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品种取向性不适于高精度与均匀力学性能制品

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:取向性大的品种不宜用作高尺寸精度及配合精度、易变形的制品和要求各向力学性能均匀的制品。

品种取向性不适于高精度与均匀力学性能制品

1.强度及模量

塑料的各项强度及相应的模量都比金属低很多,且随温度、湿度、接触不同介质等而变化,因此它宜用作常温状态下承受中小负载的结构材料。如果拉伸强度>300MPa,则任何塑料都难以承受,一般只用作负载100MPa以下的场合。工程塑料或玻璃纤维增强塑料可用于模量在1.5~10.0GPa的场合,但碳纤维增强材料(尤其是热固性增强塑料)可用于100GPa的高模量、高刚性场合。

2.抗冲击性及韧性

在塑料中其玻璃化温度高于室温,且对内应力不敏感的品种或工程塑料等材料的抗冲击性及韧性较好,可接近或超过普通结构钢,但多数塑料抗冲击性及韧性对温度变化及缺口应力都较敏感,需经改性或采用合理的结构设计后才可适用于抗冲击场合。目前,改性后高抗冲击、耐低温冲击的塑料品种很多,尤其是采用各种增强材料组成的增强塑料可作汽车保险杠、防弹、装甲防护、家用电器外壳、安全帽等高抗冲击、高韧性制品。

此外,结构泡沫塑料弹性体等软质韧性塑料具有可吸收较高冲击能量及回弹性好的特性,可代替橡胶类材料用作防振、抗冲击、缓冲等制品。

3.抗疲劳、抗蠕变性

塑料是粘弹性材料在长期负载下会发生蠕变及应力松弛,在反复或循环载荷作用下会发生疲劳破坏。塑料的抗蠕变、抗疲劳性比结构钢低,且对温度、湿度、接触介质等各种因素变化很敏感,它们与制品的寿命有密切的关系,常是致使制品失效的主要原因。但塑料中有些品种(尤其是玻璃纤维、碳纤维、纳米材料等组成的改性品种)仍可用作承受这类负荷的制品,但需按不同塑料各有的极限值进行蠕变计算和疲劳寿命计算(必要时应进行试样试验),求得较可靠的适用寿命数据后才可用作制品,且需按设定的适用寿命及时更换将报损的制品,保证整机正常连续运行。

4.硬度、摩擦、耐磨性

塑料硬度较低,硬料的硬度达100HRM(25HB),软料的约为40HRM(3HB),软料及弹性体一般用邵氏硬度来表示,故即使硬料也不宜用于制作抗压痕(如淬火钢)、抗划痕(如玻璃)的制品。但弹性体的硬度及回弹性可与橡胶媲美。

虽然塑料的硬度不高,但摩擦因数低,耐磨性良好,有的品种有自润滑性,且可配制各种耐磨及pv值较高的复合材料,适用于制作承受中等负载及pv值、尺寸精度及工作温度不高的场合下用的各类摩擦制品,如齿轮轴承摩擦片(轮)、带轮、滑轮、制动片(带)、导轨输送带活塞环、动(静)密封圈(垫)、盘根及填料等。且制品具有噪声小、吸振、防振、无(少)润滑、耐腐蚀、不抱轴、无爬行、易加工等优点。(www.xing528.com)

5.比强度、比模量、取向性

塑料比强度、比模量比钢材及特种铝合金还要高,尤其碳纤维增强塑料更为突出,特别适合制作一些既要求减轻质量又要求强度高的制品,如飞机、汽车、航天器等产品上用的中、低负载结构件。

塑料的力学性能有明显的取向性,尤其如增强塑料的注塑类制品,沿料流方向和垂直料流方向的力学性能差别较大。但不同品种的取向性也不同,且取向性与制品壁厚、尺寸形状等因素有关。取向性大的品种不宜用作高尺寸精度及配合精度、易变形的制品和要求各向力学性能均匀的制品。

但有些场合可采用人为的强化制品的取向性来提高制品的性能,如双向拉伸薄膜,预应力梁等制品。

6.其他力学性能

塑料具有回弹性,如选用在弹性范围内,有适当弹性模量和较大应变量的品种可制作各种弹性配合的组件,如各种形式的搭接结构、扣环、捆扎带等,还可用于强制脱模成型。对泡沫塑料和弹性体等软质塑料,可利用其压缩永久变形小、回弹性好、压缩蠕变性小等特点制作耐用静载密封圈(垫)等制品。

抗撕裂性是塑料薄膜、片材、带材等制品的重要和独有的力学性能参数,对这类制品要求具有可撕而又耐撕的特性,多种通用塑料都具有这类特性,常用作各种包装制品,如不同抗撕裂强度的撕裂膜等。

塑料制品加工过程中极易引发内应力,且有缺口(锐角)应力集中现象,如果制品内残留这类应力,则不仅会降低制品的承载能力,而且也会降低耐热性、耐蚀性、抗冲击性及抗疲劳性,导致制品变形或破裂。制品残余应力及应力集中特性与塑料品种、制品尺寸形状、载荷大小及形式、作用力位置和环境条件等因素有关,更应注意的是有些塑料品种对缺口特别敏感,极易产生应力集中现象,如PS、PC等脆性塑料就不适合作有多孔(槽)、缺口、尖角和厚薄不均等的制品。

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