Plastiklerde Fatigue Direnişi Nedir?
Fatigue direniş, bir parçanın arıza yapmadan tekrarlanması veya döngü yüklemeye dayanabilme yeteneğidir. Enjeksiyona maruz kalan plastikler, bu özellik kritiktir, çünkü birçok end kullanım uygulamaları - otomotiv içlerinden tıbbi cihazlara kadar - malzemenin son derece yüksek noktalarının binlerce veya hatta milyonlarca stres döngüsüne kadar, bir kısmın her ikisine de olsa da, bir parçanın da tablet veya kırılabilir, döngü stresi, zaman mikroskobik çatlakları başlatmak ve propagate'e neden olabilir.
Polimer yorgunluk temel olarak metal yorgunluktan farklıdır. Metaller genellikle iyi tanımlanmış bir dayanıklılık sınırı sergiliyor, aşağıda ki bu deneyimlere karşı teorik olarak sonsuz sayıda döngüye dayanabiliyorlar. Çoğu polimerler, gerçek bir dayanıklılık sınırına sahip değildir; yorgunluk hayatı frekansına son derece hassastır, sıcaklık ve stres amplifikasyon. Bu, deneyimlerin tekrarlanan bir parçası için önemli bir tasarım dikkate alır.
Enjeksiyonülasyon Plastiklerinde Yağı Temel Mekanizmaları Plastikler
Plastiklerde yapılan ağır başarısızlık üç ayrı aşamada meydana gelir: 0:0)crack başlangıç) .Ş. ([Döneticiler)[Döneticiler, ve [[Döneticiler)) son derece karmaşıklık[Döneticileri anlamak, doğru materyali seçmek ve hizmet hayatını uzatmanın rolünün tasarımını seçmenize yardımcı olur.
Crack Initiation
Çevrimsel stres altında, mikroyapısal kusurları - plastik akış hatları gibi entrikalar, bizdik hatları, boşlukları veya yüzey çizerleri - çatlaklar için nükleasyon siteleri olarak gözlemler. yarı-kristal polimerler gibi, bu kusurların yoğunluğu ve ciddiyetle etkisi.
Crack Propagation
Bir çatlaklar başlatıldığında, her sonraki stres döngüsü, artarak büyümeye neden olur. Yüksek yerel stres ve suskunma, ve en yüksek beton polimerleri, çatlakların veya lamellae yol açan yerelleştirilmiş plastik deformasyona neden olur - mikro-boşluk ve fibriller - pürüzük ve ABS gibi ortak bir mekanizma. yarı iletken malzemelerde, çatlakları sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık
Final Fracture
Bu aşamada çatlaklar kritik bir uzunlukta ulaştığında, kalan kesit artık zirve yükünü destekleyemez ve hızlı dengesiz kırılma oluşur. Bu aşama genellikle dükten veya bir tunçta kaba, fibrillated yüzey ile karakterize edilir, ayna benzeri yüzey daha sert polimerlere.
Enjeksiyonda Fatigue Direnişini Etkileyen Faktörler
Çeşitli ilgili faktörler, enjeksiyon kalıplanmış plastikin döngüsel yükleme altında nasıl davranacağını etkiler. Malzeme seçimi sadece bir parçadır -işlem, bölüm geometrisi, hizmet ortamı ve yükleme koşulları tüm eşit derecede önemli roller oynar.
Malzeme Kompozisyon ve Polimer Yapısı
Polimerin moleküler mimarisi yorgunluk performansının temelidir.ETHFLT:0)Semi-kristal polimerler[Dönetici: 1 ), (örneğin, alüminyum, PEEK, acetal) genellikle kristalitenin yüksekliğini gösterir.
[FONT:0]Köpektif karışımlar [Dönetici:0))[Dönetici/ABS alaşımları veya kauçuk-toughized edilen plastik - yüksek çözünürlükte artış gösterdi, çünkü dağınık kauçuk faz blunts çatlakları ve enerjiyi absorbsiyonlar.]:2Filled ve güçlendirilmiş notlar ).
Ek olarak, s.com.tr:0)UV stabilizatörler[Dönetici:2) ve s.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.)))) .D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.
İşleme Koşulları ve Moldova Tasarımı
Enjeksiyon kalıplama, son mikroyapıyı yazdırmak için karmaşık bir termal ve akış geçmişi sunar.ETH-indük yönelim[Dönetici:0)Flow-indüktör yönelimi[[Dönetici: 1) Akış yönü boyunca polimer zincirleri ve fiberleri hizalayabilir, anisotropik yorgunluk özellikleri oluşturmak için tasarlanmış bir parça.
