1、精選文檔精選文檔PAGEPAGE14精選文檔PAGE塑膠原料選擇一塑料選材的一般程序塑料也像金屬同樣，種類眾多，固然已工業(yè)化的主要類型只有五十多種，但每類又有很多品級。如尼龍塑料則包含尼龍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。每一品種還能夠經過改性，比如加入填料或增強資料和其余協(xié)助資料，或經過共混制成合金；或經過加工工藝如定向拉伸、結晶、發(fā)泡等來獲取新的性能，以知足使用要求。塑料的品種既然是這樣眾多，它們的性能又具可變性，所以，塑料應用的選材經常要

2、從塑猜中很多性能的綜合均衡來考慮(包含工藝與成本)，并且某些性能數據如磨損性、沖擊性尚不可以完好展望其使用性，有時又缺少正確靠譜的設計公式，所以，大部分塑料的選材過程是比較復雜的。為了能選擇出性能和加工工藝均切合使用要求的、又盡量能恰到好處地量材使用的品種就要求采納系統(tǒng)、綜合的剖析方法來選材。一個完好的設計過程，應從構想、草圖開始。選材在設計過程中是個重點步驟，關于指定零件的選材，最主要的是考慮零件的功能和決定零件功能的有關資料性能，同時還要考慮諸如零件的特色和禁忌、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、生產數目、生產速度、成本、原料根源和

3、經濟效益等等。這些因素包含雙方面，一方面是使用環(huán)境介質和環(huán)境條件，如構件承受的負荷和自重，沖擊和振動等機械作用的影響；接觸的氣體、液體、固體及化學藥品；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；儲存環(huán)境條件和長久儲存的的影響；別的，除靜態(tài)破壞影響外，還要考慮摩擦升溫、蠕變、成型縮短等惹起的變形、應力廢弛以及頻頻應變而惹起的疲憊，高應變率惹起的力學性能變化等等。另一方面是搬運、勤務辦理或操作時，制品可能遇到外力作用，甚至是不測的外力作用的影響。充分考慮這些因素才能明確所要求的綜合性能。認識生產數目是為了從經濟上考慮適合的成型加工方法。比方所需數目是幾個至幾十個，就不用要

4、制造模具，可直接用板材或棒材加工；需要數目是幾百個左右時，可酌情采納簡略模具或樹脂-金屬模、低熔點合金模等；當需要量更多時則應采納正規(guī)的模具成型。比如，設計的零件要急于使用，則考慮資料貨源是主要的；如要設計宇航零件，則性能因素是最重要的；如設計通用產品，則應綜合考慮性能和成本。下邊列舉一個典型的選材程序：零零件的構想：進行初步的功能設計，即零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：依據在應力下與使用性能有關的塑料的工程性能和加工性來挑選候選資料，這些應力是零件工作時施加在制品上的。初步剖析設計：利用工程設計性能計算壁厚和零件的其余尺寸。并依據塑料的特色進行制品設計和模具

5、設計。(4)試制樣品：在零件實質使用條件下或模擬零零件的使用條件下進行考驗、查核。從頭設計和從頭試驗：當發(fā)現(xiàn)性能不可以知足使用要求時，要從頭挑選資料或從頭設計并試驗。(6)依據試制樣品的試驗狀況和加工零零件的成本，確立最后設計和選材。(7)確立資料的技術規(guī)格和查驗方法。有時上列步驟能夠縮短，特別是在零零件要求簡單，或新零件與舊零件的差異很小的時候。但是，有時選材步驟更加復雜，特別是在開發(fā)新應用時，或在塑料所承受的應力很復雜的狀況下，系統(tǒng)、綜合的剖析法不單是靠譜的成功方法，并且是節(jié)儉開發(fā)花費的門路二、塑料一般選材設計者繪出零件圖后，要對零零件列出使用條件和重要選材因素、而后合理地選材。括以下三個

