问题de matière:评论choisir une matière
Ce guide s 'adresse aux ingénieurs qui prévoient d 'effectuer l 'analyse quantitative d 'une pièce, de déterminer les charges, les contraintes, les déformations et et les environments, et de choisir la meilleure matière可能根据la base de cette分析。假正经sécurité人与物之间的关系fiabilité假正经'efficacité绝对的关系nécessaire，假正经pièce事物与物之间的关系étude，假正经matières seront sélectionnées en conséquence。参照文件，vous réaliserez因素组合à环境和评价环境和应用影响sélection matière。我很理解你，没有说出口，la réticence d 'un ingénieur à recommander une matière particulère pour la pièce de quelqu 'un d 'autre。
Toutefois de nombreux客户de Protolabs ne sont pas ingénieurs et de nombreuses applications des pièces producites par Protolabs sont parfaitement inoffenes et peuvent rest dans le干部d 'utilisation des plastiques courants。Si votre application est en permanante à température ambiante, n 'implique pas de charges in importantes et vous êtes prêt à produire quelques pièces et à les attaquer à grand coups de marteau afin de voir Si elles sont assez solides pour votre utilisation，报告-vous à la section«Ne m ' economez pas à faire le compute»à la fin de ce guide。Vous y trouverez des建议simplifiées pour la sélection des matières。
- La fiche技术标准d'une matière
- 在la上的天赋température最大利用率à法庭条款
- Résistance à la déformation et à la牵引
- 我们对关系的了解contraintes-température
- 我们对关系的了解température-vieillissement
- Le模块
- 禁裂
- 保护他人的效果déformation参照模块和禁忌écoulement
- 变化du模avec la température
- 耐冲击
- L'indice de fluidité
- aures propriétés des matériaux
- Ne m'oblige pas à faire le calculation !
Choisir une matière peut être un véritable casse-tête。Tout d ' boarord, la关系基础和中心la结构互联matière et ses propriétés est généralement mal组成。请原谅，请原谅à la définition précise紧急情况请原谅。Enfin, même lorsqu 'on到达à surmonter ces deux premiers障碍，il est parfois difficile de trouver des信息précises sur les propriétés des matières。
加上de 85000 options commerciales de matières plastiques sont répertoriées dans des bases de données sur les matières, et leur nombre réel dépasse probment 90000。在peut classer ce vaste ensemble d 'options en environ 45 familles de polymères ou de mélanges, et ces 45 familles peuvent elles-mêmes se subdiviser en deux grandes catégories: les thermocissables et les thermoplastiques。Bien que les thermodables aient été les premiers polymères à être commercialisés, leur利用率diminué au point qu 'ils ne représentent加上que 15% envirdes matières traitées。热塑性塑料的基本原理。
La fiche技术标准d 'une matière
La fiche技术标准d 'une matière大陆预先排他des caractéristiques mesurées à température ambiante。En oute, ces caractéristiques sont associées à des contraintes qui ne sont pas considérées comme accepables pour des pièces mécaniques En plastique。La contrainte en traction au seuil d ' écoulement et l allongement à La断裂sont des measurement standard de caractéristique des matières mais ne représentent pas La résistance réelle des pièces en plastique placées sous charge。
Le choix de la matière qui convient à votre application终曲隐含的你的fassiez la synthèse d ' information provenant de différentes sources。信息的主要来源和技术à可能的额外信息。
关于trouve parfois des information + détaillées sensibles de compléter les données des fiches techniques dans les guides de concepts and notes d 'application publiés par des fournisseurs de matières。Ces信息supplémentaires sont plus souvent disponibles pour les matières spéciales et les matières塑料技术高级表演que pour les matières de base。浇浇浇浇matière，浇浇浇浇être prêt à，浇浇浇浇être prêt à，浇浇浇浇enquête。
在la上的天赋température最大利用率à法庭条款