[FONT:0]Üyetim hatları[DÜye Olmayanlar İçindekiler:0)Zizmet hatları[Döneticiler:0)) Büyük bir yorgunluktır.Onlar iki erkanç cephesi boşluğun içinde buluşurlar ve daha sonra, zayıf bir ara, temel malzemenin sadece 30-50'si olabilir.
[FONT=0)Koolma oranı ve kalıp sıcaklık [DÜT:1] kristalliği etkiler ve oturma ısıları ile birlikte yüksek oranda ısılar (daha yüksek kalıp sıcaklık), yarı iletken polimerlerde daha büyük spofulitler ve daha yüksek kristalliklere sahiptir, ki bu da ısıtılabilir. - ancak sadece parçanın altında ısıtılsa veya erime noktası)
[FONT=0)Gate konum[[[Dönetici:2) ve [[Dönetici:0)[[Dönetici ve fiber hattın dağılımını etkiler.
Çevre Koşulları
Çoğu polimer işletme ortamına karşı hassastır.ETHFLT:0)Temperyature[DÜT:1) Güçlü bir etkiye sahiptir, çünkü polimer mekanik özellikler viskopiistiktir. Sıcaklık arttıkça, modulus azalır ve histeriler ısıtma daha önemli hale gelir. Örneğin, naylon 66'lar iyi yorgunluk direnci 120°C'yi korur, ancak cam geçişinin üzerinde (~60°C moist, ~80°C kuru) malzeme yumuşar ve ürperticiler çok düşük sıcaklıklarda hızlanır.
[FONT:0]Moisture[DÜDÜT:1] birçok termoplastikte plastik olarak hareket eder (örneğin, plastik, plastik, pürüzücüler daha sertliği artırabilirken, sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık ısıtılır ve ürpertici veya ıslak koşullarda performans gösteren parçalar için, PBT, PPS veya yüksek performanslı polimerler gibi malzemeler daha iyi seçimler olabilir.
[FONT:0)Chemical maruziyet[[DÜDÜT:1) - Petrol, deterjan, temizlik ajanları - şişmeye, plastikleşmeye veya strese neden olabilir. Fatigue yaşam özellikle stres altında (environmental stres çatlakları, ESC) P Polikarbonatları, hidrokarbon yağlarından gelen ESC'ye karşı çok hassastır, iyi bir şekilde direnir.
[FONT=0)UV radyasyonu [DÜDÜT:1] güneş ışığı altından, polimer yüzeylerden gelen ve çatlakları teşvik etmek için UV-stabilized notları veya koruyucu kaplamaları yorgunluk ömrünü sürdürmek için gerektirir.
Stres, Frekans ve Profil Yükümlülüğü
Fatigue davranışı genellikle bir İLDİT tarafından karakterize edilir:0)S-N eğrisi) (stress vs. döngüsü başarısız olmak için)[Döneticileri için)[Döneticileri için) *[Döneticileri olmayan bir miktar azaltımı (Dönder) *[Döneticileri için)[Dönemli/Dönemli)[Dönemli)[Dönemli)[Düzeyler için · 10/01[D)[Düzeyler[Dönemler için)
[FONT=0]Frequency[[Dönetici:0) Önemlidir, çünkü polimerler oran duyarlıdır. Yüksek frekanslar histerilerden (viscoelastic damping) sonra daha fazla iç ısı üretir, 1 Hz'de test edilen malzemeye neden olabilir: 5-10'den fazla frekansta test edildiğinde, bir polipropilen ısıyı 10 °C'den sonra test eder.
[FONT:0]Mean stres[[Dönemli-devlet gerilimi veya sıkıştırma, döngüsel strese eklenmiş), stresin yaşamdaki yorgunluk anlamına gelir, kompresyon anlamına gelir, birçok ürün bir kombinasyonda ortaya çıkabilir - tasarımcılar Goodman veya Soderberg plastikleri için değiştirilmiş iyi niyetli modeller için de bu durumların yaşam için daha az iyi gelişmiştir.
Fatigue Direnişi için Test Yöntemleri
Güvenilir yorgunluk verileri, geçerliliği tasarlamak için gereklidir. Çeşitli standart yöntemler kullanılır, her biri farklı malzemeler ve yükleme modlarına uygundur.
