高性能塑料正得到广泛使用,并且逐步取代一些传统材料,如青铜、不锈钢、铝和陶瓷。市场逐渐倾向于使用塑料的重要原因包括:
- 零件的使用寿命更长
- 免润滑
- 对偶面磨损更少
- 设备/产线运行更快
- 设备运行更节能
- 耐腐蚀性和惰性较强
- 重量更轻
如今,塑料材料的选择众多,为您的应用选择合适的方案并非易事。为此,我们制定了以下指南,帮助刚接触工程塑料的新手快速上手。
1. 一般应用的目的是什么?
-
它是轴承和/或摩擦应用吗?
二硫化钼、石墨、碳纤维和聚合物润滑剂(PTFE、蜡)可提高耐磨性能。对于轴承和磨擦应用,最先应考虑耐磨性能,该性能可以用 PV 值和 k 系数来表示。计算所需 PV(压力 (psi)×速度 (m/min))值。以下方的散点图作为参考,选择 PV 极限值高于您为应用计算的 PV 值的材料。还可以根据您所选材料的 k 系数做进一步选择。一般来说,k 系数越低,材料的磨损期限越长。
是静态还是动态的结构应用?
结构部件通常设计为在特定温度下最大连续工作应力是其极限强度的25%。本准则旨在补偿导致蠕变的塑料粘弹特性。下图为等距应力时间曲线图,即描述材料在室温和150°C (300 °F) 下的强度特性随时间的变化。
2. 塑料材料的热需求是什么?
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HDT 是材料软化温度的一个指标,通常作为中等到高压力下、无约束组件的温度上限。
-
连续使用温度通常指长时间暴露会使材料发生显著的永久性物理性能退化的温度。在本指南中,不要将此温度与监管机构(如保险商实验室 (UL))报告的连续操作或使用温度混淆。
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晶体材料的熔点和非晶材料的玻璃化转变温度是维持其形态稳定性的短时极限温度。多数情况下,应该避免在此温度或高于此温度的条件下使用工程塑料材料。
3. 塑料材料会接触到哪些化学物质?
-
由于浓度、温度、时间和压力都会影响适用性的界定,任何特定的应用对耐化学性的要求都难以预测。因此,我们强烈建议您在材料最终使用环境下进行测试。
一般来说,热塑性塑料具有广泛的耐化学性优点,因此您可以选择出符合您应用要求的塑料材料。
例如,尼龙、缩醛和 Ertalyte® PET-P 具有耐化学性,这使它们通常能够在大多数标准工业环境中与多种化学物质共用。与标准应用相比,高性能晶体材料,例如 Fluorosint® PTFE、Techtron® PPS 和 Ketron® PEEK,更加适用于腐蚀性化学环境。
4. 考虑其他标准
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- 相对耐冲击性/韧性
- 尺寸稳定性
- 可燃性
- 电气性能
- 耐紫外线、耐辐射、耐高压、渗气性等
- 监管/机构合规
具有较高拉伸伸长率、冲击强度和抗拉强度的材料通常更坚韧,对冲击负荷应用的缺口敏感度更低。
-
工程塑料随温度变化而膨胀和收缩的速率是金属材料的 2 到 20 倍。线性热膨胀系数 (CLTE) 可用于估计工程塑料的膨胀速率。CLTE 可以用温度的函数表示,也可以用平均值表示。表 6 显示在温度升高时会发生反应的工程塑料的类别数量。
弹性模量和吸水性也会对材料的尺寸稳定性产生影响。确保将湿度和蒸汽的影响考虑在内。
-
食品和药物管理局 (FDA)、美国农业部 (USDA)、保险商实验室 (UL)、3A 乳制品协会和美国船运局 (ABS) 等机构通常会批准或制定更为具体的行业内部材料使用指南。可以将这些标准作为评估材料性能数据的出发点。
5. 哪些塑料型材适用于您的零件?
-
Mitsubishi Chemical Group 为设计师提供广泛的产品品类以及多种尺寸的热塑性塑料型材和半成品零件。通过研究所有型材的适用性,您总能找到最经济适用的一款,从而降低制造成本。
以下是我们针对不同型材推荐的加工方法概述:
形状描述 适用的加工方式 超长
小直径挤出成型 棒、板、带、异型材、管、衬套 大号型材
近净型材浇铸 棒、板、管、近净结构 采用高级工程材料的微型型材 模压成型 棒、盘、板、管 采用高级工程材料的微型型材
小直径注塑成型 棒、盘、板、管 注:虽然加工方式不同,但材料选择一致。物理性能出现差异的原因是在制作型材过程中使用了不同的工艺技术。
例如:
- 注塑件表现出优异的各向异性(性能与方向有关)。
- 挤出成型的产品则表现出轻微的各向异性。
- 而压缩成型的产品是各向同性的,它们在所有方向上表现出相同的特性。
-
在材料选择过程中也应将热塑性塑料的机械加工性考虑在内。较难加工且成本较高的材料可能不适合加工特别复杂的零件。
Mitsubishi Chemical Group 的所有热塑性材料都经过了去应力处理,以增强机械加工性。一般来说,在加工过程中,玻璃填充和碳填充增强级材料比无填充材料更具耐磨蚀性,对缺口冲击更加敏感。换句话说,在加工时增强级材料通常更加稳定。
亚胺材料(即 Duratron® PAI、Duratron®PI 和 Duratron®PBI)因硬度极高而难以加工。在加工这些材料时应使用硬质合金和聚晶金刚石刀具。请查看我们产品的相对机械加工性评级来协助您评估材料机械加工性。
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1. 一般应用的目的是什么?