La température最大的d 'utilisation à法院terme est peut-être le加上重要的paramètre d 'une fiche技术。Il s 'agit traditionnellement de la température de fléchissement sous charge (DTUL)， également appelée température de déformation à la chaleur (HDT)。La température de ramollissement维卡est un autre paramètre associé。Comme la température de fléchissement sous charge测度la flexion mécanique et que le point Vicat est + proche du point de fusion ou de ramollissement du polymère, la valeur Vicat est généralement + élevée。倒une matière半水晶tel que le PBT renforcé verre présenté dans le表1， toutes ces value seront très proche du point de fusion à savoir 223°C。Toute application qui implque un dépassement même momentané de cette température éliminera ce polymère de la liste des matières设想。
La limit maximum de température des polymères amorphes, renforcés ou non, peut également être obtenue en examant La température de déformation à La chaleur (HDT) ou température de fléchissement sous charge (DTUL)。Ainsi par举例，倒勒聚碳酸酯非renforcé， les valeurs de température de déformation à la chaleur varient entre 130 et 140°C selon la qualité de la matière。Les points de ramollissement维卡éventuellement indiqués sont supérieurs de quelques degrés。Les polymères amorphes ne présentent pas de结构结晶显着en se凝固，ils n 'ont donc pas de熔合点。Ils présentent toutefois ce qu 'on apple la«过渡玻璃。Dans la pratique, la température de transition vitreuse est la température à laquelle les polymères amorphes perdent la propriété de支持者les charge。
Pour le聚碳酸酯这个est d 'environ 153°C的数值当我们拉序par方法机械dynamiques,所以的东西,对于德+ ramollissement点号维卡软化点et de 10 20°C·德·加公式flechissement温度苏负责根据洛杉矶geometrie de l 'eprouvette et de flechissement est mesuree拉不拉的方法温度。Les valeurdes températures de ramollissement Vicat et de fléchissement sous charge ne doivivais être utilisées comme des caractéristiques de performance à long - terme。关于peut toutefois les utiliser comme mesures de la résistance à la chaleur à court-terme, si l 'on définit le court-terme en minutes。Tout应用隐含环境déviations de température au-dessus de ces propriétés éliminera ceette matière de la liste des matières可预见的事物的自然属性。
Résistance à la déformation et à la牵引
Lorsqu 'une matière est soumis à des contraintes permanes, les performance à长期字体干预une propriété appelée«résistance au fluage»;Si la contrainte est périodique, la considération principale sera la résistance à la fatigue。Les relations entre contrainte et température sont compliquées et il est rare que l 'on dispose de suisamment d '信息pour prendre, en conaissance de cause, des décisions concernant le comement à long terterme d 'une matière苏费。美好的梦想，美好的梦想，美好的梦想supérieure。倒les matières韧性，la limited supérieure est la résistance de la matière au seuil d’écoulement et Pour les matières fragiles cette limited est la contrainte de rupture。双重价值définissent le point de défaillance catastrophe de la matière。Tout环境隐含禁止条款等条款déformations supérieures à价值条款éliminent la matière de la清单matières可预见条款，même à法庭条款。Après élimination par ce premier filter très simple, vous devrez examiner les effets à long terme de la température。
| 表:1 Résistance à拉牵引et模块d'un尼龙6/6 renforcé verre à 43% à plusieurs températures | |
|---|---|
| 温度(°C) | Résistance à la traction (psl) |
| -40年 | 251年,6 |
| 5 | 206年,8 |
| 25 | 120年,6 |
| 49.5 | 86年,1 |
我们对关系的了解contraintes-température
