Определение требований и правильный выбор пластика

Практически во всех проектных работах выбор материалов является важным элементом, потому что не бывает случаев, когда для работы подходит только один материал, поэтому необходимы средства для сравнения материалов-кандидатов.

В качестве примеров оценки материалов можно привести следующее:

• В автомобилях стали заменять все большее количество легких сплавов из магния и алюминия, а также полимеров.
• В самолетах алюминий заменяют углепластиком и титановыми сплавами.
• Спутники уже давно строятся из экзотических композитных материалов.

Для корректного и рационального выбора материалов для изготовления деталей необходимо придерживаться определенного алгоритма. Это поможет избежать ошибок и сэкономит значительные средства при последующем долговременном использовании качественной детали, ведь в большинстве случаев материалы должны обеспечивать не одно свойство, а комбинацию свойств . Таким образом, чтобы развить эту логику дальше, инженер-проектировщик должен решить, какие свойства являются наиболее важными, критичными, а какие дополняют основные свойства.

Определение требований к материалу

1.Определить требования к изделию. Необходимо четко определить условия эксплуатации материала: температуру, наличие растягивающих, ударных и механических нагрузок, влажность и требуемый срок эксплуатации.

Например, матрицу для формования деталей из листового полистирола или из карбона методом аппликации можно изготовить из дерева, что позволит выпустить 20-30 заготовок. А для крупносерийного производства подойдет только специальная сталь.

2.Выбор пластика определяется на основании требований к изделию. К критичным параметрам относятся:

• механическая прочность на разрыв,
• прочность на изгиб,
• относительное удлинение,
• диапазон рабочих температур,
• стойкость к уф-излучению и знакопеременным температурам,
• химическая инертность и стойкость к воздействию кислот и щелочей,
• возможность контакта с пищевыми продуктами.

Главное при определении требований — найти оптимальное соотношение между реальными условиями работы и необходимыми нормами, чтобы себестоимость изделия не была чрезмерной. Проверку основных параметров необходимо предусмотреть при проведении входного контроля.

3. Оценить конструкцию изделия, так как ошибки в проектировании (наличие концентраторов напряжений, то есть острые углы и малые радиусы закруглений, чрезмерное утонение и некорректные переходы по толщинам) могут свести на нет все прочностные достоинства пластика. И в последние годы наметилась стойкая тенденция разработки пластиков специального назначения, предполагающего определенную конструкцию отливки.

4. Правильное проектирование литьевых форм. Ошибки в расположении литьевой системы могут ослабить готовую отливку. Это особенно актуально при переработке стеклонаполненных пластиков или армированных углеволокном, когда неправильная ориентация волокна в полимерной матрице и расположение места впрыска могут ослабить отливку в критичном сечении. Очень важным является расположение холодного спая, что может ослаблять сечение в 2-3 раза.

Где брать информацию по техническим параметрам пластмасс

Разработано большое количество интерактивных компьютерных баз данных по свойствам пластмасс, но актуальную и корректную информацию содержат лишь те из них, которые поддерживаются ведущими изготовителями материалов.

Наибольшую известность получил ресурс данных CAMPUS (Computer Aided Material Preselection by Uniform Standards) . CAMPUS содержит основные эксплуатационные и технологические характеристики полимеров самых известных и проверенных производителей. База данных бесплатна и поставляется изготовителями пластмасс. Ее достоинствами являются:

• доступность (CAMPUS можно скачать с сайтов фирм),
• достоверность (данные предоставлены самими фирмами-изготовителями материалов),
• простота использования.

Очень популярна англоязычная база данных материалов всех видов, от металлов до пластмасс и дерева Prospector, включенный в пакет CES Selector по лицензии UL. Желтые карты UL — это признанная во всем мире гарантия безопасности и качества, которая может помочь продемонстрировать, насколько ваш пластик соответствует определенному набору эксплуатационных характеристик, и вселить в инженеров уверенность в том, что выбранный ими пластик будет соответствовать требованиям безопасности.

База данных материалов UL Prospector доступна в Интернете после регистрации и включает в себя собственные возможности выбора материалов. Prospector содержит около 90 000 спецификаций пластмасс от примерно 1000 ведущих компаний-производителей материалов и почти 50 000 желтых карточек UL.

Серия данных о полимерах объединяет обширные данные о свойствах типовых марок полимеров, данные о конкретных марках полимеров от ведущих поставщиков данных о пластмассах. Она включает данные о цене, воздействии на окружающую среду, зависимости от температуры, ползучести, напряжении/деформации и реологических свойствах.

Выбор типа пластика

Выбор типа материала определяется производственным оборудованием или стоимостью его приобретения, а также требованиями к материалу.

Прозрачность, стойкость к химическому воздействию, разрешение на контакт с пищевыми продуктами, расчетная себестоимость и прочие сужают область поиска. Можно ведь изготовить деталь из ударопрочного полистирола, а можно из АБС-пластика. Но себестоимость отливки из АБС-пластика будет на треть выше.

Современная промышленность широко применяет компаундирование полимеров, что во многих случаях позволяет добиться оптимального соотношения цены и качества изделий.

Большое влияние на характеристики пластиков оказывают и условия переработки: предварительная сушка, температурные режимы, давление ТПА и пр.

Выбор марки полимера

Выбор марки материала для изделия выполняется на основе технико-экономического обоснования, основными критериями которого являются:

• возможность получения качественного изделия на имеющемся оборудовании,
• производительность процесса,
• конструкция изделия,
• минимальная стоимость изделия.
• цена материала.

Цена материала не всегда является решающим критерием, так как более дорогой и прочный пластик позволяет уменьшить вес отливки за счет более тонких стенок и перемычек. То есть при выборе материала необходимо анализировать возможность оптимизации конструкции детали и существующей литформы.

Автор Файдюк Ирина