การประยุกต์พลาสติกที่ใช้กันทั่วไปในงานวิศวกรรม
I. ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะและความต้องการของชิ้นส่วน คุณสมบัติทางเคมี กายภาพ และทางกลของพลาสติก และวิธีการขึ้นรูป การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมจะดำเนินการก่อนที่จะเลือกอย่างมีเหตุผล ต่อไปนี้คือวัสดุที่เลือกสำหรับชิ้นส่วนที่มีการใช้งานที่แตกต่างกัน
1. ชิ้นส่วนโครงสร้างทั่วไป
(1) ข้อกำหนด: ไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับความแข็งแรงและทนความร้อน โดยทั่วไปจะใช้แทนเหล็กหรือวัสดุอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปริมาณการผลิตจำนวนมาก จึงจำเป็นต้องมีผลผลิตสูงและต้นทุนต่ำ บางครั้งก็มีข้อกำหนดบางประการเกี่ยวกับรูปลักษณ์ภายนอก
(2) ตัวอย่างการใช้งาน: ฝาครอบตัวควบคุมยานยนต์และฝาครอบด้านหลังแตร ฝาครอบมอเตอร์ ฝาครอบอุปกรณ์ต่างๆ ฝาครอบ พวงมาลัยมือ ด้ามจับ ท่อน้ำมัน ข้อต่อท่อ ตัวยึด ฯลฯ
(3) วัสดุ ได้แก่ โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ โพลีไวนิลคลอไรด์ โพลีสไตรีนดัดแปลง (203A, 204) ABS โพลีสไตรีนแรงกระแทกสูง โพลีโพรพีลีน ฯลฯ วัสดุเหล่านี้สามารถทนต่อโหลดต่ำเท่านั้น และใช้ในช่วงประมาณ 60~80°C เมื่อมีความเค้นน้อย
2. ชิ้นส่วนโครงสร้างโปร่งใส
(1) ข้อกำหนด: ไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับความแข็งแรงและทนความร้อน โดยทั่วไปจะใช้แทนเหล็กหรือวัสดุอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปริมาณการผลิตจำนวนมาก จึงจำเป็นต้องมีผลผลิตสูงและต้นทุนต่ำ บางครั้งข้อกำหนดบางประการเกี่ยวกับรูปลักษณ์ภายนอก และความโปร่งใสที่ดีถือเป็นสิ่งสำคัญ
(2) ตัวอย่างการใช้งาน: ตัวเรือนโปร่งใส ฝาครอบหลอดไฟรถยนต์ต่างๆ ตัวแสดงระดับน้ำมัน ถ้วยน้ำมัน แว่นสายตา เลนส์สายตา ไฟสัญญาณ ไฟป้องกันการระเบิด กระจกป้องกัน และท่อโปร่งใส ฯลฯ
(3) วัสดุ: แก้วอะคริลิคดัดแปลง (372, 613), แก้วอะคริลิค, เรซิน AS, โพลีสไตรีนดัดแปลง (204, 203A), โพลีสไตรีน, โพลีคาร์บอเนต, โพลีเอสเตอร์เทอร์โมพลาสติก
3. ชิ้นส่วนเกียร์รับน้ำหนักที่ทนต่อการสึกหรอ
(1) ข้อกำหนด: จำเป็นต้องมีความแข็งแรงสูง ความแข็งแกร่ง ความเหนียว ความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานต่อความเมื่อยล้า อุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนสูง และความเสถียรของมิติ
(2) ตัวอย่างการใช้งาน: ตลับลูกปืน เฟือง แร็ค เฟืองตัวหนอน ลูกเบี้ยว ลูกกลิ้ง คัปปลิ้ง ฯลฯ
(3) วัสดุ: ไนลอน, ไนลอน MC, โพลีออกซีเมทิลีน, โพลีคาร์บอเนต, เรซินโพลีฟีนอล, โพลิอีเทอร์คลอรีน, โพลีโพรพีลีนเสริมแรง, โพลีฟีนิลีนซัลไฟด์ ฯลฯ พลาสติกเหล่านี้มีความต้านทานแรงดึงสูงกว่า 60 MPa และอุณหภูมิในการทำงาน 80~120℃
4. ชิ้นส่วนลดแรงเสียดทานและหล่อลื่นในตัวเอง
(1) ข้อกำหนด: ความต้องการความแข็งแรงทางกลมักจะไม่สูง แต่ความเร็วในการเคลื่อนที่ค่อนข้างสูง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีต่ำ ความต้านทานการสึกหรอดีเยี่ยม และคุณสมบัติในการหล่อลื่นในตัวเอง
(2) ตัวอย่างการใช้งาน: แหวนลูกสูบ ซีลไดนามิกเชิงกล บรรจุภัณฑ์ ตลับลูกปืน ฯลฯ