Les prévisions de演出à长期à températures élevées nécessitent un accès à plusieurs points de données。À测量器température欧拉durée生活souhaitée杜产品增强，禁酒的可接受的倒用德拉matière小的selon une功能基dépend des propriétés热敏等mécaniques德拉matière concernée。Des之间的相关性表现法庭等很长一段terme安大略省的indique帮助你们掌握contraintes容许长terme倒联合国thermoplastique se客户generalement 20到40% de la抵抗非盟seuil d 'ecoulement ou de l 'elongation la de la matiere破裂。Les matières non renforcées tend à se siter vers le bas de la fourchette tandis que Les matières fortement renforcées tend à se siter vers le haut。Les系数sécurité适用品à un product donné réduisent返利等si la température d ' use se re approche des valeures de la température de fléchissement sous charge, il est possible que Les contraintes容许ne représentent que 3 à 5% de la valeur figurant sur la fiche技术。某些不精确的技术résistance à拉牵引和模组牵引和屈曲à plusieurs températures。La disponibilité éventuelle de ces données permet d ' éliminer beaucoup de test et d 'itérations。勒表1Présente UN样例de valeururs résistance à la traction d 'UN尼龙6/6 renforcé de fiber de verre， à plusieurs températures。
我们对关系的了解température-vieillissement
À long terme, tous les polymères présentent une sensibilité à l 'oxygène et cette sensibilité augmente à plus haute température。La dégradation associée au vieillissement est quantifiée par une propriété appelée«指数相对de température»ou IRT。保险商实验室(UL) homologué et réalisé parIl représente实际情况le meiller moyen de measurement des effect à长期观察propriétés mécaniques et électriques des polymères。Pour cet essai IRT, on begin par mesurer les principales propriétés de base telles que la résistance à la traction, la résistance au choc Izod sur éprouvette entaillée et la résistance à l 'arc。Les éprouvettes sont ensuite soumises à un vieillissement à plusieurs températures et la递减de leurs propriétés de base est surveillée jusqu ' à ce qu ' elles atteignent 50% des valeurs d ' original。Le temps nécessaire pour atteindre une performance de 50% est appelé«durée de vie avant défaillance»。
利用三轴températures视线与轨迹durée先锋线défaillance功能température réciproque，视线与轨迹être placés在droite上。标准外推法，对暗拉température prévue pour causer une défaillance au temps standard (généralement huit ans) appelé l ' index relative de température。倒la plupart des热塑性塑料les valurs IRT sont inférieures aux valurs de fléchissement sous charge et de ramollissement Vicat。这是我们的PBT renforcé我们的技术范例présenté我们表1où les valeurs des températures de fléchissement sous charge et Vicat dépassent tout 200°C alors que les valeurs IRT sont de 140°C。Il est toutefois可能倒确定matières tendres et flexibles ayant une bonne stabilité par氧化(le PTFE par示例)d 'avoir des valeurs IRT supérieures à leurs valeurs de température de fléchissement苏费用。
Les valurs IRT peuvent être utilisées pour anticiper Les performance lorsque le vieillissement和unsouci majeur。Le procsus de vieillissement suit une règle empirique qui relie la dégradation à la température。Le taux de dégradation双à chque fois que la température增加de 10°C。计算指数关系，20°C不改变的增力器dégradation 22°C不改变的增力器23°8。像l 'IRT est indexe苏尔里面有d 'environ huit ans,我们估计一个matiere能否survivre吊坠四点答一个温度巴黎10°C l 'IRT,两个ans联合国点depassant de 20°C l 'IRT等联合国联合国点depassant de l 'IRT 30°C。Des系数de sécurité doivent être pris en compte dans ce计算。Des études影响indiqué que，在影响因素名义上的价值'accélération soit de 2, elle peteen pratique变量1,8 à 2,5。
Le模块
模块图介绍了一些简单的技巧。Cette信息est généralement indiquée sous form de module en traction ou de module en屈曲。Le module se définit comme Le默契de la contrainte sur la déformation et peut être considéré comme une措施de la rigidité。丹斯拉plupart des cas le module est calculé丹斯拉région linéaire de la courbe contrainte-déformation。La linéarité disparait souvent avec de très faibles déformations。拉图1Présente une vue agrandie d 'UN tronçon初始de la courbe contrainte-déformation pour UN尼龙6/6 fortement renforcé de fiber de verre。Bien que le模块de cette matière， à température ambiante, soit indiqué comme 10600 MPa (1 537 000 psi)， le tracé contrainte-déformation s ' écarte de la linéarité à environ 0,4%。Au-delà de ce point chque augmentation incrémentielle des contraintes producit une déformation通讯员进步加重要。
