Температура деформации под нагрузкой (HDT): определение, значение и влияющие факторы

Выбирая материал для производства, особенно пластик, техническая карта дает полезную информацию. Температура деформации под нагрузкой (HDT, Heat Deflection Temperature) — важный параметр, если изделие должно сохранять форму и размеры под давлением при нагреве.

Что такое температура деформации под нагрузкой?

HDT материала — температура, при которой оно начинает деформироваться под конкретной нагрузкой при высокой температуре. Измеряет способность пластика оставаться жестким/ригидным в этих условиях. Пластики с высоким HDT сохраняют жесткость при более высоких температурах, с низким — нет. Актуально только для полимеров и пластиков (металлы имеют свои аналоги: горячая твердость, ползучесть).

HDT ценен (обязателен) для инженерии, дизайна и производства пластиковых изделий (или с пластиковыми частями) во многих отраслях:

• Упаковка
• Авиакосмическая
• Автомобилестроение
• Электроника
• Медицина
• Потребительские товары
• Строительство
• Литье под давлением

В упаковке: контейнеры в магазинах, почте, доме — стакаются, сжимаются, иногда в жаре — но не должны деформироваться под давлением. То же для автодеталей: приборная панель. Авто часами на солнце — катастрофа, если панель вдавится под сумкой или телефоном. В литье под давлением HDT материала — один из факторов цикла процесса. Ключевой для пригодности пластика как силового элемента — у них тяжелая работа.

Важность температуры деформации под нагрузкой (HDT)

HDT — удобный индикатор температуры, выше которой материал нельзя использовать для силовых приложений. Значение сравнивает материалы между собой. Показывает, как отлитая пластиковая деталь поведет себя под механической нагрузкой и теплом. HDT — важное свойство в литье под давлением. Дает представление о формовочности полимера.

Этап извлечения в литье под давлением нагружает свежелитую деталь. Материал должен быть достаточно жестким, чтобы выталкивающие штыри корректно вытолкнули его из формы. Относительная разница HDT двух материалов помогает выбрать правильную скорость и температуру охлаждения. Штыри вонзаются в мягкий гибкий пластик, еще выше его HDT. Ниже этой температуры — твердеет и легче выталкивается. Высокий HDT ускоряет литьевой цикл.

HDT — критичное свойство для материалов 3D-печати, особенно FDM и PolyJet. Важно, потому что материал нагревается и плавится для создания 3D-объекта. В процессе печати материал подвергается высоким температурам. Должен сохранять форму и структурную целость для долговечности и внешнего вида продукта.

Разные материалы 3D-печати имеют разные HDT. Выбор зависит от приложения и условий. Если деталь будет в высокотемпературной среде — нужен высокий HDT для сохранения формы и свойств.

Подробнее — в руководстве «Как работает 3D-печать».

Как измеряется температура деформации под нагрузкой (HDT)?

Для определения HDT нужны системы нагрева, нагружения, измерения — все в аппаратуре HDT-теста (на фото ниже). Стандарт измерения — ASTM D648 (американское общество испытаний и материалов), сопоставимо с ISO 75.

Процесс измерения HDT — 4 шага:

1. Образец готовится и устанавливается в машине в схеме трехточечного изгиба — поддерживается на двух концах, давление в середине.
2. Постоянное напряжение на изгиб (0,46 или 1,8 МПа — зависит от теста) применяется к середине.
3. Минеральное или силиконовое масло (не влияющее на пластик) как теплоноситель, температура плавно растет с контролем 2 °C/мин (±0,2 °C/мин).
4. Образец мониторится на всех стадиях и температурах; при деформации 0,25 мм — получен HDT.