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塑料件常見失效形式

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在電動工具上常用熱塑性基料有PA(聚酰胺)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PP(聚丙烯)和PC(聚碳酸酯),應(yīng)用材料是在基料基礎(chǔ)上改性或加纖使用。比如常用尼龍PA6/PA66加玻璃纖維GF或碳纖維CF、PP/PC加玻璃纖維GF等、PC+ABS合金料。還有一些其它料,如ASA、PE、PVC、TPE和TPU等。這些材料也都有各自的優(yōu)點和缺點,只要應(yīng)用在合適的場景,就能發(fā)揮其優(yōu)勢。


      在實際應(yīng)用中,除了選對材料,零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和注塑工藝同樣重要,下面介紹幾種常見的失效形式。
      1、PC或ABS開裂。PC和ABS材料強度高,尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點,但在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力,當應(yīng)力超過材料的承受范圍時,就會引發(fā)開裂。因此,通常對強度有要求的PC或ABS零件,注塑后要立即進行退火去應(yīng)力處理。
      2、螺釘柱開裂或斷裂。結(jié)構(gòu)層面,螺釘柱避免"光禿禿",四周需要加強筋,根部倒圓角,螺釘柱的內(nèi)孔尺寸和壁厚要合理。工藝層面,絲筒針排氣要做好,螺釘柱要打滿,避免氣孔、表面凹坑或困氣等缺陷,影響其強度。
      3、尼龍材料吸濕導(dǎo)致定子檔松。尼龍具有吸濕的特點,優(yōu)點是增強韌性,缺點是會隨著吸濕率的增大,尺寸會變大或變形。比如電機定子檔,稀釋后會變大,導(dǎo)致定子松。通常需要驗證吸濕前后的使用情況,稀釋率需參照材料物性表的規(guī)格值。吸濕性有時也會影響耐壓,因此有絕緣作用的尼龍件需要增加稀釋后耐壓測試。
      4、螺紋滑牙。高強度螺紋連接,如高振動、大扭矩上緊防松的情形,塑料的強度相對較弱,需要加大螺紋規(guī)格或增加金屬螺母嵌件。
      5、回料導(dǎo)致的強度問題,如開裂、發(fā)白、滑牙等。注塑廠一般不可回避的要使用回料,畢竟直接報廢也是浪費。回料的比例影響料件的強度,因此需要合理的使用回料。一般結(jié)構(gòu)受力件和外觀件不允許加回料,其它零件回料比例一般不超過30%。
      6、溫度對塑料材料強度的影響。一般材料隨著溫度上升,材料拉伸強度會下降。以某品牌尼龍PA6材料為例,下圖為拉伸強度與溫度的關(guān)系曲線圖(吸濕和非吸濕狀態(tài))。
圖片
      塑料件過盈連接(如電機風(fēng)扇與電樞軸的過盈連接)、受沖擊的塑料件(如活塞、連桿)等。高溫情況下,風(fēng)扇的強度下降,過盈連接的抱緊力會下降,風(fēng)扇會更容易打滑;氣缸內(nèi)的高溫環(huán)境下,塑料活塞、連桿的強度比常溫要低很多,那么高溫下強度是否足夠呢?因此,在高溫工況下塑料零件是否滿足強度要求,是需要驗算和驗證的。
      當然,還有一些注塑缺陷,如縮痕、漏纖、發(fā)白、熔接痕等,同樣與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)和注塑工藝等有關(guān),同樣可以通過結(jié)構(gòu)或者工藝優(yōu)化來改善。



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