Освоение технических листов материалов для умного выбора

Исследование — неизбежная часть процесса выбора материала — чтобы узнать, подходит ли конкретный материал для вашего приложения, вам нужно выполнить должную долigence. Общие описания материалов могут дать достаточно информации, чтобы направить вас в правильном направлении, например, подходит ли конкретный пластик для морских применений или подвержен ли металл коррозии. Для получения глубокого понимания конкретного материала вам нужно посмотреть его технический лист.

Технические листы материалов описывают различные материалы по их свойствам и являются невероятно полезным инструментом для команд продуктов. Однако они могут быть запутанными, если у вас нет инженерного или технического фона. Эта статья поможет вам разобрать технические листы материалов, чтобы вы могли принимать обоснованные решения при выборе материала.

Прежде чем погрузиться в различные свойства пластиковых материалов, которые вы можете найти на техническом листе материала, важно понять, что сообщаемые свойства технического листа будут несколько зависеть от того, как материал тестируется. По этой причине обычно есть стандарты, описывающие условия тестирования — как стандарты ASTM — на техническом листе. Вот всё, что нужно знать.

Свойства на растяжение

Свойства на растяжение, наиболее часто сообщаемые механические свойства материалов, указывают, как материал ведет себя при воздействии растягивающих нагрузок, сил и напряжений. Некоторые измерения на растяжение включают:

• Предел прочности на растяжение — сколько напряжения материал может выдержать, после чего разрушение неизбежно. Обычно сообщается в psi или МПа, что по сути сила на единицу площади.

• Прочность на растяжение при текучести, или предел текучести — сколько напряжения материал может принять до неисправимой, постоянной деформации. Предел текучести обычно сообщается в psi или МПа.

• Относительное удлинение при текучести — насколько материал может растянуться до неисправимой деформации («растяжимость»). Обычно сообщается как процентное увеличение длины.

• Модуль упругости — насколько материал деформируется под напряжением («жесткость»). Обычно сообщается в psi или МПа.

Обычно используют натяжение через тесты на растяжение для определения механических свойств материала. Тесты на растяжение спроектированы для обнаружения того, насколько силен материал, насколько он жесток и насколько он может удлиняться или растягиваться. Тест прост — один из зажимов тянет материал до разрыва.

Прилагаемая сила измеряется во время теста на растяжение, затем делится на площадь поперечного сечения тестового образца для измерения «напряжения». Изменение длины, или «деформация», также измеряется. Напряжение и деформация затем строятся для понимания отношения между ними, из которого можно определить многие механические свойства.

Свойства на изгиб

Свойства на изгиб, другой часто сообщаемый тип механических свойств материалов, указывают, как материал ведет себя при воздействии изгибающих нагрузок, сил и напряжений. Хотя некоторые объекты требуют увеличенных свойств на изгиб для использования в несущих конструкциях, другие компоненты нуждаются в большей гибкости для избежания повреждений. Есть два конкретных свойства на изгиб, которые вы обычно найдете на техническом листе:

• Прочность на изгиб — сколько напряжения материал может принять перед постоянным изгибанием

• Модуль упругости на изгиб — склонность материала сопротивляться изгибанию, представленная отношением напряжения к деформации

Обычно трехточечный тест прочности на изгиб используется для определения прочности на изгиб и модуля упругости на изгиб. Это включает размещение бруска материала на двух опорах, затем применение давления к центру бруска гидравлическим прессом. Обычно прочность на изгиб материала выше его прочности на растяжение. Заполненные или усиленные полимеры, как полиамиды и ацеталы, гордятся увеличенными свойствами на изгиб, тогда как гибкие материалы, такие как эластомеры, обычно имеют более низкую прочность на изгиб и модуль.

Ударные свойства

Ударные свойства относятся к тому, сколько удара материал может выдержать, что по сути означает, сколько энергии он может поглотить без разрушения. Самый распространенный способ тестирования ударных свойств в Северной Америке — использование системы испытаний на удар ИЗОД. Для тестирования ударной прочности образец материала закрепляется в зажиме. Тяжелый маятниковый рычаг поднимается, затем качается вниз и ударяет образец материала.

Существует два вида испытаний на ударную прочность — с надрезом и без надреза. Испытание с надрезом включает удар рычага против надрезанной поверхности, тогда как в испытаниях без надреза рычаг качается на плоскую поверхность. Испытания с надрезом дают более реалистичные результаты и поэтому более популярны, чем без надреза.

Индивидуальные качества материала влияют на его ударные свойства. В общем, резиноподобные материалы дают лучшую ударную стойкость из-за их высокого удлинения на разрыве. Длинные цепные ветвления и более кристаллические структуры также могут увеличить ударные свойства пластика.

Твердость

Твердость материала определяет, насколько хорошо он может сопротивляться деформации, вызванной локальным абразивным износом или вдавливанием. Поскольку диапазон твердости огромен, покрывающий сверхмягкие до невероятно твердых материалов, есть различные шкалы для измерения и определения твердости материала. Две самые распространенные шкалы твердости материалов:

• Шкала Роквелла, используемая для измерения твердых материалов, таких как металлы или драгоценные камни.

• Шкала Шора, используемая для измерения твердости полимеров. Шкала Шора может измерять более мягкие материалы, как гели и каучуки, а также более жесткие материалы, такие как нейлон и полипропилен.

Во время теста на твердость маленький шарообразный или конусный стержень вдавливается в образец материала под специфической силой, и насколько стержень вдавливается в материал определяет его твердость.

Тепловые свойства

Тепловые свойства материала указывают, как он реагирует на температуру. Вот основные тепловые свойства материала:

• Непрерывная рабочая температура — указывает температуру, выше которой механические свойства сильно снижаются

• Температура дефлекции под нагрузкой — измеряет жесткость материала при повышении температур

• Коэффициент линейного теплового расширения (CLTE) — описывает склонность материала менять размер из-за изменения температуры

• Теплопроводность — описывает, насколько материал повышает температуру относительно количества энергии, подвешенной к нему

Тестирование тепловых свойств просто, за исключением определения температуры стеклового перехода материала. Только аморфные материалы, не имеющие кристаллических структур, как поликарбонат и полистирол, имеют температуру стеклового перехода. Эта, измеряемая в Tg, определяет тепло, при котором материал становится резиноподобным.

Расшифровка технических листов материалов с Fast Radius

Чтение технического листа материала — отличный способ начать учиться больше о потенциальных материалах для предстоящего проекта. Однако, как вы видите в этой статье, технический лист может быть сложным для понимания. Плюс, он не заменяет экспертный совет.

Опытный производственный партнер вроде Fast Radius может помочь провести вас через процесс выбора материала и разоблачить сложные технические листы. Участники команды Fast Radius имеют обширные отраслевые знания и опыт, и мы используем эту экспертизу, чтобы обеспечить, что вы выбираете правильный материал для вашего приложения. Если вы готовы начать свой следующий проект, свяжитесь с нами сегодня.

Для большего количества руководств по производству материалов, включая как выбрать правильный материал для литья под давлением, уретанового литья или ЧПУ-обработки, посетите центр ресурсов Fast Radius.

Готовы изготовить свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости