常见的抗冲击塑料
寻找热塑性塑料,可以承受坚实的打击而不破裂?这里有五种抗冲击聚合物,可以考虑用于您的下一个项目。
艰难。Fracture-proof。受打击时能经受住刺和裂缝的。这就是一些人对抗冲击塑料的描述。然而,正如您将看到的,这个术语是模棱两可的。仅仅因为一块口香糖在被锤子击中时没有碎成两半,并不意味着它具有抗冲击性。因此,把同一块口香糖放在冰箱里一段时间,然后用力拍打。弹片。
同样的“遇冷易碎”现象也会发生在许多聚合物身上——在隆冬时节,把你的聚丙烯(PP)回收箱扔掉,你可能需要一个新的。其他塑料,如聚醚醚酮(PEEK)几乎可以在任何温度下使用,而有些(实际上是相当多的)在紫外线照射下会逐渐变脆。其中一个例子是坚韧的聚甲醛(POM),也被称为缩醛,如果在阳光下晒太久就会变软,最耐冲击的聚合物之一聚碳酸酯(PC)也是如此。
识别抗冲击塑料
由于存在这些变量,在开始任何项目之前评估材料选项并从那些在产品预期环境中表现良好的材料中进行选择是至关重要的。一种开始的方法是查看塑料制造商的数据表。在那里,你会看到像“缺口撞击”、“加德纳撞击”和“仪器飞镖撞击”这样的术语。这些都是根据各种ASTM和ISO标准(例如ISO 179夏比冲击试验或多轴冲击ASTM D3763)定义的,每个标准都试图定义材料在撞击时的反应。
每一种方法背后的基本前提都是在受控条件下击打给定材料的样品,并观察其如何承受冲击。缺口式IZOD测试使用一个向下旋转的钟摆,并撞击一个撞击塑料的安装支架。加德纳测试用一个重物直接落在一个圆形的、像飞镖一样的物体上。造成破坏所需的重量和高度提供了抗冲击性。最终,使塑料破裂所需的冲击越大,其抗冲击性就越高。
考虑到许多标准,您的工程部门应该决定在产品设计期间使用哪些标准,这样您就可以进行同类比较。不幸的是,各种标准可能令人困惑,每个标准都涉及不同的测试方法和制备测试样品的方法。数据表中提供了各种不同的统计数据,而公制单位与英制单位的棘手问题一直在引起人们的注意。有些数据表没有提供任何冲击测试值,但提供了拉伸模量强度、弯曲强度、屈服伸长率和硬度值,所有这些至少提供了有关材料强度的线索。但要注意,强度和韧性通常是相互矛盾的——强度越大,通常意味着脆性越高,与抗冲击性正好相反。
聚合物的强度或韧性很大程度上取决于它的玻璃化转变温度(Tg)以及塑料是无定形的还是半结晶的。这里容不下那么多东西,但我们还有一个设计提示解释这个重要的话题。如果你需要更深入的了解,可以去看看。
此外,几乎所有材料的性能都取决于制造商,以及它们是用于CNC加工,塑料注射成型还是3D打印。2022世界杯足球赛时间表例如,将我们为成型部件提供的RTP 605丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)与我们的碳3D打印机中使用的“类ABS”RPU 70树脂进行比较。这两种材料都被认为是“坚韧的”,并且分别具有5.0和6.0 ft-lb/in的无缺口Izod冲击值,但碳材料的冲击值仅为0.3 ft-lb/in,是RTP 605的四分之一。这是不是意味着它进不了硬汉俱乐部?完全没有,只是在特定条件下表现不同。
事实就是这样
那么,答案是什么?实际上有好几个。如果你的公司已经投资了有限元分析(FEA)软件,恭喜你。一个好的工具可以让你上传不同的材料和它们的属性,选择温度和载荷等变量,然后用虚拟的锤子敲击虚拟的零件,看看它们是如何反应的。但即使没有高端工程软件,SOLIDWORKS,融合360年,以及其他流行的CAD软件包以合理的成本提供了固有的FEA功能或FEA附加组件。
