一、什么是工程塑料的尺寸稳定性?
低情商:翘边、变形、不能安装,开裂、质量差,还有以下六点......
高情商:工程塑料从零件加工、组装、产品应用过程中,由于加工、环境等一系列外界条件的影响, 会对整个生命周期内,产品从材料到零件,功能是否良好运行产生影响。最常受尺寸稳定性影响的是零件的尺寸,因湿度过高或极端温度环境,导致材料膨胀或收缩。
精密塑胶件组装示意图
再者,即使零件不会暴露于特别严苛的操作环境,在按照精密误差加工零件时,加工过程也会承受大量机械应力!SO,考量材料的尺寸稳定性很重要!塑料君带你具体问题具体分析!
二、哪些环境因素会影响到尺寸稳定性?
工程塑料的尺寸稳定性是一个重要的性能指标,特别是在需要精确配合和稳定尺寸的应用中。如下图:
除了绿色卡位装配吻合,还需考虑金属螺丝和塑料件,在热胀冷缩情况下保持一致膨胀系数接近,不然君热我未胀,君冷我已缩,冬来夏去,包胶破!
PPS加纤金属包胶件
金属塑料膨胀不一致、韧性不够开裂
三、如何评估工程塑料的尺寸稳定性?
可以从以下几个方面来进行判断:
热膨胀系数 (CTE):热膨胀系数表示材料在温度变化时体积膨胀的程度。低CTE意味着材料在温度变化时尺寸变化较小。由于其化学结构,塑料材料会在不同程度上热胀冷缩。这种材料尺寸的变化会导致配合和间隙问题,并且会随着时间的推移而削弱材料的机械性能。
热胀冷缩
对于精密塑料件来说,需要在不同温度下保持尺寸一致尤为重要,在涉及极端温度和或温度波动的工程应用领域,塑料材料必须具有足够的热稳定性,以防止膨胀和收缩。工程塑料的CTE越低,尺寸稳定性越好。部分塑料热膨胀系数参考数据下图:
塑料尺寸稳定主要参数
吸水率:工程塑料在吸收水分时会发生膨胀,这会导致尺寸变化。不同的塑料吸水能力不同。低吸水率的塑料在潮湿环境中尺寸变化较小,因此尺寸稳定性更好。此外,吸水性还会削弱材料的其他性能,如电导率和机械强度。
低收缩、低吸水LCP在精密件应用
面对环境湿度,还是应对长期浸没、湿
PPO在水处理湿润环境应用
内应力:注塑或模压过程中产生的内应力会影响材料的尺寸稳定性,材料变形,严重的会开裂,注塑出来好好的,第二天就裂纹,有些更惨,交付后才裂。内应力可能导致材料在冷却过程中变形或翘曲。这是因为塑料分子是从外向内冷却的。通过适当的加工工艺(如退火)可以减少内应力,从而提高尺寸稳定性。
ABS件内应力开裂
结晶度:半结晶性塑料如PP、PA66、POM的尺寸稳定性受其结晶度的影响。高结晶度通常会导致更低的热膨胀系数和更高的尺寸稳定性。无定型塑料如PC、PMMA、PPE、PEI通常具有更好的尺寸稳定性,因为它们的热膨胀系数较低。
PC加纤在手机中框、相机模组的应用
填充物和改性剂:添加玻璃纤维、碳纤维等填充物可以显著提高材料的尺寸稳定性。改性剂如润滑剂、热稳定剂等也可以影响材料的高温稳定性、适当增韧可改善材料应力开裂。
加工条件:注塑或模压过程中的温度、压力和冷却速率都会影响最终产品的尺寸稳定性。优化加工参数可以减少内应力和提高尺寸稳定性。
注塑加工参数调整
环境条件:在不同温度、湿度、户外、油性、醇类等环境因素。在极端条件下工作的材料物理、化学性能,选择耐腐蚀、耐高低温、耐水解等性能的工程塑料应用。
四、如何检测塑料的尺寸稳定性?
尺寸变化测试:测量材料在不同温度和湿度条件下的尺寸变化。
热机械分析 (TMA):测定材料在加热过程中的尺寸变化。
差示扫描量热法 (DSC):用于评估材料的结晶度和熔点,间接反映尺寸稳定性。
吸水测试:评估材料在不同湿度条件下的吸水率和尺寸变化。
通过以上塑料君分析,大家应该有了初步了解,了解塑胶组件具体应用及环境,才能决定决定如何选材。如密封组件要求材料尺寸极稳,因为密封件尺寸变化可能会导致泄漏。对于一些需要定期用蒸汽、化学品或高温液体清洗的零件,是否会因吸水、不耐腐蚀而变形。只有精良的设备、工艺技术,加尺寸稳定性的工程塑料,才能够造出小尺寸、严误差的复杂零件,如电气连接器和测试用插座。
五、搞这么复杂,你为什么不选择金属?
减轻重量:塑料比重轻,在航空航天、汽车轻量化可以提高燃油效率并减少排放。
降低成本:与金属相比,在大批量生产的情况下,降低加工成本。
设计灵活性:塑料可注塑、挤出等多种方式成型,这为设计提供了更大的自由度。
耐化学性:塑料普遍有好的耐腐蚀性,在恶劣环境中使用的部件来说是一个巨大的优势。
耐磨、减震和绝缘:塑料耐磨优势明显,有较好的减震和绝缘性能,在电子设备和其他需要减震或电绝缘的应用中优势明显。
易于加工:工程塑料通过注塑、挤出等能加工成复杂形状,而无需昂贵的金属加工工具和设备。
所以,要全面评估一种工程塑料的尺寸稳定性,需要考虑上述多个因素,并通过实验测试来验证。对于特定的应用,还需要考虑材料的其他性能指标,如强度、韧性、耐化学性等,以确保选择最合适的材料。
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