为什么材料科学是零件相互作用的关键
材料相容性、附着力、摩擦和磨损在模塑件设计中的作用
即使是设计完美的注塑件,如果用错误的材料制造,也会失败数以百计的热塑性塑料和弹性体要从中选择,通常很难知道哪些将满足应用程序的要求。这就是为什么在选择注塑材料时必须仔细考虑机械强度,耐化学性和紫外光性,润滑性,耐磨性等一系列因素的原因。2022世界杯足球赛时间表
对于复模零件,这种情况变得更具挑战性,设计师不仅要更严格地遵守既定的成型原则,还要确保所选材料之间的化学和物理联系既牢固又持久。本技巧讨论了三个关键领域——材料兼容性、附着力和摩擦学,这是设计师在设计模塑零件时应该了解的。
摩擦与磨损
让我们从一个在生产车间不常听到的术语开始。摩擦学是对两个相对运动的表面之间发生的摩擦和磨损的研究。例如,它涉及卡扣式容器的互锁夹和卡扣之间的相互作用。关注零件摩擦学的工程师可能不太关心电动工具手柄的化学和机械粘合(因为假设设计合理,它们不会相互滑动),而更关心覆盖成型材料本身的触感和可抓性。
| 3物质相互作用 要问的问题 |
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摩擦磨损 兼容性
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在贴合夹的例子中,像HDPE这样的耐磨聚合物可能是一个不错的选择,尽管像缩醛这样的相对着色的材料也可能是一个候选材料。这两种材料都有自己独特的优点,应该在开发过程的早期仔细权衡。然而,产品设计本身也可以发挥巨大的摩擦学因素。相互作用的表面应该是光滑的,以免在粗糙的表面上发现的微型波峰和波谷在重复使用中捕获并脱落。
制造零件的方法也起着作用。在夹子的例子中,它可以很容易地扩展到任何数量的具有配合或互锁表面的塑料部件,机械加工与3d打印不同,注塑表面也是如此(并且可能比两者都更光滑)。这里的信息是,当部件交互是设计关注的问题时,在沿着设计之路走得太远之前,应该仔细分析和测试这些和其他部件特征。
这是另一个例子。金属刀片是Protolabs的热门选择。无论你需要一个青铜衬套在注塑风扇叶片,不锈钢套筒在塑料滑轮,或螺纹黄铜螺母在设备旋钮,放置这些和其他注塑件的镶件没什么大不了的。对于材料兼容性的考虑很少,设计师面临的最大障碍是确保在插入物周围注入塑料时产生良好的机械粘合。也就是说,青铜和黄铜可以制造物美价廉的轴承表面,但比实际的滚珠轴承更容易磨损。问问你自己:你的设计是否符合产品的长期需求?对摩擦学的良好理解将有助于解决这个问题和其他重要问题。
材料兼容性
很少有人会争辩说,自快速旋转注塑模具以来,覆盖成型是塑料零件最酷的事情之一。这是一个很好的选择,在任何地方需要一个柔软的或用户友好的材料顶部的结构核心-一个仪器手柄,也许,或手持电子外壳-或多种颜色需要审美的原因。网上有很多关于设计复模工艺,讨论了两种相邻材料之间良好的机械粘合和化学相容性的必要性。
好消息是,有许多化学相容的材料是可用的。例如,Protolabs提供的Santoprene 101-87 TPV是一种坚硬的黑色热塑性硫化胶,可与聚丙烯形成牢固的化学键,适用于各种汽车和消费应用。有TPC Hytrel 3078,一种耐热和耐化学的热塑性弹性体,与ABS,聚碳酸酯等配合良好。TPE-Versaflex OM 1040X-1经常用于医疗部件,它也能很好地与ABS和聚碳酸酯结合。另一方面,尼龙是由于其吸湿倾向而难以成型的基材之一,尽管它仍然是一系列应用中的流行材料。
附着力
然而,还有更多的事情要做。零件设计对复模零件的粘合水平有重要影响。基材和覆盖层之间的过渡应该是突然的,以避免羽毛或变薄-考虑使用凹槽或肩部来创建一个明确的截止点。卷曲和潜在的撕裂点可以通过消除关闭阀在一个位置,创造一个硬停止软,黏糊糊的,非常流动的TPE。使用太薄的覆盖层——比如厚度小于1/16英寸——材料可能会冷却得太快而无法正常粘附。长与厚的比例也会导致类似的问题。
此外,要意识到这两种材料的独特的热特性时,覆盖成型。你可以选择液体硅橡胶(LSR)具有优异的耐热性和耐化学性,低温柔韧性和固有的润滑性,但请记住,LSR在300至400华氏度下固化,这个温度对于ABS,聚乙烯,聚丙烯和许多其他热塑性塑料来说太高了。通风也很重要,因为在通风不当的模具中可能会发生燃烧、附着力不足和不完整的空腔填充-短射。
很容易检查2022世界杯赛程安排网上,但如果你喜欢提供自己的材料,它可能是最好的检查与您的塑料供应商的成型和应用建议。如果你使用的是定制的聚合物混合物,这一点尤其正确,而Protolabs越来越多的客户都是这样做的。请注意,着色剂会产生粘附问题,就像大量的添加剂,如金属和玻璃一样。我们的建议是总是运行一些样品部件,并在拉动更高的批量之前进行彻底的测试。
遵守设计准则
例子不胜枚举,可能的聚合物组合几乎无穷无尽。这就是为什么在设计过程的早期与了解聚合物粘附性和化学相容性的人核实是很重要的,以验证A)您选择的材料将很好地结合在一起,B)根据您当前的设计,零件或覆盖模组是可成型的,以及C)材料在摩擦学上是合理的-也就是说,它们足够滑,足够耐磨,或者足够粘产品的目的。
此时,遵守protoolabs的指导方针尤为重要。使用添加剂含量高的塑料可能会帮助你达到产品的要求,但这也可能意味着在产品设计上花费更多的时间;随着塑料添加剂的增加,可塑性的“甜蜜点”变得越来越小,并且只对高复杂性的零件更具挑战性。
害怕吗?不要。所有这些情况都是可以处理的,只是在设计过程中需要更多的注意,并且可能需要重新审视你的材料选择。如果有疑问,给Protolabs打个电话,即使你现在只是在试探。我们知识渊博的员工之间,自动报价过程,并免费模压性能分析在美国,即使是最具化学挑战性的材料也很容易掌握。
与往常一样,如果您有任何问题或疑虑,请随时联系Protolabs的应用工程师,电话:877-479-3680或(电子邮件保护)讨论选项。