材料性质与塑件设计

1材料性质与塑件设计5-1材料性质与塑件设计塑料材料的多样性使得塑料射出成形比金属成形更具有设计的自由度。然而，塑件的机械性质受到负荷种类、负荷速率、施加负荷期间长短、施加负荷的频率、以及使用环境温度变化与湿度变化等因素的影响，所以设计者必须将这些使用条件列入考虑。5-1-1应力--应变行为材料的应力--应变行为决定其强度或劲度。影响材料强度的因素包括塑件的几何形状、负荷、拘束条件、成形制程导致的残留应力和配向性。根据施加在塑件的负荷或拘束条件的不同，必须考虑不同种类的强度性质，包括拉伸强度、压缩强度、扭曲强度、挠曲强度和剪变强度等。今设计薯塑件召时，催应该棕根据利塑件莫承受搜的主通要负扔荷来探决定应材料腔相关樱的强吹度。尸将其晨使用蛾环境沫温度啊及应改变率台下的响主要盘负荷枝所相免关的统应力赛应变倦行为攀列为讲重要婚考虑公。然缸而，唐由于侍拉伸鲁试验节以外混的其刻它测薄试程拖序先部天上什都有犁准确拳性的终问题猎，使凡得塑护料材驳料往继往只粗提供欢短期吐的拉接伸试卖验漂(t蝶en洁si流le孩t他es拣t)必结果券。读稳者如每果有掩其它佣负荷辰状态义的应盈用，吓应参锄阅相拼关的帽文献猴资料宵。编图拣5-执1丙说明超拉伸扇试验基棒和扣预设毯固定图负荷碑下的颤变形物量，叉其中类，应怠力鞭(纷σ价)行与应节变晌(现ε钥)燃的定竹义为润：明图编5-阿1帝(酸a)伯技拉伸寇实验屿棒截狭面面检积潜A宰，原棚始长衣度性L肥0鱼；刷(b某)粉于固节定负狡荷下缺拉长挖至长贱度鸡L咏。贩 碧 肿 燥 蓝 累 惨 嚼 算省图窄5狐-2艺热塑饶性塑双料的浪应力铲—宾应变妖曲线锻，可蚕以获分得杨屿氏模犯数、企比例租极限货，弹蛙性极工限、誉降伏察点、庙延展衡性、趴破坏捎强度酸和破版坏之枯伸长今量等斧材料楼性质通。荣图缠5-嫁2冠挡典型著热塑究性塑爬料的萍应力砌—奉应变头曲线蹈图摊第杨氏淋模数念是应卡力滴—讯应变稀曲线绕起始海直线痛部份寄的斜洗率。根定义穗为：根 茧 尺 唤杨氏削模数腾经常颠被用畏作材挂料强负度指踩针。翼杨氏狼模数贯实际窄上是鞋材料且刚性辰(r向ig遣id发it撇y)乞的指绞针，犹它可辩以应映用于谁工程何上简寄化的废线性舍运算圾，例易如决塘定塑悠件的趴劲度吗(书st梅if弓fn邀es竖s)痕。狭匪比例跑极限尚是图辅5拢-3荣上的而摸P象点，辛曲线蜂从这鲁点开活始偏粉离其岸线性渡行为秩。弹蜂性极挪限是腐图税5姻-3文的积耐I挖点，绒它是钳材料解承受宵应变麦而仍右能够技回复调原形脉的最档大限梅度。森假设环应变声量超刷过弹在性极欲限，录并且认继续迷增加古，猾那么材烂料可列能发楚生拉结伸现欲象而专无法齐回复占原形斧，氏或者哪可能狼发生绣破坏柔，如鞠图故5常-2端所示些。企图春5联-3看拐局部创之应刮力括—劝应变射曲线役，其蜻中，呆P妈点是虎比例涉极限筐，针何琴过经常穴用作哄设计什上的膏应变算限度那。胀I页点是想弹性坑极限幕。酱泽图爽5喂-4肉显示抖相同量基底报树脂斯材料颠的两桶种热岛塑性急复合侄物之遇应力吹—耐应变视曲线投，其糟中一朋者添光加了饥30构%梅玻纤算，另冶一者能无填替充料杜。玻困纤填姐充料羡使得胜塑料侨的破门坏强婚度、徒降伏志应力响、比植例极妥限应屠力及静杨氏辩模数刮都明刃显地并提升孕，并米且承词受较秒低的件应变甚量就红产生含破坏陕。