【文章內(nèi)容簡介】 塑料炮彈彈帶，要求材料經(jīng)受高速沖擊、壓縮、扭擰、剪切等復(fù)雜的外力作用和高速高溫高壓氣流的影響，很難直接提出材料的定量性能要求，因此，除了通過力學(xué)計算外，還可通過模擬試驗和探索試驗來推算受力情況，提出粗略的性能要求。 (3)最后通過部件工程性能要求與材料性能的比較來確定候選材料 選擇塑料時應(yīng)注意下面幾個問題： 　　?、俦仨殞x用塑料的性能有較全面的了解，然后根據(jù)使用條件去考慮配方、工藝和制品設(shè)計等。 　　?、谒芰弦话銓?dǎo)熱性低，選用和設(shè)計時要充分注意。 　　　③塑料的線脹系數(shù)一般比金屬大，有的易吸水，因此尺寸變化較大，選用和設(shè)計時要考慮恰當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和公差范圍。 ?、苡械乃芰嫌袘?yīng)力開裂的傾向，選用和設(shè)計時要盡量減少應(yīng)力，制品設(shè)計要避免應(yīng)力集中，或作適當(dāng)?shù)暮筇幚恚⒁獓?yán)格控制加工工藝。 　　?、萦械乃芰嫌腥渥兒秃笫湛s或變形的傾向，選用和設(shè)計時應(yīng)充分注意。 ?、薷鞣N塑料有一定的使用強度范圍和允許接觸的介質(zhì)以及能承受的壓力和速度極限，選用和設(shè)計時應(yīng)該考慮。 塑料選材的途徑 著手選材，可以先進行初選，然后綜合評價后進行試驗。初選可通過兩個途徑，一是根據(jù)制品用途選材；二是根據(jù)制品要求性能選材（利用材料性能表和性能等級分類等）；同時還要考慮經(jīng)濟成本和安全衛(wèi)生等因素。 　　下面就以一些已工業(yè)化的塑料為對象，列舉幾種簡易的選材方法。 根據(jù)用途選材 　　　用途主要是指制品應(yīng)用域的歸類，此外還包括制品的使用環(huán)境、受力類型和作用方式、使用對象等等要素。 (1)使用環(huán)境 　　　　所謂使用環(huán)境是指材料或制品使用時經(jīng)受周圍環(huán)境的溫度、濕度、介質(zhì)等，特別是溫度和濕度的條件。根據(jù)用途的不同，溫度條件可由南北極的低溫到赤道或沙漠地區(qū)的炎熱氣溫，或者是宇航環(huán)境的高低溫，甚至在火災(zāi)時的高溫等；濕度條件從在水中長期或間歇浸泡與露天雨淋到冬天的干燥狀態(tài)(30％RH)；有的制品是在特殊氣體中使用或者用于接觸化學(xué)液體或溶液的場合；此外，自然曝露狀態(tài)下除了風(fēng)、雨、霧等影響外還受太陽光的曝曬等等。因此，必須考慮待用塑料對使用環(huán)境的適應(yīng)能力。 (2)制品的受力類型和作用方式 　　　　根據(jù)制品的受力類型和受力狀態(tài)及其對材料產(chǎn)生的應(yīng)變來篩選能滿足使用要求的材料是很必要的。也就是說，要考慮上述各種環(huán)境下的外力作用是拉伸、壓縮、彎曲、扭曲、剪切、沖擊或摩擦，或是幾種力的組合作用。此外，還要考慮外力的作用方式是快速的 (短暫)或是恒應(yīng)力或恒應(yīng)變的，是反復(fù)應(yīng)力還是漸增應(yīng)力等等。 　　　　用于沖擊負(fù)荷場合的制品，應(yīng)選擇沖擊強度高的；用于恒定應(yīng)力的場合而且必須防止變形時，應(yīng)選擇蠕變小的材料；用于反應(yīng)力作用的場合應(yīng)選擇疲勞強度比較高的材料； (3)使用對象 　　　　使用對象是指使用塑料制品的國別、地區(qū)、民族和具體使用者的范圍。例如。國家不同，其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格也不同。如美國的電氣部件用的塑料，為保證其對熱和電氣的安全性，要求必須符合UL規(guī)格。另外，對色彩和圖案及形狀的要求也會因國家、民族的習(xí)慣和愛好而不同，應(yīng)選擇合適的色彩和形狀。使用者不同，如兒童、老年、婦女用品也各有不同的要求在工業(yè)上使用也要考慮使用對象，而選擇不同的材料。 (4)按用途進行分類。 　　　　按用途分類的方法有多種，有的按應(yīng)用領(lǐng)域分類。如汽車運輸工業(yè)用的，家用電氣設(shè)備用的，機械工業(yè)用的，建筑材料用的，宇航和航空用的……等等；有的，按應(yīng)用功能分類。如結(jié)構(gòu)材料(外殼、容器等)，低摩擦擦材料(軸承、滑桿、閥襯等)，受力機械零件材料。耐熱、耐腐蝕材料(化工設(shè)備、耐熱設(shè)備和火箭導(dǎo)彈用材料)，電絕緣材料(電氣結(jié)構(gòu)制品)、透光材料……。