Uni aksiyel Gerilme-Komserasyon
Specimens, sabit bir stres veya suskunma amplosunda sinüsoidal bir yüke maruz kalıyor.Bu, yüksek çözünürlükte S-N verileri üretmek için en yaygın yöntemdir. Sonuçlar stresin yanı sıra hızlanır.Tester seviyesindeki hızlar (sihirli yorgunluk) veya s:2).ISO 13003).
Flexural (Bending) Fatigue
Birçok enjeksiyon kalıplanmış parçalar bükme yükleri -snap-fit latches, menajer, dişli dişler. Flexural yorgunluk testleri (e.g., ASTM D7774) üç nokta veya dört nokta bükme için tekrarladı. ince duvarlar için, bu daha iyi gerçek koşulları aksiyel testlerden daha iyi simüle eder.
Kirişe Şişman
Metal dönen testlere benzer şekilde, bu yöntem plastikler için uyarılır ve rotasyonel bükmeyi görecek malzemeler için faydalıdır (örneğin, fan bıçakları, loşlar). Ancak, plastiklerin pençelerinin zorluğu ve yerelleştirilmiş ısıtmanın pençelerinin önlenmesi nedeniyle daha az yaygındır.
Crack Propagation Test Testi
Kırk tabanlı tasarım için, [[DüzDÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜK-İklimseller-öneticileri- temelli tasarım, stres yoğunluğu faktörü aralığı (345K) gibi testler, Paris yasasının hızla yayılması (m) bir çatlak artışın nasıl daha iyi olduğunu gösteren bir malzemedir. Örneğin, tamamlanmamış naylon 66 m ⁇ 4-6, cam dolu notların işlevi olarak ⁇ 8-12, çünkü
Termal Etkileri ve Hysteresis Isıtma İzleme
Yüksek frekanslı veya yüksek hacimli test sırasında, örnek yüzey ısısını bir kızılötesi kamera veya termo çift ile ölçme kritiktir. Sıcaklık artışı 20-30°C'yi aşıyorsa, test artık tamamen mekanik değildir. “termal yorgunluk” başarısızlığı, ani bir çırpıcı ve büyük ölçekli verimsiz bir şekilde kırılabilir bir sıcaklık artışına işaret eder. Bazı standartlar maksimum izin verilen sıcaklık artışı anlamına gelir.
Enjeksiyonda Fatigue Direnişini Geliştirmek için Stratejiler
Mühendislerin bir bölümün yorgunluk hayatını uzatmaları için birkaç tane kolu vardır. En iyi yaklaşım malzeme seçimi, tasarım optimizasyonu ve süreç kontrolü birleştirir.
Doğru Polimeri Seçin
Yüksek çevrim uygulamaları (milyonların milyonları), yorgunluk direnci için bilinen polimerlerle başlayın.ETHFLT:0)Polye thereketone (PEEK)) orta sıcaklıklar için mükemmel.(POM)[Düzersiz yaşam için uygun olmayan bir standarttır.[Dönemli parçalar ve dişliler için mükemmel.
Doğal brittleness ile malzeme kaçının - tamamlanmamış polistyrene, PMMA, veya sertliği olmayan yüksek-modulus dereceleri - stresler çok düşük olmadıkça Çevrim yükleme uygulamaları.
Optimizing Part Design
Basit köşeler, nocheslar ve ani kalınlık değişiklikleri. Her stres koncentrator, büyüklüğü veya daha fazla sipariş ederek yorgunluk hayatını azaltır.() Yüksek lisans alanlarından geri dağıtmayı sağlayabilir.).(en azından 0,5 mm, ); [en azından 1-2 mm yük taşıma yapılarını önlemek için).
DesignFLT:0)weld hattı konumu[Dönetici: 1 ) kapı yerleştirme ve parça geometrisi ile.Eğer bir kaynak hattı kaçınılmazsa, yüksek frekanslı yüksek akış iyileri veya çok fazla kapıyı kullanarak, yüksek çözünürlükte bir alana doğru doğrulanmış parçalar için.For parts with multiple doors, weld Lines can be “stitched”, ancak yorgunluk verileri prototipleme ile doğrulanmalıdır.
Deneyimli hareket için:0) ⁇ edilen hareket[Dönetici: 1) (snap-fit kolları, yaşayan menajer), büyük bir eğrilik ile flexural elementi tasarlayın ve düşük plastikler için% 2-3'ün altındaki basıncı tutar.