6、步驟：跟據應用目的，列出零件的所有功能要求(其實不是資料的性能)，并盡可能定量化。比如：在額定的連續(xù)載荷下同意的最大變形量；使用和運輸過程中所受的應力種類和大小；能否長久受力，是動向或是靜態(tài)應力；最高工作溫度；在工作溫度下同意的尺寸變化；零零件同意的尺寸公差；零零件的使用性能要求；零件能否要求著色、粘接、電鍍等；要求儲存期多長，能否在戶外使用；有無耐燃性要求，等等。(2)依據零件的功能要求，考慮使用性能數值(工程性能)和設計數據，提出目標資料(零件材料)的性能數值，并經過這些性能要求來選定資料，即便這些性能預計是大略的，也會大大方便候選資料的挑選，為最后資料的選定供給有利的依照。選擇適合資料性

7、能是很重點而又復雜的，因為零零件的某一功能經常包含幾種性能，比如在尺寸穩(wěn)固性的要求中除尺寸精度外，還要考慮線脹系數、模塑縮短率、吸水性、蠕變性等等。零件的強度和剛度，除了從資料性能上考慮之外，還要從制品構造設計上(如厚度和增強筋等)加以考慮。資料的成型工藝性、持久性、經濟性等也都是選材時應試慮的因素。有時，某些使用要求不必定能明確對資料性能的定量要求，如電鍍性常常要經過實質試驗或已有的經驗來挑選。又如塑料炮彈彈帶，要求資料經受高速沖擊、壓縮、扭擰、剪切等復雜的外力作用和高速高溫高壓氣流的影響，很難直接提出資料的定量性能要求，所以，除了經過力學計算外，還可經過模擬試驗和探究試驗來計算受力狀況，提

8、出大略的性能要求。最后經過零件工程性能要求與資料性能的比較來確立候選資料。選擇塑料時應注意下邊幾個問題：一定對采納塑料的性能有較全面的認識，而后依據使用條件去考慮配方、工藝和制品設計等。塑料一般導熱性低，采納和設計時要充分注意。塑料的線脹系數一般比金屬大，有的易吸水，所以尺寸變化較大，采納和設計時要考慮適合的配合空隙和公差范圍。有的塑料有應力開裂的偏向，采納和設計時要盡量減少應力，制品設計要防止應力集中，或作適合的后辦理，并要嚴格控制加工工藝。有的塑料有蠕變和后縮短或變形的偏向，采納和設計時應充分注意。各樣塑料有-必定的使用強度范圍和同意接觸的介質以及能承受的壓力和速度極限，選用和設計時應當考

9、慮設計者繪出零件圖后，要對零零件列出使用條件和重要選材因素、而后合理地選材。括以下三個步驟：(1)跟據應用目的，列出零件的所有功能要求(其實不是資料的性能)，并盡可能定量化。例如：在額定的連續(xù)載荷下同意的最大變形量；使用和運輸過程中所受的應力種類和大小；能否長久受力，是動向或是靜態(tài)應力；最高工作溫度；在工作溫度下同意的尺寸變化；零零件同意的尺寸公差；零零件的使用性能要求；零件能否要求著色、粘接、電鍍等；要求儲存期多長，能否在戶外使用；有無耐燃性要求，等等。(2)依據零件的功能要求，考慮使用性能數值(工程性能)和設計數據，提出目標資料(部件資料)的性能數值，并經過這些性能要求來選定資料，即便這些

10、性能預計是大略的，也會大大方便候選資料的挑選，為最后資料的選定供給有利的依照。選擇適合資料性能是很重點而又復雜的，因為零零件的某一功能經常包含幾種性能，例如在尺寸穩(wěn)固性的要求中除尺寸精度外，還要考慮線脹系數、模塑縮短率、吸水性、蠕變性等等。零件的強度和剛度，除了從資料性能上考慮之外，還要從制品構造設計上(如厚度和增強筋等)加以考慮。資料的成型工藝性、持久性、經濟性等也都是選材時應試慮的因素。有時，某些使用要求不必定能明確對資料性能的定量要求，如電鍍性常常要經過實質試驗或已有的經驗來挑選。又如塑料炮彈彈帶，要求資料經受高速沖擊、壓縮、扭擰、剪切等復雜的外力作用和高速高溫高壓氣流的影響，很難直接提

