اختيار اللدائن الهندسية: PEEK و POM والنايلون والبوليمرات الأخرى القابلة للتشكيل

ابدأ بالمتطلبات، وليس بالبوليمر

غالبًا ما يتم اختيار المواد البلاستيكية الهندسية عن طريق التعرف على الاسم: لقد استخدم شخص ما Delrin من قبل، وبالتالي فإن الجزء التالي هو Delrin أيضًا. النهج الأفضل هو سرد ما يجب أن يبقى الجزء على قيد الحياة ثم اختيار البلاستيك الذي يلبي تلك الاحتياجات بأقل تكلفة ومخاطر. تنقسم معظم المتطلبات إلى خمس عائلات: درجة الحرارة والمواد الكيميائية والاهتراء والاحتكاك والرطوبة واستقرار الأبعاد والاحتياجات التنظيمية مثل ملامسة الطعام.

يغطي هذا الدليل المواد البلاستيكية التي يتم تصنيعها في أغلب الأحيان من القضيب واللوحة: POM (الأسيتال)، النايلون (⁨PA6⁩ و ⁨PA66)⁩، PTFE، UHMW - PE، PEI (Ultem) و PEEK. القيم المقتبسة هي أرقام نموذجية للدرجات الشاغرة ؛ تحقق دائمًا من ورقة البيانات للدرجة الدقيقة التي تطلبها.

متطلبات الأسرة 1: درجة الحرارة

درجة حرارة الاستخدام المستمر هي المرشح الأول لأنه يزيل معظم الخيارات بسرعة.

إذا كان الجزء يجب أن يتعامل مع التعقيم بالبخار أو مقصورات المحرك أو السوائل الساخنة، فإن القائمة تتقلص إلى PEEK و PEI و PTFE. إذا بقيت بالقرب من درجة حرارة الغرفة، فتقرر التكلفة والقدرة على التشغيل الآلي.

عائلة المتطلبات 2: التعرض الكيميائي

تحقق من مقاومة السوائل المحددة والتركيزات ودرجات الحرارة المعنية، باستخدام جداول التوافق الكيميائي لمورد الراتنج. الأنماط العريضة:

• PTFE يقاوم كل مادة كيميائية شائعة تقريبًا
• نظرة خاطفة تقاوم مجموعة واسعة جدًا، بما في ذلك العديد من المذيبات والهيدروكربونات، ولكن ليس حمض الكبريتيك أو النيتريك المركز
• يتعامل POM مع الوقود والزيوت والمذيبات بشكل جيد ولكنه يتعرض لهجوم من الأحماض القوية والمؤكسدات
• يتعامل النايلون مع الزيوت والوقود ولكنه يمتص الماء ويضعف بسبب الأحماض
• UHMW - PE تقاوم العديد من الأحماض والقلويات ولكنها تتضخم في بعض الهيدروكربونات
• يتعامل PEI مع العديد من السوائل ولكن يمكن أن يتصدع الإجهاد في بعض المذيبات

عائلة المتطلبات 3: البلى والاحتكاك

تحتاج الجلب والموجهات والتروس والمزلقات إلى احتكاك منخفض وتآكل جيد.

عائلة المتطلبات 4: الرطوبة واستقرار الأبعاد

النايلون هو القضية التحذيرية. يمتص كمية ملحوظة من الماء من الهواء الرطب، وتتغير أبعاده وصلابته معه. قد ينمو جزء نايلون محكم التحمل يقاس جافًا من التحمل بعد بضعة أسابيع في غرفة رطبة. استخدم النايلون حيث تكون التحملات الفضفاضة مقبولة، أو اختر POM، الذي يمتص القليل جدًا من الماء.

تتوسع المواد البلاستيكية أيضًا مع درجة الحرارة أكثر بكثير من المعادن، وعادة ما تكون عدة أضعاف توسع الفولاذ. يتناسب الجزء البلاستيكي المضغوط في مبيت الألومنيوم بشكل مختلف عند 0 درجة مئوية و ⁨60⁩ درجة مئوية. اترك الخلوص وتحقق من ملاءمته عبر نطاق التشغيل الكامل.

يمكن للأجزاء البلاستيكية الآلية أيضًا أن تسترخي بعد التشغيل الآلي حيث تتحرر الضغوط الداخلية. يساعد المخزون الملدن والتشغيل الآلي المتماثل ووقت الراحة بين التخشين والتشطيب على الحفاظ على التحمل على الأجزاء الطويلة أو الرقيقة.

متطلبات الأسرة 5: الامتثال والاحتياجات الخاصة

تتوفر العديد من الدرجات مع الامتثال للملامسة الغذائية، مثل الدرجات المتوافقة مع FDA أو الاتحاد الأوروبي للملامسة الغذائية من POM و UHMW - PE و PEEK و PTFE. تحتاج بعض التطبيقات الطبية إلى درجات خاصة مع اختبار موثق للتوافق الحيوي. قد تحتاج الأجزاء الكهربائية إلى تصنيفات لهب محددة، والتي تحققها PEI و PEEK دون إضافات. تأكد من الدرجة الدقيقة ووثائقها قبل الطلب ؛ قد لا يحمل قضيب "POM الطبيعي" العام الشهادة التي تحتاجها.

نبذات عن المواد

مسار قرار سريع

• أكثر من ⁨150⁩ درجة مئوية مستمرة: PEEK أو PEI، أو PTFE إذا كانت الأحمال منخفضة
• المواد الكيميائية العدوانية: PTFE أولاً، ثم نظرة خاطفة
• أجزاء الانزلاق أو التروس الدقيقة عند درجة حرارة معتدلة: POM
• أجزاء متينة التآكل حيث يتم تخفيف التحمل: نايلون
• بطانات ملابس كبيرة بميزانية مناسبة: UHMW - PE
• التعقيم ومقاومة اللهب: PEI أو PEEK

ملاحظات التصميم للأجزاء البلاستيكية الآلية

البلاستيك أكثر نعومة وأقل صلابة من المعادن، لذلك يدفع القاطع الجدران الرقيقة ويرتفع للخلف. حافظ على الجدران أكثر سمكًا من الألمنيوم حيثما أمكن، وتجنب الجيوب الضيقة العميقة جدًا. تقلل أنصاف الأقطار الداخلية السخية من تركيز الإجهاد، وهو الأمر الأكثر أهمية بالنسبة للبلاستيك الحساس للثلم مثل PEI وبعض الدرجات الممتلئة.

يجب أن يعكس التفاوت المادي المادة. يمكن تحقيق التفاوتات الضيقة في POM و PEEK، ولكن يتحرك النايلون و PTFE و UHMW - PE مع درجة الحرارة والرطوبة وتخفيف الإجهاد. يؤدي تطبيق تحمل معدني للبطانية على جزء UHMW إلى نشوء نزاعات تفتيشية دون تحسين الوظيفة.

الخيوط في البلاستيك أضعف منها في المعادن. للتجميع المتكرر، استخدم حشوات ملولبة بدلاً من النقر مباشرة في البلاستيك، خاصة في PTFE و UHMW - PE.

الصب مقابل التشغيل الآلي

يتناسب التشغيل الآلي من المخزون مع النماذج الأولية والأحجام المنخفضة، ويتعامل مع المواد عالية الأداء مثل PEEK دون تكلفة الأدوات. في الأحجام الأعلى، يصبح قولبة الحقن اقتصاديًا، لكن الأجزاء المقولبة تتبع قواعد تصميم مختلفة، بما في ذلك الغاطس وسمك الجدار الموحد. قد تختلف الدرجة المقولبة أيضًا عن درجة القضيب. إذا انتقل جزء إلى القولبة لاحقًا، فقم بالتصميم مع وضع ذلك في الاعتبار منذ البداية.

أخطاء الاختيار الشائعة

• اختيار نظرة خاطفة بشكل افتراضي عندما تقوم POM بالمهمة بجزء صغير من تكلفة المواد
• إمساك النايلون بتفاوتات على النمط المعدني ثم رفض الأجزاء التي تحركت مع الرطوبة
• استخدام PTFE غير المملوء كمحمل محمل ورؤيته يتسلل خارج الشكل
• نسيان أن UHMW - PE يخفف في درجات الحرارة التي يمكن أن تصل إليها السيارة الداخلية الساخنة
• تحديد طلب ملامسة الطعام دون طلب الدرجة المتوافقة وأوراقها
• تجاهل الزوايا الداخلية الحادة في المواد الحساسة للثلم، والتي تتشقق بعد ذلك عند التجميع

كل من هذه الأخطاء شائع، ومن السهل منع كل منها إذا تم تدوين قائمة المتطلبات قبل اختيار المادة.

وضع النماذج الأولية والتحقق من صحتها

النموذج الأولي الآلي هو أسرع طريقة للتأكد من أن البلاستيك سيعمل. اختبره في درجة الحرارة الحقيقية، مع السوائل الحقيقية وتحت أحمال واقعية لفترة كافية لرؤية الزحف. بالنسبة للأجزاء التي سيتم قولبتها لاحقًا، تذكر أن النموذج الأولي الميكانيكي من القضيب قد يتصرف بشكل مختلف إلى حد ما عن الجزء المصبوب، لأن عملية القولبة تقدم اتجاه التدفق وخطوط اللحام والضغوط الداخلية المختلفة. استخدم النماذج الأولية الآلية لاختيار عائلة البوليمر، ثم تأكد باستخدام عينات مقولبة قبل الإصدار النهائي.

إذا فشل الخيار الأول في الاختبار، فعادةً ما يشير وضع الفشل إلى الخيار التالي. يشير الزحف إلى درجة أكثر صلابة أو ممتلئة، ويشير التورم إلى بوليمر أقل امتصاصًا، ويشير التشقق إلى مادة أكثر صلابة أو أنصاف أقطار أكبر.

الحصول عليه الحق على الرسم

اذكر اسم البوليمر والدرجة أو الاسم التجاري إذا كان مهمًا واللون وأي مادة حشو. "نظرة خاطفة طبيعية ⁨450⁩ جم" أو "بوليمر مشترك أسيتال أسود" يزيل الغموض. عند الحاجة إلى مستندات الامتثال، قم بإدراجها في الملاحظات حتى يتم تسعيرها وشحنها مع الأجزاء.