Af hverju eru gagnsæir sprautumótaðir hlutar eins og PC og PMMA svona viðkvæmir fyrir vandamálum? Hver eru helstu byggingarhönnunaratriðin fyrir gagnsæja hluta? Hvers vegna, jafnvel þó að bæði séu gagnsæ efni, er PC marktækt -þolnari fyrir höggi en PMMA?
- Hver eru helstu byggingarhönnunaratriðin fyrir gagnsæja sprautumótaða hluta eins og PC og PMMA?
- Hvers vegna, jafnvel þó að báðir séu gagnsæir, eru hlutar sem eru gerðir úr tölvu verulega -þolnari fyrir höggi en þeir sem eru gerðir úr PMMA?
Það eru reyndar nokkrar tegundir af plasti sem notaðar eru fyrir gagnsæja plasthluta, en akrýl (PMMA) og pólýkarbónat (PC) eru örugglega algengustu og mest notaðu gagnsæju efnin. Byggingarhönnun gagnsæra sprautumótaðra hluta krefst mikillar aðgáts, þar sem lítilsháttar yfirsjón getur breytt vöru úr glærri í-gölluð, með mörgum "mögulegum gildrum" sem þarf að forðast við hönnun. Ef þú hefur endurtekið aðlagað innspýtingarferlið fyrir gagnsæja hlutann þinn og ert enn óánægður með niðurstöðurnar, er mjög líklegt að vandamálið liggi í burðarhönnun hlutans sjálfs.
Hönnun veggþykktar er aðalatriðið fyrir gagnsæja sprautumótaða hluta, þar sem mikilvægasta málið fyrir gagnsæja hluta er skyndilegar breytingar á veggþykkt. Þetta getur valdið ójafnri ljósbroti, sem leiðir til augljósra ljós- og skuggaráka. Hin fullkomna hönnun ætti að viðhalda samræmdri veggþykkt, með hallabreytingu stjórnað í ekki meira en 0,5 mm á 10 mm. Fyrir akrýl (PMMA) vörur er ráðlagt veggþykktarsvið 3-8 mm; fyrir PC hluta getur það verið aðeins þynnra, venjulega 2-6 mm. Það er sérstaklega mikilvægt að hanna nægjanlegan flakaradíus í hornum, með lágmarksradíus sem er að minnsta kosti 0,5 sinnum veggþykkt. Annars getur streituhvítun átt sér stað við sprautumótun.
Næst er dráttarhornið.Stjórnun dráttarhornsins fyrir gagnsæja hluta er sérstaklega mikilvæg. Gagnsæir hlutar hafa strangari kröfur um dráttarhorn en venjulegir plasthlutar, sem venjulega þurfa 1,5-3 gráður. Dröghornið á föstu (hola) hliðinni ætti að vera 0,5 gráður stærra en á hreyfingu (kjarna) hliðinni. Þetta smáatriði hjálpar í raun að koma í veg fyrir rispur við útkast. Fyrir gagnsæja hluta með djúpum holum gæti jafnvel þurft að auka dráttarhornið í 5 gráður eða meira. Það er sérstaklega mikilvægt að hafa í huga að öll hönnun sem felur í sér neikvæða dráttarhorn er algerlega bönnuð, þar sem það mun beinlínis valda yfirborðsskemmdum á hlutnum við útkast.
Svo eru það hliðið og hlauparinn.Hliðarhönnunin fyrir gagnsæja hluta hefur bein áhrif á sjónræna niðurstöðu. Forðast verður bein hlið fyrir gagnsæja hluta, þar sem þeir skilja eftir augljósar suðulínur á yfirborðinu. Kafbátahlið (göng) eða viftuhlið eru betri kostur, en hliðarmál þurfa að vera nákvæmlega reiknuð út-of lítil leiðir til stuttra skota, of stór myndar flæðismerki. Reynslan sýnir að hliðarþykkt ætti að vera stjórnað við 50-70% af veggþykkt hlutarins og mælt er með að breiddin sé 2-3 sinnum veggþykktin. Fyrir stóra gagnsæja hluta sem nota mörg hlið er jafnvægi hlaupakerfis mikilvægt til að tryggja að framhlið bræðsluflæðisins fari jafnt fram.