无柏填充孤料的佩热塑眯性塑壶料在秋降伏浇点以锣上产绢生拉旅伸现浇象，勇使应誓力减贯小。绵拉伸摧造成所剖面持面积础的缩泽小量类可以喷根据吉蒲松改比计瞧算。槽雄负荷级速率钟〔或附应变燥率〕典及温香度对某于塑吧料的降应力饥应变跟行为尽有很补大的出影响难。图霉5捐-5炮是半墓结晶绣塑料婶受负胶荷速握度及隶温度宅影响罗时之扛拉伸寸实验落应力拣—窗应变绑曲线罪。通铅常，懂在高干负荷击速率辅和低腾温条尽件时安，塑竞料材顷料显镇得才刚且奔脆；份低负伪荷速斗和高晃温条建件时是，受明到其尊粘滞放性的负影响钥，塑和料材菌料较吩具有职挠性疼和延廉展性搅。从办图罩5恨-5栋可以饮观察馅到，姻高负蹲荷速士率使赤得材胞料的优破坏铸应力住和降辉伏应锡力大秧幅提锐高。剖然而陷，提他高温滚度会项使得诞破坏巧应力园和降凑伏应倡力降检低。民图芝5-岸4柜贸添加键30符%灯玻纤荷与无舌添加跌物之斤热塑乌性树循脂的半应力胳应变跌曲线脚图额5-降5沃母负荷奸速率大与温拿度对姻于典总型聚腿合物断之应掩力授—玩应变蒜图的抱影响雄爽加热衡半结烫晶性研塑料饭使之棕通过摘玻璃快转移煌温度砖〔瞎Tg晴〕，宜那么负俩荷速究度、抚温度躲等相纠关的返效应趴更加妻明显仿，结访果导楚致塑耀料产乒生全歉然不乖同的唱运动暮行为诊。不片定形便塑料功通过舱软化有区后省呈现源粘性允流。览5-倒1-延2问然潜变贪与应旅力松堡弛皆晨设计绸承受短长期屋负荷垒的塑圣件时邪，应起非常列注意郊潜变茧效应苹及应垃力松询弛。抚不管握所施恢加负倒荷的惑大小撑，只蛾要持在续地区施加幻一定毫量负臭荷在悔塑料贺材料砌上，贡塑料纪材料派就会锤连续回地变标形，话这种也长期渴间、叫永久虚性的涛变形朴称为富潜变伸(c凡re凳ep要)香，如目图扩5-蜘6板所示千。殃图蔑5-匙6吹距典型杠的潜撞变曲坛线，惰其潜渴变量阀根据家负荷跃及时西间而显变化哥。仅肝要设桑计承双受长乎期负浴荷的姜塑件初，必榨须使世用潜泊变量狸据以凳确保黑塑件翻不会撇在寿垄命周查期内刚产生坑破坏哗、产尼生降移伏、面裂缝宫或是桑过量呜的变划形。蓄虽然液大多腰数塑仔料拥促有在赵相当提时间枪内、航特定伟应力漏及温森度条身件下傲的潜捧变量夫据，左但是疮每个利塑件上设计鸟仍需喘对其撞特定扩的负尽荷与辩使用掩条件稀来调钳整设陆计值扮。由瓦于要玻针对殖各别辽设计桌塑件仪进行虽长期回间的如试验鹅并不他可行铜，而证且塑恶件将垄来使妈用期伙间的蜻应力顶与环超境条颈件不唯容易掘进行貌长期薄间的码预测澡，所埋以，烧往往站必须耽从较艰短的述潜变巷试验亲数据机执行耐内插辨和外哨插。奔通常寒，工库程师摩使用营树脂犬供货握商提宋供的它潜变趁数据脂库获拘得应兔变相午对于剖时间调之数姨据，班再进钉行内白插和如外插春，以拐获得驾同一后时间待之应寺力钞—格应变探非线皮性曲尊线，钞如图纽5忠-7泳。这姓些曲近线将钉取代闯短期示的应窃力诚—解应变归曲线锋，应田用于昼长期猴静负贝荷之戒塑性吴设计初。仍图林5-振7忍钻在固篮定应耻变下谎，应镇力随察着经戏历时李间而半递减骂的情来形。桂际潜变斥模数鬼(c禁re御ep贷m颤od休ul奋us依,例E治c视)称可以断应用且于固稳定应箱力或别应力乘松弛无计算响。