塑料性能數(shù)據(jù)及產(chǎn)品設計行業(yè)研究

1、塑料性能數(shù)據(jù)和產(chǎn)品設計1谷風優(yōu)質(zhì)性能數(shù)據(jù)說明了什么性能數(shù)據(jù)說明了什么2谷風優(yōu)質(zhì) 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行采集的行采集的. . 實際塑料件的性能很少能夠達到數(shù)據(jù)表中所給出的性能數(shù)據(jù)值實際塑料件的性能很少能夠達到數(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)品設計性能數(shù)據(jù)值不能直接用于產(chǎn)品設計, 除非此產(chǎn)品的應用條件與除非此產(chǎn)品的應用條件與性能測試條件在尺寸性能測試條件在尺寸, 形狀形狀, 應變能力和溫度等方面都近似的情況應變能力和溫度等方面都近似的情況下下. 性能數(shù)據(jù)值可以用于對不同材料的性能進行應用前

2、的預先的比性能數(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較. 為在盡可能全面地使用材料各種性能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)設計師必須理解性能數(shù)據(jù)值的局限性據(jù)值的局限性, 塑料的種類和最終使用條件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3谷風優(yōu)質(zhì)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主要性能包括以下幾種類型: 流變性能流變性能 機械性能機械性能 熱性能熱性能 電性能電性能 其他性能其他性能4谷風優(yōu)質(zhì)典型性能數(shù)據(jù)表典型性能數(shù)據(jù)表流流 變變 性性 能能5谷風優(yōu)質(zhì) spiral-flow螺旋流動螺旋流動cavity half of s

3、piral-flow mold.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谷風優(yōu)質(zhì) melt flow rate熔融指數(shù)熔融指數(shù)schematic of melt flow rate test apparatus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(zhì)量一致性或快速檢驗材料產(chǎn)品是否降解的良好途徑.7谷風優(yōu)質(zhì)viscosity粘粘 度度* 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

4、合物的粘度間接提供了測量基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(zhì)控制標準.8谷風優(yōu)質(zhì) viscosity versus shear-rate粘度與剪切應力的關系粘度與剪切應力的關系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曲線在熱塑性材料成型性比較方面比熔融指數(shù)性比較方面比熔融指數(shù)更實用更實用, 但是很少被用于但是很少被用于材料的選擇上材料的選擇上. 這些數(shù)據(jù)主要用于模具這些數(shù)據(jù)主要用于模具充填計算機仿真程序中充填計算機仿真程序中.9谷風優(yōu)質(zhì)shrinkage收收 縮縮塑料在熱成型加工的冷

5、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. (模具尺寸模具尺寸) - (產(chǎn)品尺寸產(chǎn)品尺寸) (模具尺寸模具尺寸)收縮率收縮率 =*這些值通常用百分比或長度/單位長度來表示.10谷風優(yōu)質(zhì)典型性能數(shù)據(jù)表典型性能數(shù)據(jù)表機機 械械 性性 能能11谷風優(yōu)質(zhì) tensile properties拉拉 伸伸 性性 能能試驗裝置和標準試樣用于測試絕大部分塑料的拉伸強度. 拉伸性能可以用來比較不同材料的拉伸性能可以用來比較不同材料的強度和剛性強度和剛性. 剛性熱塑性塑料拉伸測試的標準是剛性熱塑性塑料拉伸測試的標準是 astm d638 和和 iso527. 對于玻纖增強

6、材料的拉伸速度為對于玻纖增強材料的拉伸速度為 5mm/min , 非增強材料為非增強材料為 50mm/min.12谷風優(yōu)質(zhì) tensile properties拉拉 伸伸 性性 能能strainstress屈屈 服服 應應 力力指在應變應力曲線上斜率為 0 時, 對應的應力值.斷斷 裂裂 應應 力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.拉拉 伸伸 模模 量量 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谷風優(yōu)質(zhì)屈服點延伸率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

7、限值.斷裂延伸率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 tensile properties拉拉 伸伸 性性 能能典型非增強塑料的應力應變曲線.14谷風優(yōu)質(zhì) tensile properties拉拉 伸伸 性性 能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谷風優(yōu)質(zhì)flexural properties 彎曲性能彎曲性能 彎曲性能體現(xiàn)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astm d790 或或 iso 178. 對于玻纖增強材料彎曲速度通常為 2mm

8、/min。 對于非增強材料彎曲速度通常為 20 mm/min。 彎曲模量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谷風優(yōu)質(zhì) impact properties沖擊性能沖擊性能沖擊強度沖擊強度，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，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。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(jié)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基本機械性能。 高沖擊強度高拉伸模量高沖擊強度高拉伸模量 = 堅韌材料堅韌材料 高沖擊強度低拉伸模量高

9、沖擊強度低拉伸模量 = 韌性材料韌性材料 低沖擊強度高拉伸模量低沖擊強度高拉伸模量 = 脆性材料脆性材料17谷風優(yōu)質(zhì)impact properties 沖擊性能沖擊性能izod and charpy 沖擊試驗。沖擊試驗。試驗方法試驗方法: izod - astm d256, iso 180 charpy - iso 179聚碳酸酯的izod沖擊強度受缺口半徑的影響。18谷風優(yōu)質(zhì)典型性能數(shù)據(jù)表典型性能數(shù)據(jù)表熱性能熱性能19谷風優(yōu)質(zhì) 負載下的熱變型溫度負載下的熱變型溫度(dtul) dtul 或或 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。

