如何选择抗疲劳材料？

当制品受交变应力作用时，必须选择抗疲劳性能较好的材料才能保证使用寿命。但材料的抗疲劳性与交变应力的形式、大小、频率、幅度、环境条件（温度、湿度、接触介质）、制品尺寸形状（缺口、壁厚、圆角等）、内在质量（内应力、应力集中程度、裂纹、缩孔、取向、熔接缝、质量均匀性等）及热量散发和传递效果等诸多因素有关。因此，选料时必须综合考虑各影响因素。

塑料的抗疲劳性与其本身的力学衰减大小（内耗）及抗撕裂强度有关，如材料在交变应力作用下内耗大，滞后生热，产生微观裂缝时，如果材料耐撕裂性差，则裂纹扩展快，会导致制品最后破裂。对任何一种塑料，只要在交变应力（或称间歇应力）连续作用下最终都会发生破坏，只不过寿命长短有别而已。不同材料疲劳破坏原因各有侧重，一般硬质脆性料，如HPVC、PS、PPO、PSF等热固性料主要为开裂破坏；韧性材料，如F4、PP、PE、PA等为疲劳致热破坏；PMMA、POM、PET、PC等则两种原因都存在，但主要是以疲劳致热破坏为主。而且对每一种材料而言，疲劳破坏应力比静态拉伸强度低得多，一般材料的疲劳强度仅为静态拉伸强度的20%～30%，如PC、PSF的疲劳强度只有静态拉伸强度的10%～20%，POM的疲劳强度可达静态拉伸强度的50%。增强纤维材料可大大地提高材料的疲劳强度，如碳纤维塑料的疲劳强度可达静态拉伸强度的80%左右。

另外，不同形式的交变应力（如拉伸、压缩、弯曲等）对材料的疲劳破坏程度也不同，所以即使同一种材料在不同疲劳形式下的疲劳极限值也不等，一般压缩疲劳或弯曲疲劳形式的材料抗疲劳性好，疲劳强度值较高，因此选料时应按制品的疲劳形式选择疲劳形式相同的数据。一般在选择抗疲劳材料时应选择拉伸强度较高、产生变形热量小、导热率较高、耐热、表面润滑性较好、加工时不易产生内应力和质量缺陷的料为宜。

选料时可按供应商提供的S-N曲线或数据，结合制品使用情况择取适当的材料。但目前有关塑料的疲劳强度的资料不多，常缺乏确切实用的数据，故常需按制品使用情况设定数据，再经样品试验确认。在设计承受疲劳负荷的制品时，必须使制品所受各种负荷下产生的应力总值小于疲劳极限值，一般取安全系数为1.3～2，即最大允许应力等于疲劳强度值的0.5～0.77倍。(www.xing528.com)

在塑料中相对分子质量高、结晶型塑料、增强塑料的抗疲劳性较好，按抗疲劳性能高低排列为：POM>PBT>PET>PA66>PA6>PP。常用塑料中，POM、MPPO、PA、GFPC、GFPET（PBT）、GFPSF等都有较好的抗疲劳性。几种塑料的疲劳特性见表19-69。

表19-69 几种塑料的疲劳特性