潜黎变模顷数与绳时间蜓、温浴度有贩关系欠，它少与固懂定应吐力扭(月σ盖)呈以及功随时指间、厨温度虽变化桐的应柴变称ε泰(阔t循,掀T碰)保之间僻的关厕系式笨定义毯如下咱：脑驳 液 读 估 啊其它骂与潜孔变有矮关连拒的因有素包蔽括：套˙援随着程温度胸的上扬升，信潜度繁速率疯与应猴力松芬弛速薄率都损会上西升。桐˙批只要援施加腾负荷贤的时染间够郑久，铁就可血能发笔生破坝坏，索此称贤为应垮力破交裂碌(s强tr滤es辩s乓cr季ac腿k)职。朱˙解内压拼力〔震残留庆应力破〕应急该与卖外应瓣力一邻并考天虑。勒封应力肤松弛脆是潜炕变的革一种低推论水现象秃。假那如变狼形量欧固定屡，那么师抵抗警变形双的应械力会辟随着贴时间士而递系减。范塑料勇材料擦发生像潜变顷的物驱理机映构也御可以罩应用柏于应丛力松斜弛。触图脾誉5-氧7唐说明倘在固而定应橡变下盗，应衰力随优着经慎历时忆间而绵递减天的情健形。么5-辫1-幕3荣聋疲劳总慌当设排计的萝塑件喘承受纸周期挽性的震负载套时，甜就应交考虑线疲劳姑效应疏(f猜at掩ig歌ue拿)诵。承挽受周部期性式负荷眠之塑但料应骡该使鹊用比找例极棵限进徐行设身计。歪假设欣施加分时间掩间距璃短，诱而且趣为长铜期的烤反复蔬性负栏荷，际应该晕使用酷S-舟N学曲线犁进行同设计直。艺解S-勇N苦曲线抓是在遗固定切频率事、固敏定温火度和烛固定路负荷水条件密下，耐施加叉弯矩衬、扭数力和朝拉伸璃应力菠于材良料，记测试享而得狂。随镇着反捏复性境负荷衣的频良率数讽目增严加，眨造成蜘塑件浆因疲辱劳而骑破坏恐所须帐的应认力会溜降低麦。许剥多材展料存渗在一阴特定笋的应针力忍刊受限傍度，佛在应最力低井于忍券受限锯度时宽，材哈料不担会因嫌反复省性负摇荷造瘦成疲垦劳而肥破坏悉，参郊阅图东5消-8千。茄丙即使当只施超加很答小的创应力蒙，根阀据施仆加应蛮力的画大小选，材识料承蔬受反彼复性左负荷环时，金可能拼在周证期结穗束后糖无法痕恢复妥原状攻。当慌施加蜜负荷剪与解援除负罪荷的愉频率换增加邪，或恭是施顿加负催荷与错无负地荷的清间隔伐时间畅缩短系，塑鞭件表蚀面可迫能应络为疲贤劳而箩产生涨微小捷裂缝岂或其病它瑕燕疵，蚊造成辉韧性膜降低墨。咏图铜5-幻8没凡典型落的挠讯曲疲奋劳弯S-擦N慕曲线碧具有肠一个跑应力店忍耐厘限度找，丸在此豆限度益以下闲的应瓶力不胜会造短成破剩坏。挪5-无1-揪4错员冲击愉强度遇蚕因为停塑料袍具有膊粘弹吨性，吩其性沈质与惨使用练时间泉、负秤荷速最率、触负荷己频率谣、施嘱加负处荷期雁间长怎短、振使用纽温度田都有之密切短的关艘系。丈塑料俘的冲鬼击强捧度〔仅或韧料性〕越表示敬其抵宵抗脉杠冲负饶荷的帜能力母。图擦5煎-5适显示扯塑料少材料家的冲细击强厨度随优着负筝荷速鲜率的掘增加耕而增杯大。踪塑料荣材料柏承受践高速求的负车荷时分，会杠表现团出脆葵性而膝没有面拉伸华的倾斤向。真低温凤时，道塑料揉应亦益呈现容脆性扩。吹找塑料魄材料秤承受吐冲击竹时，缴对于提凹痕贡很敏谅感。炉锋利习的转异角半浅径会蜡造成滔应力槽集中粉，也射会降番低其舌冲击青强度姓，如乞图姿5基-9安所示娱。盛图宗5-横9挨务塑料尾应力韵集中奖是其将厚度灾与圆师角半贝径的蛋函数图5-瑞1-蚂5携赢热机颠械行族为碌廉热膨局胀系享数是美温度怎从一取特定挡值上左升时润，材宿料尺袖寸变脉化的牺量度禾。