10、 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應商提供的數(shù)據(jù)。20谷風優(yōu)質(zhì) 負載下的熱變型溫度負載下的熱變型溫度(dtul) 樣條承受的外部纖維應力為66 或 264 psi (0.455或1.82mpa ). 測試箱內(nèi)的溫度以 20 c /分鐘的速度上升直到樣條彎曲達到0.010英寸。test methods : astm d 648 -樣條厚度 1/8 1/2 英寸 ( 3.2 to 12.7mm ) 支撐腳間距為4 英寸。 iso 75 -樣條厚度 110 x 10 x 4 mm 支撐腳間距為 100 mm 。 -樣條厚度 80 x 10

11、 x 4mm 支撐腳間距為 64mm 。 熱變型溫度(dtul)所用試驗儀器21谷風優(yōu)質(zhì) 維卡軟化溫度維卡軟化溫度 通過一個帶有輕微負載(10n或50n)的探針刺入塑料所達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。22谷風優(yōu)質(zhì) 維卡軟化溫度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 ( 50 k/h or 120 k/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。測試方法測試方法: astm d 1525 iso

12、 306維卡軟化點試驗儀器23谷風優(yōu)質(zhì)不同產(chǎn)品選材的重點 以塑代鋼以塑代鋼的意義：以塑代鋼的意義：降低重量降低重量增加設計自由度，整合零件增加設計自由度，整合零件增加加工效率增加加工效率降低原料成本（材料回用）降低原料成本（材料回用）降低加工成本降低加工成本降低運輸成本降低運輸成本降低成品維護成本降低成品維護成本降低綜合成本降低綜合成本24不同產(chǎn)品選材的重點 以塑代鋼考慮：考慮：耐溫耐溫結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)受力狀態(tài)耐磨性耐磨性可裝卸性可裝卸性環(huán)境環(huán)境:高低溫高低溫耐化學性耐化學性成本成本1x 1.5x 13.3x 27x 30x不同加強筋結(jié)構(gòu)帶來不同剛性表現(xiàn)不同加強筋結(jié)構(gòu)帶來不同剛性表現(xiàn)25不同產(chǎn)

13、品選材的重點 外觀件考慮：考慮：強度強度光澤光澤硬度硬度透明性透明性耐刮擦性耐刮擦性成型性成型性耐化學性耐化學性著色性著色性電鍍電鍍/噴涂噴涂-免噴涂材料免噴涂材料抗抗uv 耐鹽霧性耐鹽霧性成本成本 密度密度電子電器零件考慮：考慮：耐溫耐溫絕緣性絕緣性 耐電弧性耐電弧性 ul94 cti阻燃性阻燃性 ul94 hb v2 v1 v0功能件考慮：考慮：耐溫耐溫強度強度尺寸穩(wěn)定性尺寸穩(wěn)定性抗沖擊性抗沖擊性耐磨性耐磨性抗靜電抗靜電 導熱導熱26產(chǎn)品設計27谷風優(yōu)質(zhì)制品設計要求 功能要求 制造要求28谷風優(yōu)質(zhì)功能要求首先: 性能 結(jié)構(gòu) 裝配 外觀其次: 成本29谷風優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品制造要求 流動 / 充模 冷

14、卻 頂出 操作30谷風優(yōu)質(zhì)保持均勻一致的壁厚31谷風優(yōu)質(zhì)結(jié)晶型塑料在厚壁處具有更大收縮32谷風優(yōu)質(zhì)壁厚不均勻可能引起的后果33谷風優(yōu)質(zhì)壁厚不均勻可能引起的后果34谷風優(yōu)質(zhì)壁厚的不一致不可避免時采用逐步過渡35谷風優(yōu)質(zhì)36谷風優(yōu)質(zhì)盡量避免不一致的壁厚37谷風優(yōu)質(zhì)塑料制品設計的第二個原則 避免尖角38谷風優(yōu)質(zhì)39谷風優(yōu)質(zhì)圓角半徑對應力集中系數(shù)的影響40谷風優(yōu)質(zhì)尖角尖角41谷風優(yōu)質(zhì)肋與加強筋42谷風優(yōu)質(zhì)理想的肋結(jié)構(gòu)43谷風優(yōu)質(zhì)肋的設計對制品重量和強度的影響44谷風優(yōu)質(zhì)45谷風優(yōu)質(zhì)肋的使用可以大大提高產(chǎn)品剛性46谷風優(yōu)質(zhì)獲得良好剛性的邊緣設計47谷風優(yōu)質(zhì)48谷風優(yōu)質(zhì) 肋49谷風優(yōu)質(zhì)翹 曲50谷風優(yōu)質(zhì) 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谷風優(yōu)質(zhì)壁厚不一致52谷風優(yōu)質(zhì)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53谷風優(yōu)質(zhì)各向異性的收縮行為54谷風優(yōu)質(zhì)各向異性的取向行為 壓縮壓縮拉伸拉伸delrindelrin 500 500stress / strain curve stress / strain curve 0.2 in / min strain rate0.2 in / min strain rateat 70at 70f f55谷風優(yōu)質(zhì)成型工藝條件 熔體溫度 模具溫度 注射保壓時間56谷風優(yōu)質(zhì)不一