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它是轴承和/或摩擦应用吗?
二硫化钼、石墨、碳纤维和聚合物润滑剂(PTFE、蜡)可提高耐磨性能。对于轴承和磨擦应用,最先应考虑耐磨性能,该性能可以用 PV 值和 k 系数来表示。计算所需 PV(压力 (psi)×速度 (m/min))值。以下方的散点图作为参考,选择 PV 极限值高于您为应用计算的 PV 值的材料。还可以根据您所选材料的 k 系数做进一步选择。一般来说,k 系数越低,材料的磨损期限越长。
是静态还是动态的结构应用?
结构部件通常设计为在特定温度下最大连续工作应力是其极限强度的25%。本准则旨在补偿导致蠕变的塑料粘弹特性。下图为等距应力时间曲线图,即描述材料在室温和150°C (300 °F) 下的强度特性随时间的变化。
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2. 塑料材料的热需求是什么?
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HDT 是材料软化温度的一个指标,通常作为中等到高压力下、无约束组件的温度上限。
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连续使用温度通常指长时间暴露会使材料发生显著的永久性物理性能退化的温度。在本指南中,不要将此温度与监管机构(如保险商实验室 (UL))报告的连续操作或使用温度混淆。
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晶体材料的熔点和非晶材料的玻璃化转变温度是维持其形态稳定性的短时极限温度。多数情况下,应该避免在此温度或高于此温度的条件下使用工程塑料材料。
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3. 塑料材料会接触到哪些化学物质?
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由于浓度、温度、时间和压力都会影响适用性的界定,任何特定的应用对耐化学性的要求都难以预测。因此,我们强烈建议您在材料最终使用环境下进行测试。
一般来说,热塑性塑料具有广泛的耐化学性优点,因此您可以选择出符合您应用要求的塑料材料。
例如,尼龙、缩醛和 Ertalyte® PET-P 具有耐化学性,这使它们通常能够在大多数标准工业环境中与多种化学物质共用。与标准应用相比,高性能晶体材料,例如 Fluorosint® PTFE、Techtron® PPS 和 Ketron® PEEK,更加适用于腐蚀性化学环境。
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4. 考虑其他标准
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- 相对耐冲击性/韧性
- 尺寸稳定性
- 可燃性
- 电气性能
- 耐紫外线、耐辐射、耐高压、渗气性等
- 监管/机构合规
具有较高拉伸伸长率、冲击强度和抗拉强度的材料通常更坚韧,对冲击负荷应用的缺口敏感度更低。
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工程塑料随温度变化而膨胀和收缩的速率是金属材料的 2 到 20 倍。线性热膨胀系数 (CLTE) 可用于估计工程塑料的膨胀速率。CLTE 可以用温度的函数表示,也可以用平均值表示。表 6 显示在温度升高时会发生反应的工程塑料的类别数量。
弹性模量和吸水性也会对材料的尺寸稳定性产生影响。确保将湿度和蒸汽的影响考虑在内。
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食品和药物管理局 (FDA)、美国农业部 (USDA)、保险商实验室 (UL)、3A 乳制品协会和美国船运局 (ABS) 等机构通常会批准或制定更为具体的行业内部材料使用指南。可以将这些标准作为评估材料性能数据的出发点。
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5. 哪些塑料型材适用于您的零件?
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Mitsubishi Chemical Group 为设计师提供广泛的产品品类以及多种尺寸的热塑性塑料型材和半成品零件。通过研究所有型材的适用性,您总能找到最经济适用的一款,从而降低制造成本。
以下是我们针对不同型材推荐的加工方法概述:
形状描述 适用的加工方式 超长
小直径挤出成型 棒、板、带、异型材、管、衬套 大号型材
近净型材浇铸 棒、板、管、近净结构 采用高级工程材料的微型型材 模压成型 棒、盘、板、管 采用高级工程材料的微型型材
小直径注塑成型 棒、盘、板、管 注:虽然加工方式不同,但材料选择一致。物理性能出现差异的原因是在制作型材过程中使用了不同的工艺技术。
例如:
- 注塑件表现出优异的各向异性(性能与方向有关)。
- 挤出成型的产品则表现出轻微的各向异性。
- 而压缩成型的产品是各向同性的,它们在所有方向上表现出相同的特性。
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在材料选择过程中也应将热塑性塑料的机械加工性考虑在内。较难加工且成本较高的材料可能不适合加工特别复杂的零件。
Mitsubishi Chemical Group 的所有热塑性材料都经过了去应力处理,以增强机械加工性。一般来说,在加工过程中,玻璃填充和碳填充增强级材料比无填充材料更具耐磨蚀性,对缺口冲击更加敏感。换句话说,在加工时增强级材料通常更加稳定。
亚胺材料(即 Duratron® PAI、Duratron®PI 和 Duratron®PBI)因硬度极高而难以加工。在加工这些材料时应使用硬质合金和聚晶金刚石刀具。请查看我们产品的相对机械加工性评级来协助您评估材料机械加工性。
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