Ennfremur krefst meðhöndlunar á burðarvirkjum í gagnsæjum hlutum auka varúðar.Forðast skal beina skrúfufestingu fyrir gagnsæja hluta þegar mögulegt er, þar sem það skapar verulega álagsstyrk. Mælt er með efnafræðilegum tengingum eða vélrænum smelli-aðferðum. Ef nota þarf skrúfur, ætti að hanna nægilegar álagsrofur- utan um skrúfurnar. Val á lími er einnig lykilatriði. Þó að UV-herðandi lím séu þægileg eru þau hætt við að gulna með tímanum. Mælt er með sjóntærum epoxýkvoða; þó þeir hafi lengri herðingartíma, tryggja þeir varanlega skýrleika og bindingarstyrk.
Ef gegnsæi hlutinn þinn þarfnast yfirborðsmeðferðar,Margir telja að gagnsæir hlutar þurfi-fægingu á háu stigi, en í raun og veru getur of mikil slípun gert yfirborðs rispur sýnilegri. Faglega nálgunin er að nota demantsslípunarferli til að ná SPI A2 einkunn. Annar misskilningur er að nota venjulegan-húð gegn rispum, sem getur valdið ljósdreifingu. Rétt aðferð er að velja nanó-húð sem passar við brotstuðulinn, sem verndar yfirborðið án þess að hafa áhrif á ljósgeislun.
Að auki eru kröfurnar um móthönnun fyrir gagnsæja hluta næstum strangar. Mótakjarninn og holrúmið fyrir gagnsæja hluta verða að vera úr spegilslípuðu stáli (eins og S136H), með hörku HRC 52 eða hærri. Hönnun kælikerfisins verður að vera enn nákvæmari; Mælt er með samræmdum kælirásum til að tryggja að hitasveiflum í mold sé stjórnað innan ±1 gráðu. Ekki er heldur hægt að hunsa loftræstikerfið; 0,02-0,03 mm útblástursróp ætti að setja á síðustu svæðin sem fylla á, sem er mikilvægt til að forðast silfurrákir. Rétt er að minnast á að sjónarmið umnotkunarumhverfi gagnsæra hluta er oft gleymt.Akrýl (PMMA) gulnar við langvarandi útsetningu fyrir UV. PC hefur betri útfjólubláa mótstöðu, en er viðkvæm fyrir álagssprungum í háum-hitaumhverfi. Hönnun ætti að forðast að útsetja gagnsæja hluta beint fyrir erfiðu umhverfi; Bæta skal við útfjólubláu stöðugleika ef nauðsyn krefur. Ekki er heldur hægt að hunsa hitauppstreymi vegna hitabreytinga. Til að setja upp gagnsæja hluta verður að vera nægjanlegt þenslubil, venjulega 0,5 mm á hverja 100 mm lengd.
Að lokum skaltu leggja áherslu á að löggildingarprófun fyrir fjöldaframleiðslu gagnsæra hluta er nauðsynleg.Auk reglubundinnar víddarskoðunar, krefjast gagnsæir hlutar sérstaklega sjónræna bjögunarprófun, álagsprófun á tvíbroti og veðrunarprófun. Mælt er með því að nota skautasjá til að skoða innri streitudreifingu; svæði með streituþéttni munu sýna litaða brúnir. Hraðöldrunarpróf ættu að líkja eftir að minnsta kosti 3 ára notkun, sem er áhrifarík aðferð til að afhjúpa hugsanleg vandamál.
Eftir að hafa fjallað um margt, skulum við draga saman: Byggingarhönnun gagnsæra sprautumótaðra hluta ætti að forðast skyndilegar breytingar á veggþykkt, stranglega banna neikvæða dráttarhorna, nota málminnskot varlega, vera í burtu frá skörpum hornum og stjórna staðsetningu suðulína. Að fella þessi lykilatriði inn í hönnunarforskriftir er leiðin til að búa til fallega og áreiðanlega gagnsæja plasthluta. Góð gagnsæ hlutahönnun ætti að ná stöðlum eins og: ljósgeislunstapi minna en 5%, yfirborðsþoka undir 1% og viðnám gegn gulnun í 5 ár við venjulegar notkunaraðstæður.
