原材料比較
塑料不是金屬
眾多的塑料設計仍然沿襲“金屬零件”的設計理念。開題伊始,作者提出,與其他傳統原材料相比,設計塑料原材料零件時需注重的要點。
各類原材料的基本特性
塑料原材料比起其他任何工業原材料,其特性可在很大的范圍內變化多端。通過添加填料、增強材料和改性劑,其性質會產生很大的轉化。大多數塑料的基本性質與金屬有著明顯區別。例如,通過直接對比,金屬具有更高的。
§ 密度
§ 最高使用溫度
§ 剛性/強度
§ 導熱性及
§ 導電性
而在
§ 機械避震
§ 熱伸縮性
§ 斷裂伸長率
§ 韌性
方面,工程塑料則具備更大的范圍。為了生產出功能性塑件,同時節約成本,有必要用創新設計,使塑料替代金屬。在這重新設計零部件的過程中,極有可能達至功能集成、結構簡化的效果。

不同的原材料性能
有時在相同的操作條件下,塑料會呈現出與金屬完全不同的表現。因此,對澆鑄金屬經濟有效的功能設計,如果倉卒地用于塑料,將會很容易失敗。因此需要塑料設計者必須對這些原材料的性質非常熟悉。
變形性質與溫度和時間的關系
當材料的使用溫度越接近它的熔點,溫度和時間將更直接影響原材料的形變表現。多數塑料在室溫或短時間暴露于應力時,會呈現出機械性質的改變。而另一方面,除非金屬接近其重結晶溫度(>300°C),否則它的機械性質不會出現大幅度改變。

如果使用溫度與形變率變化很大,工程熱塑性塑料的性質也可以由硬脆向彈性變化。例如,安全氣袋張開門,在實際應用(如爆炸性開啟)的過程中,其形變表現與慢速組裝配件的形變表現質完全不同(如圖2)。同樣的,卡扣配件也必須隨著溫度的冷熱來選擇不同的裝配方法。這里,溫度的影響遠遠大于裝載速率的影響。

Fig. 3
影響材料性質的因素
塑料的特性不僅僅是純原材料的性質。在不同操作環境下,塑料組件的基本性質會隨著不同的因素而改變(如紫外光輻射,如圖3)。如果原材料在不適用的范圍內加工,再好的設計也會失敗。同樣的,制品并不能以加工過程來解決設計弱點。因此只有考慮到所有因素的優化工藝,才能保證塑料零部件的質量。