Applicazioni delle materie plastiche comunemente utilizzate in ingegneria
I. Sulla base delle caratteristiche e dei requisiti delle parti, delle proprietà chimiche, fisiche e meccaniche della plastica stessa e del metodo di stampaggio, viene condotta un'analisi completa prima della selezione razionale. Di seguito sono riportati i materiali selezionati per parti con diverse applicazioni.
1. Parti strutturali generali
(1) Requisiti: nessun requisito speciale per robustezza e resistenza al calore; generalmente utilizzato per sostituire l'acciaio o altri materiali. Tuttavia, a causa delle grandi dimensioni dei lotti, sono richiesti elevata produttività e basso costo. A volte vengono imposti determinati requisiti all'apparenza.
(2) Esempi di applicazione: coperture di regolatori automobilistici e coperture posteriori di avvisatori acustici, coperture di motori, coperture di vari strumenti, coperture, volantini, maniglie, tubi dell'olio, raccordi per tubi, elementi di fissaggio, ecc.
(3) I materiali includono polietilene a bassa densità, cloruro di polivinile, polistirene modificato (203A, 204), ABS, polistirene ad alto impatto, polipropilene, ecc. Questi materiali possono sopportare solo carichi bassi e vengono utilizzati nell'intervallo di circa 60~80℃ quando la sollecitazione è ridotta.
2. Parti strutturali trasparenti
(1) Requisiti: nessun requisito speciale per robustezza e resistenza al calore. Generalmente utilizzato per sostituire l'acciaio o altri materiali. Tuttavia, a causa delle grandi dimensioni dei lotti, sono richiesti elevata produttività e basso costo. A volte vengono imposti determinati requisiti all'aspetto e una buona trasparenza è essenziale.
(2) Esempi di applicazione: alloggiamenti trasparenti, vari coperchi di lampade per autoveicoli, indicatori di livello dell'olio, coppe dell'olio, vetri di ispezione, lenti ottiche, luci di segnalazione, luci antideflagranti, vetro protettivo e tubi trasparenti, ecc.
(3) Materiali: vetro acrilico modificato (372, 613), vetro acrilico, resina AS, polistirene modificato (204, 203A), polistirene, policarbonato, poliestere termoplastico
3. Parti di trasmissione portanti resistenti all'usura
(1) Requisiti: sono richieste elevata resistenza, rigidità, tenacità, resistenza all'usura, resistenza alla fatica, elevata temperatura di distorsione termica e stabilità dimensionale.
(2) Esempi di applicazioni: Cuscinetti, ingranaggi, cremagliere, ingranaggi a vite senza fine, camme, rulli, giunti, ecc.
(3) Materiali: nylon, nylon MC, poliossimetilene, policarbonato, resina polifenolica, polietere clorurato, polipropilene rinforzato, polifenilene solfuro, ecc. Queste plastiche hanno resistenze alla trazione superiori a 60 MPa e temperature di esercizio di 80~120℃.
4. Parti riducenti l'attrito e autolubrificanti
(1) Requisiti: i requisiti di resistenza meccanica spesso non sono elevati, ma la velocità di movimento è relativamente elevata. Pertanto sono richiesti un basso coefficiente di attrito, un'eccellente resistenza all'usura e proprietà autolubrificanti.
(2) Esempi di applicazioni: Fasce elastiche, tenute meccaniche dinamiche, baderne, cuscinetti, ecc.
(3) Materiali: politetrafluoroetilene (PTFE), PTFE caricato, poliossimetilene (POM) riempito con PTFE, perfluoroetilene propilene (F-46), POM impregnato di olio, polietilene ad altissimo peso molecolare, ecc.; il polietilene a bassa pressione può essere utilizzato con piccoli carichi e basse velocità.
5. Parti strutturali resistenti alle alte temperature
(1) Requisiti: oltre ai requisiti per le parti di trasmissione portanti resistenti all'usura e le parti autolubrificanti che riducono l'attrito, queste parti devono anche possedere un'elevata temperatura di distorsione termica e resistenza allo scorrimento ad alta temperatura.
(2) Esempi di applicazione: parti strutturali della trasmissione che operano a temperature elevate, come coperchi di cambi automobilistici, cuscinetti, ingranaggi, fasce elastiche, guarnizioni, valvole, dadi degli steli delle valvole, ecc.
(3) Materiali: polisulfone, polifenilene etere solfone, fluoroplastici (F-4, F-46), poliimmide polifenilen solfuro, politetrafluoroetilene, polifenilene etere solfone e poliarilsulfone caricati con grafite e varie plastiche rinforzate con fibra di vetro, ecc. Questi materiali possono essere utilizzati a temperature superiori a 150 ℃.
6. Attrezzature e parti resistenti alla corrosione
(1) Requisiti: buona resistenza alla corrosione da acidi, alcali e solventi organici, nonché una certa resistenza meccanica.
(2) Esempi di applicazioni: contenitori chimici, tubi, valvole, pompe, giranti, agitatori e relativi rivestimenti o rivestimenti, ecc.
(3) Materiali: politetrafluoroetilene (PTFE), perfluoroetilene propilene (F-46), policlorotrifluoroetilene (F-3), polietere clorurato, ABS, polivinilcloruro, policarbonato, polietilene a bassa densità, polipropilene, polistirene, polifenilene solfuro, plastica fenolica, ecc.
II. A causa della scarsa conduttività termica della plastica, è essenziale una progettazione attenta per garantire una dissipazione ottimale del calore. Ad esempio, quando si utilizzano plastiche composite con matrice metallica, è necessario aggiungere riempitivi con buona conduttività termica, oppure deve essere adottato un design strutturale metallico che faciliti la dissipazione del calore.
III. Come i metalli, ogni plastica ha una velocità operativa massima (v) e un carico (p) quando utilizzata come materiale del cuscinetto, ovvero α = costante. Plastiche diverse hanno valori α diversi; ad esempio, nylon α = 1,47 e poliossimetilene α = 1,2. In fase di progettazione per l'uso, il carico e l'intervallo di velocità devono essere determinati in base al materiale utilizzato. Inoltre, è fondamentale notare che ogni plastica ha i propri limiti di pressione e velocità. Il superamento di questi limiti, indipendentemente dalla velocità fissa o dalle condizioni di carico, anche se il prodotto di pv non supera il valore pv consentito, ne impedirà l'uso.
IV. Poiché la plastica è soggetta a espansione e deformazione se riscaldata, è necessario considerare un gioco sufficiente durante la progettazione di cuscinetti e altri componenti. Generalmente è pari a circa 0,005 d (d è il diametro del cuscinetto), ma il gioco varia a seconda della plastica.