İşleme Optimizasyonları
- [FONT=0)Increase kalıp sıcaklığı), yavaş, üniformalı soğutma ve daha yüksek kristaliteyi teşvik etmek için ( yarı kristal polimerler için). Bu, canlı stresleri azaltır ve yorgunluk hayatını geliştirir.
- [0] Ambalaj basıncı ve zaman tutma süresini optimize edin, çatlakları azaltmak ve çatlakları yıkamak için, hangi çatlakları çatlak siteleri olarak hareket eder.
- [0]Yüksek enjeksiyon hızı [DDDDDDDDDDDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ
- [FONT:0)Post-molding ekaling[[DÜT:1] uygun sıcaklıkta (örneğin, 120-150°C için 2-4 saat boyunca) kilitli stresleri rahatlatabilir ve kristalliği artırabilir, genellikle yorgunluk hayatını 30-50% yükseltebilirsiniz.
- [FONT:0)Fron yüzeyinin bittiği [DFLT:1], çatlakları başlatan yüzey kusurlarının azaltılması için düz (düşük Ra) olduğu varsayılır.
Fiber ve Filler Dondurucu
[FONT=0]Freksiyon veya karbon fiberleri [Dönetici:0) Daha fazla hassas ve yüksek sularda ısıtılabilir. [FONTD:2|Short fiberler [Döneticileri değiştir] [0.2-0.4 mm fiber uzunlukta kalıplar daha iyi bir işlem kabiliyeti ve iyileşme sağlar.
[0]Mineral dolgular [DDDD, kalsiyum karbonat) giderek artan sertlik direncini artırabilir, ancak genellikle yüksek lisans döngüleri altında çatlakları bozmaya daha yatkın hale getirirler.
Yüzey Tedavisi ve Kaplamalar
Aşırı uygulamalar için, [[0)hard kaplamalar [DüzD, DLC) veya [[Düzücüler[Düzücüler için) yüzey aşınması ve gecikme gecikmesi için yaygın değildir. ancak kaplamalar, yeni stres konsantrasyonlarını tanıtabilir. ).
Dinamik Uygulamaları Yüksek Şerç Dirençli Dirençli Direnç Talep Ediyor
Birçok ürün erkenden başarısız oldu çünkü yorgunluk tasarım sürecinde erken düşünülmedi. Burada enjeksiyon kalıbının çevrim yüklemesine katıldığı ortak uygulama alanlarıdır.
Otomotiv Underhood ve İç Bileşenler
Yüzey kaplamaları, hava alımı, motor kapakları ve soğutma fan bıçakları sıcaklık döngülerine maruz kalıyor ve bazen agresif sıvılar. Cam dolu naylon 66 veya PPS genellikle OEM standartları gibi iç bileşenler kullanılır (örneğin, Ford WSS-87D)
[FONT:0]Snap-fit meclisleri[[Dönetici: Otomobilde yer alan bir klasik vakadır: Onlar hayatta kalmalı >1000 mating döngüsü, saklama gücü kaybetmeden, Tasarımcılar kontrol edilen bir su ile, genellikle iyileştirici veya yorgunluk direnci kullanarak, yüksek çözünürlükte bir şekilde, yüksek çözünürlükte bir şekilde bükülmelidir.
Elektrik ve Elektronik Teklifler
Otomotiv, telecom ve tüketici elektronikleri yapıştırılır ve yüzlerce veya binlerce kez çizilir.ŞUygunluk kirişleri[Döneticileri 1 ) konutta yüksek güç, sertlik ve mükemmel yorgunluk direnci yüksek sıcaklıklara karşı koymak için ilkbaharda muhafaza edilmelidir[Dönetici).
Tıbbi Cihazlar
Tekrarlanan sterilizasyon (autoklavuz, kumar, geri dönüşüm veya retin oksit) ile tekrarlanan polimerler ve tekrarlanan kullanım, olağanüstü yorgunluk direnci ve boyutsal stabilite ile polimerler gerektirir.ETHFLT:0)Syringe demleme, fikreler ve ilaç dağıtımörleri). Polyethersulfone (PES) ve PEEK ortak seçeneklerdir.
Tüketici Goods ve Spor Ekipmanları
[FONT:0]Helmet kabukları, diz brace menajer ve yüksek uçlu dişli değiştiriciler Bisikletlerde tüm dinamik yüklemeler geçiren P Polikarbonat/ABS alaşımları, iyi bir etki dengesi ve yorgunluk performansı sunar.]
[FONT:0)Living, enjeksiyon kalıplaşmış parçalarda [Düzükler, kaplar, konteynerler) özel bir yorgunluk durumundadır.Yakalama olmadan on binlerce flex döngüsüne de katlanmak gerekir.Üye Olmayanlar, ince bir web (0.3-0.5 mm) ile kalıplaşmış durumdaki mükemmel yorgunluk hayatı nedeniyle klasik malzemedir.
Havacılık ve Savunma
Sertifika yükleri nedeniyle daha az yaygın olsa da, enjeksiyon kalıplı plastikler GÜNCÜT:0) İç mekan bileşenleri, üst bin latches ve koltuk kemer tıkanıklığı). Bu parçalar FAA flammability ve duman yoğunluğu düzenlemeleri ile karşı karşıya kalırken, yüksek döngüsü yükleri. PEEK, PEI (Ultem), ve PPS tipik.
Fatigue-Critical Design için en iyi uygulamalar
Alan başarısızlıklarından kaçınmak için mühendisler tasarım sürecinin başından itibaren yorgunluk değerlendirmelerini entegre etmelidir.
- [FONT=0) Yük spektrumu[[Dönetici: Stresin amplitüdünü bilmek, stres anlamına gelir, frekans ve hizmette beklenen döngülerin sayısı. aşırı olayları ve çevresel faktörleri içerir.
- [FONT:0)Dönemli element analizi (FEA)) uygun malzeme modelleriyle (viscoelastic, nonlinear) stres konsantrasyonlarını tahmin etmeyi unutmayın.
- [FONT:0]Proför testleriyle ilgili güncel bilgiler[Döneticileri üretim aracında kalıplaşmıştır. Basit kuponlarda Lab yorgunluk testleri malzeme taraması için yararlıdır, ancak gerçek kısmı geometriyi yansıtmaz, kaynak hatları ve işleme etkilerini yansıtmaz.
- [FONT:0)Include güvenlik faktörleri [Dönetici:0] 2-5 numaralı döngülerde, başarısızlık sonucuna bağlı olarak. Güvenlik-kırık parçalar için, olasılıksal bir yaklaşım (örneğin, Weibull analizi) kullanarak, kabul edilebilir bir güvenilirlik seviyesinde yaşamı belirlemek için düşünün.
- [FONT:0) Denetim ve önleyici yedek için planlayın[Dönetici:0) Yüksek döngüsünde yeniden tasarlanamaz olan uygulamaları yeniden tasarlayamaz; eğer bir parçanın süresiz bir yaşama sahipse, yorgunluk limitine önce program yedekleri ulaşır.
Fatigue-Resistant Plastikleri'ndeki Future Trends
Malzeme bilimi yorgunluk direncini geliştirmeye devam ediyor.ETHFLT:0)Nanocompositler (kürücü nanotüpler, grafikene veya nanoklays) yorgunluk sürecinde dramatik gelişmeler sunmak için, gecikmeli bir alana kadar uzatarak yaşam boyu büyük bir artışlar sunuyor. ”[Döneticileri[Döneticileri ile birlikte)[Düzerli üretimler ile birlikte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir şekilde birleştirilir.
C ⁇ araçları da ilerliyor.ETHFLT:0)Process-yapı-property[DD: 1) Bu bağlantı kalıp dolum, kristalizasyon ve yorgunluk yaşam tahminleri tasarım mühendisleri için pratik hale geliyor. Bu araçlar, sorunlu kaynak hatları veya yüksek kaliteli stres bölgelerinin kesmeden önce tespit edilmesine yardımcı olabilir.
Daha derin teknik geçmişi, örneğin GEZEFLT gibi kaynaklar için:0) FenDirect'in polimer yorgunluk genel bakışı) ve [[D7774 flexural yorgunluk için standart (Dizit:3) temel bilgi sağlar. Endüstri yönergeleri [DFLT:4).Hexagon'un beyaz kağıdı plastiklerin yorgunluk analizi üzerine).
Tasarım döngüsünde erken yorgunluk direncini anlamak ve ele geçirmekle, üreticiler sadece maliyetle etkisiz olmayan enjeksiyon kalıbı üretebilirler, ancak aynı zamanda tasarlanmış dinamik hizmet yaşamlarında da güvenilirdir.In applications push the limits of what plastik can do -lighter, more-ter-tamam mühendislik başarılı bir ürün geliştirmenin bir temel taşı kalacaktır.