11、出資料的定量性能要求，所以，除了經過力學計算外，還可經過模擬試驗和探究試驗來計算受力狀況，提出大略的性能要求。最后經過零件工程性能要求與資料性能的比較來確立候選資料。選擇塑料時應注意下邊幾個問題：一定對采納塑料的性能有較全面的認識，而后依據使用條件去考慮配方、工藝和制品設計等。塑料一般導熱性低，采納和設計時要充分注意。塑料的線脹系數一般比金屬大，有的易吸水，所以尺寸變化較大，采納和設計時要考慮適合的配合空隙和公差范圍。有的塑料有應力開裂的偏向，采納和設計時要盡量減少應力，制品設計要防止應力集中，或作適合的后辦理，并要嚴格控制加工工藝。有的塑料有蠕變和后縮短或變形的偏向，采納和設計時應充分注意。

12、各樣塑料有-必定的使用強度范圍和同意接觸的介質以及能承受的壓力和速度極限，采納和設計時應當考慮。三、塑料選材的門路著手材，能夠先行初，而后合價后行。初可通兩個門路，品用途材；二是依據制品要求性能材（利用資料性能表和性能平分等）一是依據制；同要考成本和安全生等因素。下邊就以一些已工化的塑料象，列幾種易的材方法。1、依據用途材用途主假如指制品用域的，別的包含制品的使用境、受力型和作用方式、使用象等等因素。(1)使用境所使用境是指資料或制品使用受周境的溫度、濕度、介等，特是溫度和濕度的條件。依據用途的不同，溫度條件可由南北極的低溫到赤道或荒漠地域的炎氣溫，或許是宇航境的高低溫，甚至在火災的高溫等；濕

13、度條件從在水中期或歇浸泡與露天雨淋到冬季的干燥狀(30RH)；有的制品是在特別氣體中使用或許用于接觸化學液體或溶液的合；別的，自然曝露狀下除了、雨、等影響外受太陽光的曝曬等等。所以，必考待用塑料使用境的適能力。制品的受力型和作用方式依據制品的受力型和受力狀及其資料生的來能足使用要求的資料是很必需的。也就是，要考上述各樣境下的外力作用是拉伸、曲折、歪曲、剪切、沖或摩擦，或是幾種力的合作用。別的，要考外力的作用方式是迅速的(短)或是恒力或恒的，是頻頻力是增力等等。用于沖荷合的制品，沖度高的；用于恒定力的合并且必防備形，蠕小的資料；用于反力作用的合疲度比高的資料；使用象使用象是指派用塑料制品的國、地

14、域、民族和詳細使用者的范。比如。國家不同，其準格也不同。如美國的氣零件用的塑料，保其隨和的安全性，要求必切合UL格。此外，色彩和案及形狀的要求也會因國家、民族的隨和而不同，合適的色彩和形狀。使用者不同，如少兒、老年、女用品也各有不同的要求在工上使用也要考使用象，而不同的資料。(4)按用途行分。按用途分的方法有多種，有的按用域分。如汽運工用的，家用氣用的，機械工用的，建筑資料用的，宇航和航空用的等等；有的，按用功能分。如構資料(外殼、容器等)，低摩擦擦資料(承、滑桿、等)，受力機械零件資料。耐、耐腐資料(化工、耐和火箭用資料)，資料(氣構制品)、透光資料。表中列出一些機械零件采納工程盟料的狀況。

15、當有幾種資料同屬一用途，依據其使用特點和資料性能一步比和。最好2-3種行比。比方外殼用途就包含外殼，靜外殼，外殼等，所以要求使用不同特征的塑料。外殼是常遇到烈震或微撞的容器，要求資料除有性和尺寸定性外，要有好的沖度。在室內用可采納ABS塑料，在外使用的考耐老化性能好的資料。如AAS(丙睛-丙酸-苯乙共聚物)或MAAS，或用酚醛、環(huán)氧或聚的玻璃鋼等。靜態(tài)外殼是用在不活動或少活動的部位，如儀表殼、收音機和電視機外殼等。要求形狀和尺寸穩(wěn)固、雅觀，一般可采納高沖擊強度聚苯乙烯、ABS、聚丙烯等；如要求透明則可采納乙酸丁酸纖維素、聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯。至于絕緣外殼，除要求絕緣外，有的還要求有高的機械

16、強度和沖擊強度，如電動機罩、電動機械外殼等，則可采納玻璃纖維增強聚碳酸酯，玻璃纖維增強聚對苯二甲酸丁二酯(PBTP)或熱固性樹脂的玻璃鋼等。按塑料應用范圍選材(1)制造容器、外殼、蓋、導管的塑料。這種制品一般不要求承載很大負荷，但要求有優(yōu)秀甚至優(yōu)秀的沖擊強度和硬度、適中的拉伸強度和尺寸穩(wěn)固性，以及優(yōu)秀的外觀和耐環(huán)境性，并要求資料的價錢適中。優(yōu)秀的或對還有特殊性能要求的應特意考慮。假如采納金屬制造時，一般是采納鋼板、型鋼、鑄鋁或沖切鋁、輕合金或壓鑄金屬。這些資料強度較高，剛硬度也好。可是，當碰到以下狀況和要求時，采納塑料更加適合。a一定防備共振并且要求傳聲小；b要求有必定的彈性變形以防備因為有時

17、碰撞而惹起的凹痕；c制品形狀復雜，用金屬加工工藝生產有困難；d制品不希望后加工；e.要求制品整體電絕緣(或部分絕緣)和絕熱，或整體著色或要求透明、半透明;f.要求耐腐化和耐濕氣，不生銹;考慮以上的特色、比較適合的資料見表(待增補)所示。有時，一種資料不可以知足要求，常常需要塑料和其余資料復合，比如需要控制蠕變或撓曲變形或特別耐磨耗時，可把帶螺紋的金屬嵌件嵌入塑料件中，假如要求構造殼體能經受碰撞和粗用時，可考慮采納金屬和塑料的復合板或在金屬表面上復合塑料。低摩擦應用方面的塑料這種應用要求的資料需擁有低的摩擦系數甚至無潤滑時摩擦系數也低，耐磨蝕性好，并具有適中至優(yōu)秀的形穩(wěn)性、耐熱性和耐腐化性。過去

18、采納銅銻錫合金、青銅、鑄鐵、預潤滑的木材、石墨等。可是，當碰到以下狀況和要求時，采納塑料更加適合。a有腐化或磨耗；b加工時，潤滑劑會污染產品；c組件一定在高于或低于一般潤滑劑的合用溫度下工作；d要求無養(yǎng)護操作；e用塑料可防止復雜的潤滑系統(tǒng)；f急迫要求減重時；要求電絕緣；要求減弱聲響、噪音；I.要求盡量減少擦傷和刻痕；j系統(tǒng)高負荷、低速運行會擠出一般潤滑劑;滑粘性不適合時。依據上述要求，作為軸承減摩零件的適合塑料見表(待增補)所示。可是，當工作溫度長久超過260或有很大的徑向負荷、止推負荷時，或是需要連續(xù)高速運行，以及長久時間內要求軸的偏斜極小或要求軸的磨損先于軸承的磨損時，應試慮用其余資料。有

19、時(特別是碰到以下狀況)可考慮用塑料和其余資料組合，如：a需要趕快發(fā)散熱量，b要求蠕變極小；c.僅用塑料不可以承受太高負荷，等等。(3)用作重應力機械零件的資料(如齒輪、凸輪、齒條、聯(lián)軸節(jié)、輥子等)這種應用要求資料的機械強度高、特別要求擁有高的曲折、拉伸和沖擊強度，在高升溫度時仍擁有優(yōu)秀的耐疲憊性和穩(wěn)固性，機械加工性優(yōu)秀，尺寸穩(wěn)固、能模塑成型精細公差制品。過去是采納鑄鐵、鋼、黃銅等，可是，當碰到以下狀況和要求時，考慮用塑料更加適合。a急迫要求減重;b使用環(huán)境砂塵多，有磨蝕和腐化;c盡量減小聲響或振動；d希望有綜合效能。依據上述要求，比較適合的塑料見表(有待增補)所示。可是，假如要求承受重擔荷、

20、工作溫度高、以及急迫要求降低資料成本時。應試慮用其余資料。假如要求高耐沖擊、耐曲折并且要求成本低時，能夠考慮采納塑料與其余資料(如金屬)構成的構造復合資料。用作化工設施的塑料和耐熱塑料這種應用要求資料耐化學腐化、吸濕性小有的還要求耐高低溫，擁有一般到優(yōu)秀的機械強度。過去是采納不銹鋼、欽、鈮、和其余貴金屬。可是當碰到以下狀況和要求時，可考慮用塑料更加適合。a特別要求耐腐化，而不銹鋼又不可以知足要求；要求既耐腐化又耐磨損；c急迫要求降低成本或延伸化工設施的使用壽命；d要求減少養(yǎng)護，便于維修；e要求絕熱，隔熱以及耐剎時高溫或燒蝕(為了選材方便，也可將耐熱塑料另分一類)依據上述的要求，比較適合的塑料見

21、表(有待增補)。別的，還有不飽和聚酯玻璃鋼用于大型手糊制品；酚醛或改性酚醛塑料用于耐高溫、耐燒蝕、或既耐熱又要求擁有較高強度的制品。但是，假如要求的機械強度不高，工作溫度長久超出290，并且在高低溫改動范圍很寬的狀況下要求尺寸穩(wěn)固性優(yōu)秀時，應試慮新式復合資料或用其余資料。假如工作條件要求強度很高，并且要有極好的耐腐化性，或許要求在高升溫度下極耐腐化，或許需要借助塑料在高溫下慢慢燒蝕來保護金屬免受破壞，則可考慮用塑料和其余資料構成的復合資料(如石墨、耐熱樹脂與填料或石棉、碳纖、Si02纖維等構成的復合資料)。用作電氣構造零件的塑料這種應用要求資料在低至中頻下電絕緣性優(yōu)秀，擁有高的強度和抗沖擊性能

22、，優(yōu)秀的耐疲勞性和耐熱性，在高升溫度狀況下，尺寸穩(wěn)固性優(yōu)秀。過去是用陶瓷、玻璃或云母，可是，當遇到以下狀況和要求時，考慮用塑料更加適合。a有沖擊負荷；b急迫要求減重；c尺寸精度要求較嚴格，陶瓷、玻璃等無機絕緣資料加工達不到要求時；d要求制造形狀復雜的導體灌封或封嵌件等)。-絕緣體組合成整體的制品或零件(如印刷電路、集流環(huán)組件、依據上述的要求，比較適合的塑料見表（待增補）別的，還有聚酯(PETP、PBTP)、氟塑料、聚苯醚、聚砜、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、酚醚樹脂(xylok-新式酚醚樹脂。聚對二甲苯也是較好的絕緣資料。作為一般絕緣資料還可采納聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯可用于制造一般電線電

23、纜絕緣。此中聚碳酸酯用于要求高沖擊強度的透明零件；澆鑄環(huán)氧或模塑料可包封電子和電氣元件。合用于要求對環(huán)境有最大抗耐能力的場合。組合電器組件的包封能夠用有機硅橡膠和環(huán)氧組合封來獲取更佳的性能；模塑的環(huán)氧用于在寬廣的溫度范圍內要求尺寸穩(wěn)固的零件；三聚氰胺甲醛塑料用于要求擁有較大硬度的零件；有機硅聚合物用于要求耐高溫的場合；氨基塑料用于要求價錢便宜的場合；酚醛層壓資料用于沖切和模沖零件等等。可是，假如工作溫度極高，或壓縮負荷很高時，應試慮用其余資料。用作透光零件、透明板和模型的塑料這種透明或帶色的半透明資料要求透光性優(yōu)秀，具有優(yōu)秀至優(yōu)秀的二次成型性和成型加工性，不易碎(耐沖擊)、并有一般至優(yōu)秀的拉伸