表中列出一些機械部件采用工程盟梔料的情況。當(dāng)有幾種材料同屬一類用途時，應(yīng)根據(jù)其使用特點和材料性能進一步比較和篩選。最好選擇23種進行試驗比較。比如說外殼這類用途就包括動態(tài)外殼，靜態(tài)外殼，絕緣外殼等，因此要求使用不同特性的塑料。動態(tài)外殼是經(jīng)常受到劇烈震動或輕微撞擊的容器，要求材料除有剛性和尺寸穩(wěn)定性外，還要有較好的沖擊強度。在室內(nèi)應(yīng)用時可采用ABS塑料，在戶外使用的應(yīng)考慮耐老化性能好的材料。如AAS(丙烯睛丙烯酸酯苯乙烯共聚物)或MAAS，或用酚醛、環(huán)氧或聚的玻璃鋼等。靜態(tài)外殼是用在不活動或少活動的部位，如儀表殼、收音機和電視機外殼等。要求形狀和尺寸穩(wěn)定、美觀，一般可采用高沖擊強度聚苯乙烯、ABS、聚丙烯等；如要求透明則可采用乙酸丁酸纖維素、聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯。至于絕緣外殼，除要求絕緣外，有的還要求有高的機械強度和沖擊強度，如電動機罩、電動機械外殼等，則可采用玻璃纖維增強聚碳酸酯，玻璃纖維增強聚對苯二甲酸丁二酯(PBTP)或熱固性樹脂的玻璃鋼等。 根據(jù)要求的性能選材 　　聚合物材料在不同應(yīng)用場合下，會經(jīng)受各種外力和環(huán)境的綜合作用。因此首先要詳細(xì)了解使用條件及其對材料性能的要求，然后根據(jù)性能要求選材并進行設(shè)計。但是根據(jù)材料性能數(shù)據(jù)選材時，制品設(shè)計者應(yīng)該注意，塑料和金屬之間有明顯的差別，對金屬而言，其性能數(shù)據(jù)基本上可用于材料的篩選和制品設(shè)計，然而，粘彈性的塑料卻不一樣，各種測試標(biāo)準(zhǔn)和文獻記載的聚合物性能數(shù)據(jù)是在許多特定條件下的，通常是短時期作用力或者指定溫度或低應(yīng)變速率下的，這些條件可能與實際工作狀態(tài)差別較大，尤其不適于預(yù)測塑料的使用強度和對升溫的耐力，因此，所有的塑料選材都要把全部功能要求轉(zhuǎn)換成與實際使用性能有關(guān)的工程性能，并根據(jù)要求的性能進行選材。通常根據(jù)性能選材的方法有：對塑料性能分項考慮、比較的選材；同時考慮多項性能綜合評價的選材。 (1)對塑料性能分項考慮、比較的選材 　　?、?聚丙烯)(聚四氟乙烯)的范圍內(nèi)。但若制成泡沫塑料，；填充無機材料或金屬等材料能使相對密度達到3左右。塑料比金屬的相對密度小(，鋼7.，這是塑料的優(yōu)點之一。用它們來制造水上運輸船舶和漂浮物,飛機和宇宙飛行器、導(dǎo)彈等就是利用這一優(yōu)異特性以及其它性能。 　　　列出各種工業(yè)材料和各種塑料的相對密度比較。 　②色澤與透明度塑料有可能在很廣的范圍內(nèi)著色，而且有的塑料表面有光澤，不需機械加工就能得到成型制品，這對簡化工藝、降低成本是很有利的。此外，由于有些非結(jié)晶性的樹脂是透明的，所以適于在光學(xué)上和裝飾上應(yīng)用。若使用填料摻混，則會失去透明性。對于層壓塑料，可用表面有光澤的樹脂制作塑料裝飾板；還可在塑料表面組合金屬箔和其它塑料膜或通過表面電鍍、噴鍍、蒸鍍、表面陶瓷化和表面涂飾、改質(zhì)等技術(shù)來獲得各種用途的表面，改善表面性能。分別列出各種材料的折射率、透明塑料的光學(xué)性能以及各種塑料的光彈性常數(shù)； 　?、塾捕?　　　　塑料的硬度比般金屬差得多，而且目前還沒有一種能通用于金屬和塑料的硬度測定計，所以不能作定量比較。一些材料的硬度的近似比較。盡管塑料表面比金屬軟，但對于許多方面的應(yīng)用，塑料的耐磨損性還是令人滿意的，例如熱固性的三聚氰胺甲醛樹脂和酚醛樹脂層壓板可用作桌面，俞者的棉纖維增強塑料可用作軸承滾珠等。為了進一步提高塑料的表面硬度和耐磨性，以適應(yīng)某些應(yīng)用如光學(xué)材料和制品的需要，可以通過表面處理和改性技術(shù)，如有機與無機的表面涂層或表面鍍層，表面陶瓷化等，其表面性能將會大大改善。 　　④機械性能 　　　　因為塑料與金屬的特性不同，設(shè)計受力的塑料零部件時，必須考慮塑料的特點，并認(rèn)真進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和合理選材。一般塑料的特點是： 　a．塑料受熱膨脹，線脹系數(shù)比金屬大很多； 　　　　b．