Næst skulum við ræða hvers vegna, jafnvel þó að bæði séu gagnsæ efni, þá er PC mun -þolnari fyrir höggi en PMMA?
Reyndar, meðal gagnsæs plasts, eru PMMA (akrýl) og PC (pólýkarbónat) oft bornir saman: báðir eru gagnsæir, báðir geta verið sprautumótaðir og báðir hægt að nota fyrir sjónhluta. En þegar kemur að „höggviðnám“ er munurinn næstum yfirþyrmandi. Við skulum fyrst líta á safn gagna:
PMMA höggstyrkur: Um það bil 2-10 kJ/m²
- PC höggstyrkur: Getur verið allt að 60-80 kJ/m² (eða jafnvel hærra)
Hvað þýðir þetta?
Við sama mikla högg er líklegt að PMMA brotni í sundur við högg, á meðan PC getur snúið, afmyndað og "gleypt" höggorkuna og haldist órofin sjálf.
Hvers vegna, jafnvel þó að bæði séu gagnsæ plast, er stærðarmunur?
Í dag munum við brjóta niður þessa að því er virðist einföldu en djúpstæða spurningu, frá kjarna áhrifa → sameindabygging → hreyfing keðjuhluta → eðlisfræðilegur gangur.
Margir halda að höggþol snúist um „hörku“. Það er það reyndar alls ekki.
Áhrifaframmistaða gagnsæra efna kemur í meginatriðum frá þremur hæfileikum:
- Geta til að þola álag (plastísk aflögun):Getur efnið orðið fyrir plastískri aflögun (eins og að teygja sig, beygja) við högg, dreift orkunni yfir svæði frekar en að einbeita henni að stað?
- Geta til að gleypa orku (orkudreifing):Getur örbygging efnisins (sameindakeðjur, keðjuhlutar) dreift hreyfiorku höggorkunnar með því að breyta henni í aðrar orkuform (eins og hita) með aðferðum eins og rennur, klippingu og stefnu þegar það verður fyrir krafti?
- Geta til að leyfa víðtæka plastaflögun án þess að tapa gegnsæi:Þetta er fullkominn áskorun fyrir gagnsæ verkfræðileg plast. Mörg efni geta tekið í sig orku en þegar þau eru teygð myndast brjálæði (streituhvítun), sem veldur ljósdreifingu og tapi á skýrleika. Efsta-flokka gagnsæ, höggþolin-efni verða að ná „gagnsærri eftirgjöf“.
PC skarar fram úr í öllum þremur þáttum, en PMMA hefur eðlislæga annmarka í fyrstu tveimur.
Við skulum byrja á því að skoða PMMA.
„Mikill stífni“ PMMA meðal gagnsæra efna var einu sinni kostur: hentugur fyrir ljósfræði, hentugur fyrir stuðning, ekki viðkvæmt fyrir aflögun. En þetta lagði líka grunninn að „lélegu höggþoli“ þess.
- Keðjur PMMA eru mjög stífar og hliðarhópar þess eru of stórir:
Uppbygging PMMA inniheldur „stórfelldan“ hliðarhóp: -COO–CH₃ (metýl ester hópur)
Þessi stóri hliðarhópur hefur verulega steríska hindrun, sem leiðir til:
- Erfiðleikar fyrir keðjuhluta að snúa
- Erfiðleikar fyrir sameindir að renna
- Mjög takmörkuð staðbundin hreyfing
- Það er eins og að reka fleyga á milli keðjuhlutanna, sem hindrar verulega snúning og losun sameindakeðja.
- PMMA hefur mjög hátt glerhitastig (Tg):
Tg PMMA ≈ 105 gráður.
Við stofuhita, sem er langt undir þessu hitastigi, eru sameindakeðjuhlutar þess í "frosnu" glerkenndu ástandi með afar lélega hreyfigetu.
- PMMA skortir uppbyggingu sem „standist sprunguútbreiðslu“:
PMMA sameindakeðjur eru reglulegar. Þegar örsprungur myndast við álag, einbeitir sprunguoddurinn hratt orku og breiðist út eins og eldingar meðfram sameindakeðjunum nánast óhindrað. Brot hans er dæmigertbrothætt brot-lítil tognun, hröð beinbrot og mikið næmi fyrir rifum.
PMMA er eins og stykki af viðkvæmu, hörðu gleri, með næga stífni, en við högg geta „læstir“ keðjuhlutar þess ekki dreift orku með hreyfingu. Það getur bara "stíflega staðist" þar til það brotnar.
Nú skulum við líta á PC. Sameindabygging PC sýnir fullkomlega hvað það þýðir að vera "bæði stífur og sveigjanlegur."
Uppbygging þess er samsett úrBisfenól A + karbónathópar, og þessi uppbygging hefur tvo lykileiginleika:
- Bensenhringur + karbónat → mikil keðjustífleiki, en ekki læstur:
PC-keðjur innihalda marga bensenhringi, en þessir hringir eru ekki „stífir fastir“. Í staðinn:
Bensenhringirnir veita styrk og stífleika á meðan karbónathóparnir virka sem sveigjanlegir „liðamót“ sem gera sameindakeðjunum kleift að gangast undir verulegan snúning og beygja sig undir álagi. Þetta veitir mikla stífni (viðheldur gagnsæi/styrk) á sama tíma og það hefur sveigjanlega keðjuhluta (veitir hörku).
- Kjarnageta PC: Gefur aflögun fyrir orkuupptöku:
Þetta er kjarnabúnaðurinn í mikilli hörku PC. Undir valdi brotnar PC ekki beint eins og PMMA. Þess í stað fer það fyrst í ganggefa eftir.
Sameindakeðjur renna og stefna og mynda margarklippibönd. Myndun hvers klippubands eyðir umtalsverðu magni af orku og virkar eins og skilvirkur innri orkugleypni.
PMMA er stykki úr hörðu gleri; PC er stykki af stálplötu sem getur teygt sig gegnsætt.
- Sprunguútbreiðsla í PC er "hleypt" af klippuböndum:
Þetta er afgerandi munurinn. Birtingarmyndin er sem hér segir:
- PMMA: Þegar sprunga myndast breiðist hún út í beinni línu og kemst hratt í gegnum efnið.
- PC: Þegar sprunga reynir að breiðast út í PC, hittir hún ekki sléttan slóð framundan, heldur net af þversum klippuböndum og plastaflögunarsvæðum. Þessi svæði slæva sprunguoddinn, trufla útbreiðsluleið hans og gleypa orku hennar, sem veldur því að lokum að sprungan „tæmist“ og stöðvast.
Að lokum skulum við draga saman muninn á hörku á milli þessara tveggja gagnsæju efna, PC og PMMA:
- PMMA samanstendur af -stífum keðjum sem eru „læstar“ af fyrirferðarmiklum hliðarhópum, sem leiða aðeins til brothættra brota.
- PC samanstendur af stífum-beinagrindkeðjum með „sveigjanlegum liðum“ sem geta tekið upp orku á skilvirkan hátt með því að gefa af sér plastaflögun.
Þessi byggingarmunur leiðir af sérað meðaltali 8-10 sinnum eða meira bil í höggstyrkí stórsæjum eiginleikum þeirra. Þar af leiðandi eru umsóknarval þeirra líka mjög mismunandi:
- PC ræður ríkjum á svæðum sem krefjast mikillar hörku, höggþols og endingar: td óeirðahlífar, öryggisgleraugu, bifreiðaljósagleraugu, dróna gimbal hlífar og fallþolnar hlífar fyrir rafeindatæki.
- PMMA skarar framúrá svæðum þar sem mikil yfirborðshörka, rispuþol, góð veðrátta og framúrskarandi sjónrænir eiginleikar eru í fyrirrúmi: td afturljóslinsur fyrir bíla, sjónlinsur, ljósleiðaraplötur, auglýsingaljósakassa og fiskabúr.