塑厦料的涨热膨猴胀系勒比金罪属大文5~档10揪倍。举温度割变化脾对于数塑件肚的尺奶寸和鸭机械窄性质基会造悄成可牧观的土影响期，所告以设输计塑理件时嚼必须湾考虑跌到使锋用塑临件的题最高盖温度构和最殃低温反度。鬼假设胞使用州于大事温度高范围好大的督塑件谈与金架属件近紧密纤结合钥，强向度较旱差的罩塑件地会因距热膨泄胀或隙收缩业而破在坏。怀根据似塑件及强度牙及上弯升温财度情故况，挠此破乐坏可汉能立犬刻发贪生或奏延后贤发生品，所逼以设府计塑末件与抄金属目组件缝组合客时，贝必须萌将其区尺寸肯变化凤的安低全裕墙度列丹入考谦虑。蚀使用起于室握温以昏上的缝塑件阁应考涉虑下邀列因湖素：小 精塑件蹦尺寸鹊增长狗的倾探向正殃比于批其长塌度、劲温度瞎上升淘量、把及热票膨胀怪系数滤。塔瓣 仁当塑环件温废度从情室温改上升牛时，滨其强投度及移杨氏路模数还会降指低，灵如图浅5寨-5谅所示总。嘴畏 弄低模滑数材充料可恳能会羊呈现侧橡胶桶般的隙拉伸踪现象杰。班颠分子描链的氏配向虑性和却添加想纤维虎的配版向性甘会造面成塑孩件尺肝寸不六等向叛的变勉化，艇其在壮流动南方向抄比截向面方湿向具您有更径大的亮热膨符胀系擦数。歌当塑围件长歼期存谊在于炎高温伴，应颂考虑坊：符式 摔存放拍时承肌受内枪应力灰或外华应力纸的塑朝件，歇应考品虑潜绣变和乖应力棍松弛拖。爽战 式塑件婚因分出子裂扩解而湿变脆堪。肠岂 援有些军复合根物会凳释放坐成分婆。田塑件贵长期触存放狐于低乐温时趁，应聪考虑夸因素应：馒拒 鲜塑件谈尺寸现缩减羽正比伍于其而长度发、温滋度下病降量祝、及胖热膨驱胀园(喝热收矿缩誓)贯系数蔽。扑鞠 鱼模数扛上升设。俯齿 德塑件汗变脆腾。推5-谦2历料塑件赛强度凭设计确拣设计握塑件呜时，看其破趴坏性奶质控菜制的芳成功案与否长，往据往取话决于督对于悠塑件愿强度牢〔或德劲度见〕的旦准确翁预测疼。根丹据塑邪件承饥受负伶荷或聚拘束那条件滤的不抓同，戒可以液区分嘉为拉谊伸强秃度、昨压缩孕强度补、扭字曲强戴度，玩挠曲颈强度迹和剪玩切强它度。皆塑件意的强伴度与算材料乓、几码何形巴状、碧拘束言条件僚、成介形的晴残留微应力神和配捧向性要有关降。表茧5深-1篮列出吓五种乔典型武的负存荷条阅件及旧设计高者应无考虑趣的材昆料性架质。西表置5-位1摩垂典型桨的负软荷条馆件及兵设计耳者应编考虑伙的材购料性私质迅 寸 报 播 求 轨负荷阵条件做设计岔者应贷考虑巨的材纵料性毒质朽短期秆负荷钳应力弄--潜应变泪行为筛长期韵负荷源潜变训反复悠性负欣荷历疲劳文高速父和冲宜击性车负荷乐冲击瞒强度狠极端翁温度恐之负公荷荷热应滋力－而应变命行为袄5-啦2-志1吧肺短期弹负荷秤历短期鹅负荷定是指捏塑件购于搬挥运、创组合惠、和蚊使用逃时，缠偶而红施加兼的负疲荷，虫其设皱计应滩采用残应力赖-插应变浊图的慌比例民极限龙值。疤使用颈肋或历角板洪等强晌化结迹构，槐可以摧改善烟塑件风的强列度。陈应考栋虑使师用宽上幅的单肋，给以提恭升结男构强佛度；炼增加遣肋的骄高度软或减育小肋石的间抽距也棉会改亲善结瞧构强容度。后另外边，在鄙需要梨的方佳向添缘加强凑化玻贩璃纤缓维也揪可以毒改善电结构形强度辫。雷5-是2-喘2裳缺长期板负荷市语长期乱负荷驼指在愿比例短极限局以内悟，塑增件长享时间获承受鸣高外筋力负榴荷，畅以及才塑件挣在成单形和修组合伏制程脾中造歼成的恼高内津应力雅或残凶留应泳力。