最后,如果您让我们知道您的产品应用,我们可以尝试不同的材料混合物或添加剂,如玻璃和纤维,以帮助改善特定的特性。我们每天都这样做。
5常见抗冲击材料
下面是本设计提示开始时所承诺的“五种抗冲击材料”。这绝不是一个全面的清单,正如所讨论的,韧性取决于许多因素,其中最重要的是零件的几何形状。最后会详细介绍。
1.腹肌
与大多数无定形聚合物不同,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)是不透明的。即使在低温下,它也非常坚韧和抗冲击。你的汽车仪表盘可能是由ABS制成的,就像你在过去三个周末一直在制作的罗马斗兽场模型中的9036块乐高积木一样。ABS既硬又硬,电绝缘,极具可塑性,可以一次又一次地回收。然而,它在溶剂或长时间停留在阳光下或需要高抗疲劳性的应用中表现不佳。与下一个材料,我们机器,3D打印,和注塑模具ABS和ABS类材料。
2.个人电脑
防弹玻璃的材料,聚碳酸酯(PC)岩石的抗冲击性。可以把它想象成丙烯酸坚硬、耐刮的阳的阴。PC可以承受反复的蒸汽灭菌,因此它在医疗应用中广泛使用。如果处理得当,它还能耐热、耐火和抗紫外线,从温室到安全眼镜,从大灯挡板到防暴盾牌,它都是首选。请注意,PC是一种更昂贵的工程聚合物,如果光学透明度是一个问题,应该涂上涂层以防止划痕。
3.HDPE
一些制造商声称高密度聚乙烯(HDPE)不仅是所有塑料中用途最广的,而且用途最广泛。他们可能是对的。HDPE有刚性或柔性两种形式,重量轻但强度高。汽车制造商用它来制造油箱,奶制品供应商用它来制造牛奶容器,户外家具制造商用它来制造户外家具。这些应用都需要良好的抗冲击性,就像暴露在阳光和化学物质下一样,HDPE也能做到这一点。
4.宠物
PETG,也被称为聚对苯二甲酸乙二醇酯,在光学和抗冲击性方面与PC竞争,但价格要便宜得多。它具有食品级和生物相容性,因此适用于一次性饮料瓶和剩余容器,可以消毒用于医疗包装,仪器托盘,甚至植入物,并且具有出色的耐化学性。易于注塑成型,具有良好的热性能和尺寸稳定性。
5.聚四氟乙烯
最后一个可能会让你大吃一惊。聚四氟乙烯,又名聚四氟乙烯,又名特氟龙,柔软柔软,但异常坚韧。它的抗冲击性优于PEEK,大多数聚碳酸酯,与HDPE相当。它还拥有非常低的摩擦系数,仅次于类金刚石碳(DLC)和超硬陶瓷硼化铝镁。如果您正在寻找注塑或3d打印的聚四氟乙烯部件,请继续移动-由于其熔点非常高,高达327°C(621°F),聚四氟乙烯是可加工的,但仅此而已。但要注意的是,它在压力下会蠕变,因此在将其用于垫圈,轴承和其他承重应用时,应该对其进行机械约束。
还有其他如聚苯砜(PPSU), PEEK, TPE或热塑性弹性体,甚至一些尼龙和缩醛。在这里,抗冲击性通常取决于应用温度,并受到拉伸强度、抗紫外线和其他因素的影响。不要犹豫,在使用一种材料或另一种材料之前,制作一些样品并进行比较。
在我们结束之前,还有最后一点,这可能是最重要的一点:产品设计在抗冲击方面的作用。例如:
- 缺口和尖角倾向于增加零件在外力下断裂的机会,而圆角倾向于使零件更耐用。
- 当使用加劲肋时,将它们放置在压缩而不是拉伸的区域,就像焊接线应该位于潜在冲击力最低的地方一样。
- 虽然对于工程师来说,这听起来有点违反直觉,但要尽量避免死板、非常死板的产品设计——能承受一点压力的部件不太可能失败。
最后,请务必在报价阶段与我们分享任何问题。我们有几十年的制造经验,在这里帮助您找到合适的材料和设计,将带来成功。