材料选择
十大设计窍门: 共十章 By Jürgen Hasenauer, Dieter Küper, Jost E. Laumeyer and Ian Welsh 材料选择 正确的选择 一般来说，并没有不好的材料，只有在特定的领域使用了错误的材料。因此，设计者必 须要彻底了解各种可供选择的材料的性能，并仔细测试这些材料，研究其与各种因素对 成型加工制品性能的影响。 [pic] 图1 传统的热塑性材料 在注射成型中最常用的是热塑性塑料。它又可分为无定型塑料和半结晶性塑料（见图1） 。这两类材料在分子结构和受结晶化影响的性能上有明显不同（见图2）。 [pic] 图2 一般来说，半结晶性热塑性塑料主要用于机械强度高的部件，而无定型热塑性塑料由于 不易弯曲，则常被应用于外壳。 填料和增强材料 热塑性塑料备有未增强、玻璃纤维增强、矿物及玻璃体填充等种类产品。玻璃纤维主要 用于增加强度、坚固度和提高应用温度；矿物和玻纤则具较低的增强效果，主要用于减 少翘曲。 [pic] 玻璃纤维会影响到成型加工，尤其会对部件产生收缩和翘曲性。所以，玻璃纤维增强材 料不能被未增强热塑性塑料或低含量增强材料来替代，而不会有尺寸改变（见图3）。玻 璃纤维的取向由流动方向决定，这将引起部件机械强度的变化。 [pic] 图4 为了论证这些影响，从注射成型片的横向和纵向截取了10个测试条，并在同一个拉力测 试仪上对它们的机械性能进行了比较（见图4）。 对添加了30％玻璃纤维增强的热塑性聚酯树脂，其横向的拉伸强度比纵向（流动方向） 低了32％，挠曲模量和冲击强度分别减少了43％和53％。 在综合考虑安全因素的强度计算中，应注意到这些损失。 [pic] 在一些热塑性塑料中加入了一系列增强材料、填料和改性剂来改变它们的性质。在中， 由这些添加剂产生的性能变化必须认真地从手册或数据库(如Campus)中查阅，更好的是 听取原材料制造厂家的专家的技术建议（见图5）。 [pic] 图6 湿度的影响 一些热塑性材料，特别是PA6和PA66，吸湿性很强。这可能会对它们 的机械性能和尺寸稳定性产生较大的影响。在进行时，应特别注意这种性能（见图6和图 7）。 [pic] 其他挑选准则 一些要求与加工注意事项和装配有关。研究将几种不同功能集中于一个部件也很重要， 这可以节约昂贵的装配费用。 这个准则对计算生产成本非常有益。在价格计算中可以看出，不但应考虑原材料的价格 ，还应注意，有高性能(刚性，韧性)的材料可以使壁厚更薄，从而缩短生产周期。因此 ，列出所有的标准，并对它们进行系统性评估是很重要的。 一个韧性材料的选择流程见图8. [pic]
材料选择