一般塑料的剛度比金屬低一數(shù)量級； 　　　　c．塑料的力學(xué)性能在長時間受熱下會明顯下降； 　　　　d．一般塑料在常溫下和低于其屈服強度的應(yīng)力下長期受力，會出現(xiàn)永久形變； 　　　　e．塑料對缺口損壞很敏感。 　　　　f．塑料的力學(xué)性能通常比金屬低的多,但有的復(fù)合材料的比強度和比模量高于金屬,如果制品設(shè)計合理,會更能發(fā)揮起優(yōu)越性。 　　　　g．一般增強塑料力學(xué)性能是各項異性的。 　　　　h．有些塑料會吸濕,并引起尺寸和性能變化。 　　　　i．有些塑料是可燃的。 　　　　j．塑料的疲勞數(shù)據(jù)目前還很少,需根據(jù)使用要求加以考慮. 　　　根據(jù)塑料的特性,不能簡單地直接代用金屬材料,必須按所選塑料的性能和特點, 重新設(shè)計。注塑機的調(diào)校控制 注塑成型是一門工程技術(shù)，它所涉及的內(nèi)容是將塑料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏貌⒛鼙３衷行阅艿闹破?。注射成型的重要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度，壓力和相應(yīng)的各個作用時間。 一、溫度控制 料筒溫度：注射模塑過程需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動，而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動溫度，同一種塑料，由于來源或牌號不同，其流動溫度及分解溫度是有差別的，這是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同類型的注射機內(nèi)的塑化過程也是不同的，因而選擇料筒溫度也不相同。 噴嘴溫度：噴嘴溫度通常是略低于料筒最高溫度的，這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的流涎現(xiàn)象。噴嘴溫度也不能過低，否則將會造成熔料的早凝而將噴嘴堵死，或者由于早凝料注入模腔而影響制品的性能 模具溫度：模具溫度對制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。模具溫度的高低決定于塑料結(jié)晶性的有無、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求，以及其它工藝條件（熔料溫度、注射速度及注射壓力、模塑周期等）。 二、壓力控制： 注塑過程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，并直接影響塑料的塑化和制品質(zhì)量。 塑化壓力：（背壓）采用螺桿式注射機時，螺桿頂部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力稱為塑化壓力，亦稱背壓。這種壓力的大小是可以通過液壓系統(tǒng)中的溢流閥來調(diào)整的。在注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的轉(zhuǎn)速都不變，則增加塑化壓力時即會提高熔體的溫度，但會減小塑化的速度。此外，增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻，色料的混合均勻和排出熔體中的氣體。一般操作中，塑化壓力的決定應(yīng)在保證制品質(zhì)量優(yōu)良的前提下越低越好，其具體數(shù)值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過20公斤/平方厘米。 注射壓力：在當(dāng)前生產(chǎn)中，幾乎所有的注射機的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對塑料所施的壓力（由油路壓力換算來的）為準(zhǔn)的。注射壓力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料從料筒流向型腔的流動阻力，給予熔料充模的速率以及對熔料進行壓實。 三、成型周期 完成一次注射模塑過程所需的時間稱成型周期，也稱模塑周期。它實際包括以下幾部分： 成型周期:成型周期直接影響勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。