǎn)品選材的重點(diǎn),外觀件,考慮強(qiáng)度光澤硬度透明性耐刮擦性成型性耐化學(xué)性著色性電鍍/噴涂免噴涂材料抗UV耐鹽霧性成本密度,電子電器零件,考慮耐溫絕緣性耐電弧性UL94CTI阻燃性UL94HBV2V1V0,功能件考慮耐溫強(qiáng)度尺寸穩(wěn)定性抗沖擊性耐磨性抗靜電導(dǎo)熱,產(chǎn)品設(shè)計(jì),,制品設(shè)計(jì)要求,功能要求制造要求,功能要求,首先?性能?結(jié)構(gòu)?裝配?外觀其次?成本,產(chǎn)品制造要求,流動/充模冷卻頂出操作,塑料制品設(shè)計(jì)人員的首要原則,保持均勻一致的壁厚,結(jié)晶型塑料在厚壁處具有更大收縮,,,THICK,THIN,,SHRINKAGE,,壁厚不均勻可能引起的后果,,,,,,,,,?,內(nèi)應(yīng)力翹曲縮孔空洞尺寸偏差大,壁厚不均勻可能引起的后果,去除壁厚不一致的部分,,改良后的設(shè)計(jì),壁厚的不一致不可避免時(shí)采用逐步過渡,,,,,尖角,不良設(shè)計(jì),,,3T,,可以接受的設(shè)計(jì),但有可能仍有問題,,T,,,,最好是采用相同壁厚的設(shè)計(jì),盡量避免不一致的壁厚,,,,,,,,,,,,,,,,,,不好,不好,不好,好,好,AB,好,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,A,B,,,塑料制品設(shè)計(jì)的第二個(gè)原則避免尖角,圓角半徑對應(yīng)力集中系數(shù)的影響,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,54321,P所施加的荷載R圓角半徑T厚度,STRESSCONCENTRATIONFACTORK,R/T,,,,,,,R,P,T,不良設(shè)計(jì),改進(jìn)的設(shè)計(jì),,,,,,,外角,內(nèi)角,容易引起高應(yīng)力集中,,充模流向亂,翹曲可能性大,PARTSMUSTFITSNUGLY,,尖角,不良設(shè)計(jì),改進(jìn)的設(shè)計(jì),肋與加強(qiáng)筋,理想的肋結(jié)構(gòu),,,,,,,,RADIUS1/2T,3TMAX,1/2T2/3T,T,,1/4°DRAFT,,,,肋的設(shè)計(jì)對制品重量和強(qiáng)度的影響,肋的使用可以大大提高產(chǎn)品剛性,肋部增加剛性A,邊緣增加剛性B,轉(zhuǎn)角增加剛性C,獲得良好剛性的邊緣設(shè)計(jì),,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,5,肋,好處壞處更大的或翹曲相當(dāng)?shù)膭傂怨?jié)約材料縮孔成型周期短脫模可能有問題有可能改善更多的熔接痕充模流動性,,翹曲,引起翹曲的原因,不一致的壁厚各向異性的收縮行為成型加工條件模具設(shè)計(jì),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,應(yīng)力集中,縮痕,翹曲,,合理的設(shè)計(jì),,,,,,,,均勻壁厚或逐步過渡,,不良設(shè)計(jì),均勻一致的壁厚,壁厚不一致,,,,,,,,,,尾部向內(nèi)翹曲,熔體充模流動方向,,澆口,混亂的流向使玻纖在轉(zhuǎn)角處不規(guī)則排布,差,好,,各向異性的收縮行為,由于轉(zhuǎn)角處的流向差異產(chǎn)生的翹曲現(xiàn)象,各向異性的收縮行為,非增強(qiáng),玻纖增強(qiáng)改性,礦物增強(qiáng)改性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,FLOW,,,,,流動方向,,,橫向,,TRANSVERSE,澆口,澆口,GATE,聚合物取向,玻纖取向,MINERALREINFORCEMENTORIENTATION,模具收縮,成型后收縮,,,FLOW,,,TRANSVERSE,各向異性的取向行為,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,壓縮,拉伸,DELRIN?500STRESS/STRAINCURVE02IN/MINSTRAINRATEAT70°F,,STRAIN,STRESS,PSI,,,,,,,成型工藝條件,熔體溫度模具溫度注射保壓時(shí)間,不一致的冷卻也會導(dǎo)致不一致的收縮行為,底面收縮更大,較低的溫度,較高的溫度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,非增強(qiáng)的等級,模具設(shè)計(jì)的影響,熔接痕,,,澆口位置所導(dǎo)致的變形因素,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,CORE,GATE,GATE,GATE,產(chǎn)生偏心現(xiàn)象,易困氣,,流動平衡無偏心現(xiàn)象,側(cè)澆口,末端澆口,由于澆口位置和澆口數(shù)量產(chǎn)生的翹曲,對環(huán)形制品,由于澆口的形狀不同,最終產(chǎn)品的圓度也會受影響,EDGEGATEPINPOINT,3PINPOINTGATE,4POINTCROSSGATE,FUNNELGATE,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,強(qiáng)度,承受荷載能力較弱的部位,澆口熔接痕肋尖角空洞,一個(gè)項(xiàng)目成功的影響因素,制品設(shè)計(jì)開模材料選擇成型加工,THANKS,QA,
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