(3) วัสดุ: โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE), PTFE ที่เติม, โพลีออกซีเมทิลีนที่เติม PTFE (POM), โพรพิลีนเพอร์ฟลูออโรเอทิลีน (F-46), POM ที่ชุบน้ำมัน, โพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษ ฯลฯ โพลีเอทิลีนความดันต่ำสามารถใช้ได้ภายใต้โหลดขนาดเล็กและความเร็วต่ำ
5. ชิ้นส่วนโครงสร้างทนอุณหภูมิสูง
(1) ข้อกำหนด: นอกเหนือจากข้อกำหนดสำหรับชิ้นส่วนเกียร์รับน้ำหนักที่ทนทานต่อการสึกหรอและชิ้นส่วนหล่อลื่นในตัวเองที่ลดแรงเสียดทาน ชิ้นส่วนเหล่านี้ยังต้องมีอุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนสูงและความต้านทานการคืบที่อุณหภูมิสูง
(2) ตัวอย่างการใช้งาน: ชิ้นส่วนระบบส่งกำลังเชิงโครงสร้างที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง เช่น ฝาครอบกระปุกเกียร์รถยนต์ แบริ่ง เกียร์ แหวนลูกสูบ ซีล วาล์ว น็อตก้านวาล์ว ฯลฯ
(3) วัสดุ: โพลีซัลโฟน, โพลีฟีนลีนอีเทอร์ซัลโฟน, ฟลูออโรพลาสติก (F-4, F-46), โพลิอิไมด์ โพลิฟีนิลีนซัลไฟด์, โพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีน, โพลีฟีนลีนอีเทอร์ซัลโฟนและโพลีอะริลซัลโฟนที่เติมกราไฟท์ และพลาสติกเสริมใยแก้วชนิดต่างๆ เป็นต้น วัสดุเหล่านี้สามารถใช้ได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 150°C
6. อุปกรณ์และชิ้นส่วนที่ทนต่อการกัดกร่อน
(1) ข้อกำหนด: ทนต่อการกัดกร่อนของกรด ด่าง และตัวทำละลายอินทรีย์ได้ดี รวมถึงมีความแข็งแรงเชิงกลบางอย่าง
(2) ตัวอย่างการใช้งาน: ภาชนะบรรจุสารเคมี ท่อ วาล์ว ปั๊ม ใบพัด เครื่องกวน และการเคลือบหรือซับใน ฯลฯ
(3) วัสดุ: Polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroethylene propylene (F-46), polychlorotrifluoroethylene (F-3), คลอรีนโพลีอีเทอร์, ABS, โพลีไวนิลคลอไรด์, โพลีคาร์บอเนต, โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ, โพรพิลีน, โพลีสไตรีน, โพลีฟีนลีนซัลไฟด์, พลาสติกฟีนอล ฯลฯ
ครั้งที่สอง เนื่องจากพลาสติกมีค่าการนำความร้อนต่ำ การออกแบบอย่างระมัดระวังจึงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถกระจายความร้อนได้อย่างเหมาะสม ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้พลาสติกคอมโพสิตที่มีเมทริกซ์โลหะ ต้องเติมสารตัวเติมที่มีค่าการนำความร้อนที่ดี หรือต้องใช้การออกแบบโครงสร้างโลหะที่ช่วยในการกระจายความร้อน
III. เช่นเดียวกับโลหะ พลาสติกแต่ละชนิดมีความเร็วในการทำงานสูงสุด (v) และโหลด (p) เมื่อใช้เป็นวัสดุตลับลูกปืน กล่าวคือ α = ค่าคงที่ พลาสติกชนิดต่างๆ จะมีค่า α ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ไนลอน α = 1.47 และโพลีออกซีเมทิลีน α = 1.2 เมื่อออกแบบเพื่อการใช้งานต้องกำหนดช่วงโหลดและความเร็วตามวัสดุที่ใช้ นอกจากนี้ สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือพลาสติกแต่ละชนิดมีขีดจำกัดแรงดันและความเร็วของตัวเอง เกินขีดจำกัดเหล่านี้ โดยไม่คำนึงถึงความเร็วคงที่หรือเงื่อนไขการโหลด แม้ว่าผลิตภัณฑ์ของ pv จะไม่เกินค่า pv ที่อนุญาต ก็จะป้องกันการใช้งาน
IV. เนื่องจากพลาสติกมีแนวโน้มที่จะขยายตัวและเสียรูปเมื่อถูกความร้อน จึงจำเป็นต้องคำนึงถึงระยะห่างที่เพียงพอเมื่อออกแบบตลับลูกปืนและส่วนประกอบอื่นๆ โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 0.005d (d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของตลับลูกปืน) แต่ระยะห่างจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพลาสติก
