塑料不是金屬
十大設計竅門: 共十章 By Jürgen Hasenauer, Dieter Küper, Jost E. Laumeyer and Ian Welsh 原材料比較 塑料不是金屬 眾多的塑料設計仍然沿襲“金屬零件”的設計理念。開題伊始，作者提出，與其他傳統(tǒng)原 材料相比，設計塑料原材料零件時需注重的要點。 各類原材料的基本特性 塑料原材料比起其他任何工業(yè)原材料，其特性可在很大的范圍內(nèi)變化多端。通過添加填 料、增強材料和改性劑，其性質會產(chǎn)生很大的轉化。大多數(shù)塑料的基本性質與金屬有著 明顯區(qū)別。例如，通過直接對比，金屬具有更高的。 o 密度 o 最高使用溫度 o 剛性/強度 o 導熱性及 o 導電性 而在 o 機械避震 o 熱伸縮性 o 斷裂伸長率 o 韌性 方面，工程塑料則具備更大的范圍。為了生產(chǎn)出功能性塑件，同時節(jié)約成本，有必要用 創(chuàng)新設計，使塑料替代金屬。在這重新設計零部件的過程中，極有可能達至功能集成、 結構簡化的效果。 [pic] 不同的原材料性能 有時在相同的操作條件下，塑料會呈現(xiàn)出與金屬完全不同的表現(xiàn)。因此，對澆鑄金屬經(jīng) 濟有效的功能設計，如果倉卒地用于塑料，將會很容易失敗。因此需要塑料設計者必須 對這些原材料的性質非常熟悉。 變形性質與溫度和時間的關系 當材料的使用溫度越接近它的熔點，溫度和時間將更直接影響原材料的形變表現(xiàn)。多數(shù) 塑料在室溫或短時間暴露于應力時，會呈現(xiàn)出機械性質的改變。而另一方面，除非金屬 接近其重結晶溫度（>300°C），否則它的機械性質不會出現(xiàn)大幅度改變。 [pic] 如果使用溫度與形變率變化很大，工程熱塑性塑料的性質也可以由硬脆向彈性變化。例 如，安全氣袋張開門，在實際應用（如爆炸性開啟）的過程中，其形變表現(xiàn)與慢速組裝 配件的形變表現(xiàn)質完全不同（如圖2）。同樣的，卡扣配件也必須隨著溫度的冷熱來選擇 不同的裝配方法。這里，溫度的影響遠遠大于裝載速率的影響。 [pic] Fig. 3 影響材料性質的因素 塑料的特性不僅僅是純原材料的性質。在不同操作環(huán)境下，塑料組件的基本性質會隨著 不同的因素而改變（如紫外光輻射，如圖3）。如果原材料在不適用的范圍內(nèi)加工，再好 的設計也會失敗。同樣的，制品并不能以加工過程來解決設計弱點。因此只有考慮到所 有因素的優(yōu)化工藝，才能保證塑料零部件的質量。 [pic] Fig. 4 與金屬不同，塑料對設計中的失誤沒有太大的承受力， 在設計塑料零件時，需要采用配合其特性的設計。因此，在設計之前，必須對產(chǎn)品所有 的要求和限制條件進行完整和細致的分析。
塑料不是金屬