塑料性能數(shù)據(jù)及產(chǎn)品設(shè)計

塑料性能數(shù)據(jù)和產(chǎn)品設(shè)計性能數(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,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

SPIRAL-FLOW螺旋流動Cavityhalfofspiral-flowmold.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)測在實際模具中的流動性.

是檢驗各批產(chǎn)品質(zhì)量一致性或快速檢驗材料產(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)時的品質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn).

VISCOSITYVERSUSSHEAR-RATE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STRAINSTRESS屈服應(yīng)力指在應(yīng)變應(yīng)力曲線上斜率為0時,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,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.STRAINSTRESS

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，測試結(jié)果因產(chǎn)品的實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。試驗方法:

Izod-ASTMD256,ISO180Charpy-ISO179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)慎比較來自不同實驗室和供應(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264psi(0.455或1.82Mpa).

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0.010英寸。TestMethods:ASTMD648-樣條厚度1/8～1/2英寸(3.2to12.7mm)

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)所用試驗儀器

維卡軟化溫度

通過一個帶有輕微負(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0.04英寸(1mm)深度時油浴箱的溫度。測試方法:ASTMD1525ISO306維卡軟化點(diǎn)試驗儀器不同產(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1X1.5X13.3X 27X30X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)計制品設(shè)計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ThickThinShrinkage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)計壁厚的不一致不可避免時

采用逐步過渡尖角不良設(shè)計3t可以接受的設(shè)計,但有可能仍有問題t1.5t最好是采用相同壁厚的設(shè)計盡量避免不一致的壁厚不好不好不好好好A=B好ABAB塑料制品設(shè)計的第二個原則

避免尖角圓角半徑對應(yīng)力集中系數(shù)的影響54321P = 所施加的荷載R = 圓角半徑T = 厚度StressConcentrationFactor(K)R/TRPT0.20.40.60.81.00不良設(shè)計改進(jìn)的設(shè)計外角內(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)計改進(jìn)的設(shè)計肋與加強(qiáng)筋理想的肋結(jié)構(gòu)Radius1/2t3tmax.1/2t-2/3tt1/4°Draft肋的設(shè)計對制品重量和強(qiáng)度的影響%Inc

Weight–––––+100%+6.25%+12.5%+25.0%+37.5%%Inc

Stiffness–––––+700%+42%+146%+641%+1647%%Stiffness

%Weight–––––7.06.711.725.643.9%Inc

Stress–––––-300%+26%+11.5%-68%-196%R