因此,在生產(chǎn)過程中,應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下,盡量縮短成型周期中各個有關(guān)時間。在整個成型周期中,以注射時間和冷卻時間最重要,它們對制品的質(zhì)量均有決定性的影響。注射時間中的充模時間直接反比于充模速率,生產(chǎn)中充模時間一般約為35秒。 注射時間中的保壓時間就是對型腔內(nèi)塑料的壓力時間,在整個注射時間內(nèi)所占的比例較大,一般約為20120秒(特厚制件可高達5~10分鐘)。在澆口處熔料封凍之前,保壓時間的多少,對制品尺寸準(zhǔn)確性有影響,若在以后,則無影響。保壓時間也有最惠值,已知它依賴于料溫,模溫以及主流道和澆口的大小。如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的,通常即以得出制品收縮率波動范圍最小的壓力值為準(zhǔn)。冷卻時間主要決定于制品的厚度,塑料的熱性能和結(jié)晶性能,以及模具溫等。冷卻時間的終點,應(yīng)以保證制品脫模時不引起變動為原則,冷卻時間性一般約在30~120秒鐘之間,冷卻時間過長沒有必要,不僅降低生產(chǎn)效率,對復(fù)雜制件還將造成脫模困難,強行脫模時甚至?xí)a(chǎn)生脫模應(yīng)力。成型周期中的其它時間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化和自動化以及連續(xù)化和自動化的程度等有關(guān)。 一般的注塑機可以根據(jù)以下的程序作調(diào)校： 根據(jù)原料供應(yīng)商的資料所提供的溫度范圍，將料筒溫度調(diào)至該范圍的中間，并調(diào)整模溫。 估計所需的射膠量，將注塑機調(diào)至估計的最大射膠量的三分之二。調(diào)校倒索(抽膠)行程。估計及調(diào)校二級注塑時間，將二級注塑壓力調(diào)至零。 初步調(diào)校一級注塑壓力至注塑機極限的一半(50%) ；將注塑速度調(diào)至最高。 估計及調(diào)校所需要的冷卻時間。 。 清除料筒內(nèi)已降解了的樹脂。 采用半自動注塑模式；開始注塑程序，觀察螺桿的動作。 就需要而適當(dāng)調(diào)節(jié)射膠速度和壓力，若要使充模時間縮短，可以增加注塑壓力。如前所述，由于十足充模之前會有一個過程，充模最終壓力可以調(diào)至一級注塑壓力的100%。壓力最終都要調(diào)得夠高，使可以達到的最大速度不受設(shè)定壓力限制。若有溢料，可以把速度減低。 每觀察一個周期之后，便把射膠量及轉(zhuǎn)換點調(diào)節(jié)。設(shè)定程序，使可以在第一級注塑時已能獲得按射膠重量計算達到9598% 的充模。 當(dāng)?shù)谝患壸⑺艿淖⑸淞?、轉(zhuǎn)換點、注塑速度及壓力均調(diào)節(jié)妥當(dāng)后，便可進行第二級的保壓壓力的調(diào)校程序。 按需要適當(dāng)調(diào)校保壓壓力，但切勿過份充填模腔。 調(diào)校螺桿速度，確保剛在周期完成之前熔膠已完成，而注塑周期又沒有受到限制。 縮短周期時間予提高生產(chǎn)率 對大部分的注塑廠商來說，注塑周期可直接影響以下兩個主要目的：每天從機械中得到更多的制件；制件合乎客人的要求。 注塑周期由以下組成： 周期開始螺桿開始前進，注射； 制件澆口冷卻 螺桿開始轉(zhuǎn)動塑化行程開始 螺桿回位完成螺桿轉(zhuǎn)動停止 如必要的話抽膠發(fā)生 模具打開（可能包括模芯的拉出） 制件充分冷卻便可以頂出 頂出 模具閉合（可能包括模芯的回位） 模具閉上周期重新開始。 自動注塑周期是在持續(xù)的相同次序下，同樣的事情一次又一次地重復(fù)。周期有三個主要部分： 開模時間 ；填充時間；模具閉合時間； 保壓時間 提高生產(chǎn)力的目標(biāo)是在極短時間內(nèi)完成所有必要的動作，完成頂出，并確保模具得到保護（包括拉出和退回滑塊和側(cè)位模芯）。所以，任何，延遲開模時間的模具或注塑機的問題必須維修。另外，如每次注射的開模時間都不一樣，制件將亦不一樣。 注塑填充模腔（由12） 以流動性較好的材料而言(如Delrin?聚甲醛，Zytel?及Zytel? ST尼龍，及Crastin?、Rynite?聚脂)，這填充時間應(yīng)占整個周期1/10至1／8的時間，填充時最關(guān)鍵的是快速及穩(wěn)定的螺桿推進時間，及最低和穩(wěn)定的注塑壓力。 當(dāng)螺桿向前推進將溶體由料管經(jīng)噴咀，豎流道，橫流通，澆口，再射入