朱其于胡设计明上应蛛考虑拐：腰违 剃使用浙潜变原模数直，以然防止墙应力彼破裂着破坏许，维肾持接故点紧粥密结隔合和担塑件冻功能伤。成蹲 冶设计畅压合耳连接晌或摄搭扣喇连接泡之组法合，盖以减胜少组涨装造筹成的艳应力贿。崖床 烟使用打固定笔组件栽(f剥as糖te东ne鸽rs下)垦以减晓低应怒力，齐强化锤结构宰。膊尽 曾设计颂塑件无与塑积件接唇合时信，使涌用几玻何特政征或恭保存提平安待裕度贡，以辩防止烧塑件穿因获 任骄尺组合完而过涂度紧些密配博合。拥5-羽2-猛3掌溉反复世性负首荷破岗当塑认件承箩受反罩复性灰负荷询，应商考虑币在其蝶寿命砖内预而计承俊受负腥荷的仰次数皮，下晓列数加字提伏供典颗型反之复性留负荷筛的范宝例。行芝 举 惨负浸插荷删牌种颤戒类收谷灵管旁负唉狭荷旱蜡次忆诞数睛豆 碑 轿反复仆组合给和拆固解庙者轿少侄于务厅1载,0丝00厅尺次岩孟扫 哀 争齿轮块之各购齿承同受反愿复性乏负荷惜近大于碍纤10僻,0疯00勉代次件填羽 铃 巨弹簧宴组件棍洽河护霉兼愉睡篮范大于岔律10咬,0展00铸历次笑珍塑件遍承受坟反复册性负严荷时花，应次考虑凝以下御建议搏：乎市 陕长间攀距之芹周期狸性负吩荷可与以采钱用比好例极组限进慌行设材计。耀涝 置塑件汁承受仍短间垃距和待长期缘间的樱反复雷性负胖荷，壳应使奖用贴S-饶N垮曲线尊进行粘设计救。偿妹 后高度航拋光起的光典滑模木面可斗以降桐低产汁生微栽小裂糠缝的构倾向抚。船饱 需注意国圆角晚的设涌计以净防止钞应力咱集中签。要柱 摇塑件脖承受肌高频啄或高谜振幅腥的周参期性卖负荷顷时，总会生弄热而捧缩短兰寿命非。改虽用薄懂壁慧 快离缩设计坊和耐眼疲劳架的导裕热性倾材料西可以差改善雀塑件锯的散涉热功休能。况5-仇2-刚4态橡高速李负荷息及冲眠击负余荷桶高速询负荷少指施步加负扔荷的钥速度陆高于迷1嗓m/罢s特，口冲击孕性负盆荷指健负荷汇速度捏高于城稍50晃m殖/s废。应耳防止腊在高浙应力愤区施炭加高抢速负影荷和余冲击富性负粗荷。维当设粮计之男塑件喘承受恳此类责负荷揉时必臣须牢童记以嚼下建腊议：芬形 孟在预肉期的孝负荷俗速率胜之内鸦，使弓用比祥例极范限进陕行设纤计之首计算渐。殖沸 博使用耀较大暮的圆驾角半股径及束较和臣缓的谜肉厚辜／宽粗度变次化，顽以避淹免应茎力集坦中。兆轧 担长时荣间处荒于高狐熔融食温度钱的树长脂会钱裂解帮变脆歼。要之使高贿温对右于熔介胶的辅影响野最仿 盒挣参小化丘，就率必须削选用务适当否熔点慧的塑安料和布适当煮的射躺出料踏筒来连进行殃射出俩成形痕。各5-雪2-捉5协律极端押温度铜施加舌负荷芝及塑件泪之储林存、阀搬运裂和使利用温被度很柜容易覆就高怪出或枯低于弊室温乔20猪~3口0稼℃衬，应碗用于栽极端食温度阶的塑启件必脾须能浊适应迟环境申。设渠计塑牵件将拆应用蔽于极冈端温就度条割件，司建议瘦注意森事项着如下串：遮扶 竿应用衣比例搏极限电进行辨计算辨，以礼防止名塑件匙永久旅变形伸。阶葛 宋防止钩将不跑同热霞膨胀蜻系数俯之材佳料设酿计为题紧迫级组合联，而葛且应道该在妨自由厌端面巧保厅 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