塑料性能數(shù)據(jù)及產(chǎn)品設計

塑料性能數(shù)據(jù)和產(chǎn)品設計1整理ppt性能數(shù)據(jù)說明了什么2整理ppt所有這些材料數(shù)據(jù)值都是通過使用符合最正確測試要求的樣本進行采集的.實際塑料件的性能很少能夠到達數(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)品設計,除非此產(chǎn)品的應用條件與性能測試條件在尺寸,形狀,應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行應用前的預先的比較.為在盡可能全面地使用材料各種性能,設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3整理ppt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

機械性能熱性能電性能其他性能4整理ppt典型性能數(shù)據(jù)表流變性能5整理ppt

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.6整理ppt

MELTFLOWRATE熔融指數(shù)Schematicofmeltflowratetestapparatus熔融指數(shù)(質量或體積)是指10分鐘內(nèi)樹脂在一定載荷的作用下通過標準口模的量.

試驗是在單一的溫度和載荷下進行的.

不考慮剪切應力和溫度對粘度的影響.

無法準確預測在實際模具中的流動性.

是檢驗各批產(chǎn)品質量一致性或快速檢驗材料產(chǎn)品是否降解的良好途徑.7整理pptVISCOSITY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根本樹脂分子量和相關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)時的品質控制標準.8整理ppt

VISCOSITYVERSUSSHEAR-RATE粘度與剪切應力的關系粘度與剪切應力的關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仿真程序中.9整理pptSHRINKAGE收縮塑料在熱成型加工的冷卻階段會有明顯的收縮.模具設計師必須使用材料收縮率來補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.10整理ppt典型性能數(shù)據(jù)表機械性能11整理ppt

TENSILEPROPERTIES拉伸性能試驗裝置和標準試樣用于測試絕大局部塑料的拉伸強度.拉伸性能可以用來比較不同材料的強度和剛性.剛性熱塑性塑料拉伸測試的標準是ASTMD638和ISO527.對于玻纖增強材料的拉伸速度為5mm/min,非增強材料為50mm/min.12整理ppt

TENSILEPROPERTIES拉伸性能STRAINSTRESS屈服應力指在應變應力曲線上斜率為0時,對應的應力值.斷裂應力指拉伸試樣在恒定的拉伸速度下發(fā)生斷裂時,所對應的應力.拉伸模量指在應力應變曲線上比例極限下,應力應變的比值.其用于測量材料的剛性.典型非增強塑料的應力應變曲線.13整理ppt屈服點延伸率指屈服點的應變值.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變.STRAINSTRESS

TENSILEPROPERTIES拉伸性能典型非增強塑料的應力應變曲線.14整理ppt

TENSILEPROPERTIES拉伸性能這些典型曲線說明不同的材料具有不同的應力應變性能.15整理pptFLEXURALPROPERTIES彎曲性能彎曲性能表達了塑料在負載下的彎曲或抗彎曲性能。彎曲性能的標準測試方法使用ASTMD790或ISO178.對于玻纖增強材料彎曲速度通常為2mm/min。對于非增強材料彎曲速度通常為20mm/min。彎曲模量是應力－應變曲線上塑性段的應力對應變的比例。彎曲試驗的設定和樣條在負載下的應力分布。16整理ppt

IMPACTPROPERTIES沖擊性能沖擊強度，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。當沖擊性能用于某些應用時，測試結果因產(chǎn)品的實際特性而很難直接應用。通常，沖擊強度和拉伸模量提供了塑料的根本機械性能。高沖擊強度＋高拉伸模量=堅韌材料高沖擊強度＋低拉伸模量=韌性材料低沖擊強度＋高拉伸模量=脆性材料17整理pptIMPACTPROPERTIES沖擊性能IzodandCharpy沖擊試驗。試驗方法:

Izod-ASTMD256,ISO180Charpy-ISO179聚碳酸酯的Izod沖擊強度受缺口半徑的影響。18整理ppt典型性能數(shù)據(jù)表熱性能19整理ppt

負載下的熱變型溫度(DTUL)DTUL或HDT用于預測在規(guī)定的測試條件下材料在負載下的溫度特性。該值不代表某一特定材料或應用的上限溫度。成型條件，樣條的制備和樣品厚度極大地影響著DTUL/HDT值。謹慎比較來自不同實驗室和供給商提供的數(shù)據(jù)。20整理ppt負載下的熱變型溫度(DTUL)樣條承受的外部纖維應力為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到達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21整理ppt

維卡軟化溫度通過一個帶有輕微負載(10N或50N)的探針刺入塑料所到達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。22整理ppt

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維卡軟化點試驗儀器23整理ppt不同產(chǎn)品選材的重點以塑代鋼以塑代鋼的意義：降低重量增加設計自由度，整合零件增加加工效率降低原料本錢〔材料回用〕降低加工本錢降低運輸本錢降低成品維護本錢降低綜合本錢24不同產(chǎn)品選材的重點以塑代鋼考慮：耐溫結構受力狀態(tài)耐磨性可裝卸性環(huán)境:上下溫耐化學性本錢1X1.5X13.3X 27X30X不同加強筋結構帶來不同剛性表現(xiàn)25不同產(chǎn)品選材的重點外觀件考慮：強度光澤硬度透明性耐刮擦性成型性耐化學性著色性電鍍/噴涂--免噴涂材料抗UV耐鹽霧性本錢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：耐溫強度尺寸穩(wěn)定性抗沖擊性耐磨性抗靜電導熱26產(chǎn)品設計27整理ppt制品設計要求功能要求制造要求28整理ppt功能要求首先: 性能 結構 裝配 外觀其次: 本錢29整理ppt產(chǎn)品制造要求流動/充模冷卻頂出操作30整理ppt塑料制品設計人員的首要原那么保持均勻一致的壁厚31整理ppt結晶型塑料在厚壁處具有更大收縮ThickThinShrinkage32整理ppt壁厚不均勻可能引起的后果

內(nèi)應力翹曲縮孔空洞尺寸偏差大33整理ppt壁厚不均勻可能引起的后果去除壁厚不一致的局部改進后的設計34整理ppt壁厚的不一致不可防止時

采用逐步過渡尖角不良設計3t可以接受的設計,但有可能仍有問題t1.5t最好是采用相同壁厚的設計35整理ppt36整理ppt盡量防止不一致的壁厚不好不好不好好好A=B好ABAB37整理ppt塑料制品設計的第二個原那么

防止尖角38整理ppt39整理ppt圓角半徑對應力集中系數(shù)的影響54321P = 所施加的荷載R = 圓角半徑T = 厚度StressConcentrationFactor(K)R/TRPT0.20.40.60.81.0040整理ppt不良設計改進的設計外角內(nèi)角容易引起高應力集中,,

充模流向亂,翹曲可能性大Partsmustfitsnugly尖角不良設計改進的設計41整理ppt肋與加強筋42整理ppt理想的肋結構Radius1/2t3tmax.1/2t-2/3tt1/4°Draft43整理ppt肋的設計對制品重量和強度的影響%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%RibHeight

WallThickness––––––––––1/21/12/13/1肋尺寸––––––––––1/4"Wx1/8"H1/4"Wx1/4"H1/4"Wx1/2"H1/4"Wx3/4"H形狀設計T=1/4"T=1/2"T=1/4"B=2"44整理ppt45整理ppt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轉角增加剛性C46整理ppt獲得良好剛性的邊緣設計1234547整理ppt48整理ppt肋好處 害處更大的或 翹曲

相當?shù)膭傂怨?jié)約材料 縮孔成型周期短 脫?？赡苡袉栴}有可能改善 更多的熔接痕

充模流動性49整理ppt翹曲50整理ppt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計51整理ppt應力集中縮痕翹曲合理的設計均勻壁厚或逐步過渡不良設計均勻一致的壁厚壁厚不一致52整理ppt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角處不規(guī)那么排布差好各向異性的收縮行為由于轉角處的流向差異產(chǎn)生的翹曲現(xiàn)象53整理ppt各向異性的收縮行為非增強玻纖增強改性礦物增強改性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FlowTransverse54整理ppt各向異性的取向行為20,00018,00016,00014,00012,00010,00080006000400020000壓縮拉伸Delrin?500

Stress/StrainCurve0.2in/minstrainrateat70°F02468101214161820Strain(%)Stress,(psi)55整理ppt成型工藝條件熔體溫度模具溫度注射保壓時間56整理ppt不一致的冷卻也會導致不一致

的收縮行為底面收縮更大較低的溫度較高的溫度非增強的等級57整理ppt模具設計的影響58整理ppt熔接痕59整理ppt60整理ppt澆口位置所導致的變形因素CoreGateGateGate產(chǎn)生偏心現(xiàn)象易