塑料不是金屬
十大設(shè)計(jì)竅門: 共十章 By Jürgen Hasenauer, Dieter Küper, Jost E. Laumeyer and Ian Welsh 原材料比較 塑料不是金屬 眾多的塑料設(shè)計(jì)仍然沿襲“金屬零件”的設(shè)計(jì)理念。開題伊始，作者提出，與其他傳統(tǒng)原 材料相比，設(shè)計(jì)塑料原材料零件時(shí)需注重的要點(diǎn)。 各類原材料的基本特性 塑料原材料比起其他任何工業(yè)原材料，其特性可在很大的范圍內(nèi)變化多端。通過(guò)添加填 料、增強(qiáng)材料和改性劑，其性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)化。大多數(shù)塑料的基本性質(zhì)與金屬有著 明顯區(qū)別。例如，通過(guò)直接對(duì)比，金屬具有更高的。 o 密度 o 最高使用溫度 o 剛性/強(qiáng)度 o 導(dǎo)熱性及 o 導(dǎo)電性 而在 o 機(jī)械避震 o 熱伸縮性 o 斷裂伸長(zhǎng)率 o 韌性 方面，工程塑料則具備更大的范圍。為了生產(chǎn)出功能性塑件，同時(shí)節(jié)約成本，有必要用 創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使塑料替代金屬。在這重新設(shè)計(jì)零部件的過(guò)程中，極有可能達(dá)至功能集成、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的效果。 [pic] 不同的原材料性能 有時(shí)在相同的操作條件下，塑料會(huì)呈現(xiàn)出與金屬完全不同的表現(xiàn)。因此，對(duì)澆鑄金屬經(jīng) 濟(jì)有效的功能設(shè)計(jì)，如果倉(cāng)卒地用于塑料，將會(huì)很容易失敗。因此需要塑料設(shè)計(jì)者必須 對(duì)這些原材料的性質(zhì)非常熟悉。 變形性質(zhì)與溫度和時(shí)間的關(guān)系 當(dāng)材料的使用溫度越接近它的熔點(diǎn)，溫度和時(shí)間將更直接影響原材料的形變表現(xiàn)。多數(shù) 塑料在室溫或短時(shí)間暴露于應(yīng)力時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出機(jī)械性質(zhì)的改變。而另一方面，除非金屬 接近其重結(jié)晶溫度（>300°C），否則它的機(jī)械性質(zhì)不會(huì)出現(xiàn)大幅度改變。 [pic] 如果使用溫度與形變率變化很大，工程熱塑性塑料的性質(zhì)也可以由硬脆向彈性變化。例 如，安全氣袋張開門，在實(shí)際應(yīng)用（如爆炸性開啟）的過(guò)程中，其形變表現(xiàn)與慢速組裝 配件的形變表現(xiàn)質(zhì)完全不同（如圖2）。同樣的，卡扣配件也必須隨著溫度的冷熱來(lái)選擇 不同的裝配方法。這里，溫度的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于裝載速率的影響。 [pic] Fig. 3 影響材料性質(zhì)的因素 塑料的特性不僅僅是純?cè)牧系男再|(zhì)。在不同操作環(huán)境下，塑料組件的基本性質(zhì)會(huì)隨著 不同的因素而改變（如紫外光輻射，如圖3）。如果原材料在不適用的范圍內(nèi)加工，再好 的設(shè)計(jì)也會(huì)失敗。同樣的，制品并不能以加工過(guò)程來(lái)解決設(shè)計(jì)弱點(diǎn)。因此只有考慮到所 有因素的優(yōu)化工藝，才能保證塑料零部件的質(zhì)量。 [pic] Fig. 4 與金屬不同，塑料對(duì)設(shè)計(jì)中的失誤沒(méi)有太大的承受力， 在設(shè)計(jì)塑料零件時(shí)，需要采用配合其特性的設(shè)計(jì)。因此，在設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)產(chǎn)品所有 的要求和限制條件進(jìn)行完整和細(xì)致的分析。
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