24、強度。過去大部分采納玻璃，可是玻璃存在一些弊端，特別是不可以知足以下使用要求：a.制品要求耐沖擊、耐振動、不易擊碎；b.要求擁有必定的可彎的性；c.要求有更高的比強度；d資料一定是天然半透明而不該經過表面辦理來達到半透明；e要求易于成型形狀復雜的制品；等等。依據上述的要求，比較適合的塑料見表(待增補)此中丙烯酸酯類塑料介紹作一般應用，特別合用于光學、裝修和室外應用。澆鑄的丙烯酸酪板料，擁有較高的強度和透明性，可制造中、低精度透鏡，擠壓成型用的丙烯酸酯塑料價錢較低(特別是制造薄的制品)，并且有較好的二次成型性；在透明塑猜中聚碳酸酯擁有最高的強度，可制作透明的面罩、防備眼鏡或防備板。乙酸丁酸纖維素

25、擁有優(yōu)秀的耐沖擊性，并可深延成型；透明聚氯乙烯擁有最正確的二次成型性和印刷適應性；乙酸纖維素塑料可用作可曲折的透明板和防備板；中等抗沖擊的聚苯乙烯和硬質聚氯乙烯塑料是價錢便宜的透明和半透明資料；聚苯乙烯可制作價錢最低的模塑透明零件。烯丙基二甘醇酯樹脂(CR-39)是當前光學上主要使用的熱固性塑料，其透明性，耐磨性，抗沖擊性及耐化學性都很好，采納表面鍍膜或涂有機硅酮膜來提升其表面硬度和耐磨性，能連續(xù)耐100，短期內耐150。但另有吸濕性較大等問題，當前主要用于制作鏡片。可是，假如要求制品擁有極好的耐化學性或者要求適應高的工作溫度，或在工作條件下有磨損，在寬廣的溫度范圍內要求有極好的尺寸穩(wěn)固性，則

26、應試慮對塑料進行表面辦理或采納其余資料。跟著新資料的不停出現(xiàn)，選材表也要不停補充改正，以利于提升制質量量、降低成本。如軸承、軸瓦等低摩擦資料，從前向來使用布基酚醛層壓品，但最近幾年來則采納尼龍和聚甲醛，要求摩擦系數更小和全耐熱時可即含氛塑料粉末或纖維的聚甲醛或聚酰亞胺。依據要求的性能選材聚合物資料在不同應用處合下，會經受各樣外力和環(huán)境的綜合作用。所以第一要詳盡了解使用條件及其對資料性能的要求，而后依據性能要求選材并進行設計。可是依據資料性能數據選材時，制品設計者應當注意，塑料和金屬之間有顯然的差異，對金屬而言，其性能數據基本上可用于資料的挑選和制品設計，但是，粘彈性的塑料卻不同樣，各樣測試標準

27、和文獻記錄的聚合物性能數據是在很多特定條件下的，往常是短時期作使勁或許指定溫度或低應變速率下的，這些條件可能與實質工作狀態(tài)差異較大，特別不適于展望塑料的使用強度和對升溫的耐力，所以，所有的塑料選材都要把所有功能要求變換成與實質使用性能有關的工程性能，并依據要求的性能進行選材。往常依據性能選材的方法有：對塑料性能分項考慮、比較的選材；同時考慮多項性能綜合評論的選材。對塑料性能分項考慮、比較的選材相對密度塑料基材的相對密度一般都在0.91(聚丙烯)到2.2(聚四氟乙烯)的范圍內。但若制成泡沫塑料，相對密度就會減少到0.04或更低；填補無機資料或金屬等資料能使相對密度達到3左右。塑料比金屬的相對密度小(鋁2.