拉图2monttre que même si la ligne pente de module reflète la valeur indiquée sur la fiche technique, la pente effe de la ligne qui relie l original au seuil d écoulement ne représente que 40% cette valeur indiquée。最简单的用法用法:propriété de sélection，最重要的用法用法:contrainte-déformation。
Lorsque les contraintes d ' une application se approchent du seuil écoulement, la durée vie attendue du product递减。勒表2Montre la contrainte最大允许浇UN聚碳酸酯在温度下à deux températures différentes。À des temps très brefs (moins d ' une heure)， la contrainte est pratique la même que contrainte au seuil d ' écoulement à la température donnée。Au fur et à mesure que la durée sous charge de l 'application auge, la contrainte最大允许的减少。
裂缝(导致la + courante de défaillances sur site pour les pièces en plastique)
La présence d 'un product chimique dans l '环境de La pièce易受影响的挑衅un phénomène appelé«裂缝sous contrainte»réduit La contrainte最大允许。Le Tableau 3 présente la contrainte最大允许倾倒Le聚碳酸酯du Tableau 2 lorsque les contraintes permanentsont associées à la présence d 'un fluide agissant comme un agent de fracture。Il montre que les caractéristiques mécaniques du matériau小骗子le产品chimique est présent。La défaillance d 'un plastique sous l 'influence combinée de contraintes et d 'un agent chimique s appelle«裂缝sous contrainte environnementale»et représente La cause La plus fréquente de défaillance sur site pour les pièces en plastique。
| 表2:禁酒最大允许功能du温度倒勒聚碳酸酯à deux températures | ||
|---|---|---|
| 临时工(小时) | 禁忌品à 23°C (psi) | 禁忌品à 60°C (psi) |
| 0 01 | 63年,6 | 49岁,6 |
| 0 1 | 61 | 48岁的2 |
| 1 | 58岁的2 | 47岁的2 |
| 10 | 55岁,7 | 44岁的4 |
| One hundred. | 53 | 41岁的7 |
| 1.000 | 51岁,1 | 39岁,9 |
| 10.000 | 48岁的9 | 35岁,1 |
保护他人的效果déformation参照模块和禁忌écoulement
当然propriétés des matières dépendent de la vitesse de déformation。La vitesse à laquelle La matière最受约束的气场对模块的影响因西克sur La contrainte au seuil écoulement come l ' illustre La图3．Les vitesses de déformation élevées有价值的产品supérieures pour le module et la contrainte au seuil d ' écoulement。边的地方，可居住的地方，可居住的地方，可居住的地方，可居住的地方，可居住的地方matière donnée，可居住的地方matière donnée，可居住的地方déformation，可居住的地方écarts，可居住的地方propriétés，可居住的地方défaut，和谐。
变化du模avec la température
乐模变avec la température。Une fiche technique qui indique des valeurs de module pour plusieurs températures comme dans le表1Créera une image加上complète du comement d’un matériau。Toutefois, il est rare de trouver des données pour plus de qure températures, et ces données peuvent couvrir une plage de températures de 150 à 200°C。Ceci laisse donc planer beaucoup d '不确定性与行为有关matière entre ces points ou endehors de la plage définie par ces points。分析mécanique dynamique (DMA)永久测量连续模块sur une large plage de températures。拉图4说明les courbes模块vs température pour le聚碳酸酯，UN polymère amorphe et le尼龙6,UN polymère半水晶。
Ces deux matières présentent uncomportement typque de leur结构各自。Ils possèdent tous les deux une transition vitreuse qui représente le début d 'un movement moléculaire dans les régions amorphes de la structure。Dans le聚碳酸酯amorphe, ce phénomène cause la perte complète de toutes les propriétés mécaniques utiles sur une plage de températures relation étroite。Cependant, dans le nylon, la baisse du module, bien que significant, n 'est pas灾难等il保存20% de ses性能à température ambiante。Ceci遇见en évidence l 'influence de la structure crystalline du polymère。Tous les polymères晶状体présentent un comement d 'interdépendance avec la température similaire à celui du聚碳酸酯，et toutes les matières半水晶présentent un profile propriétés températures similaire à celui du尼龙。Les différences essentielles se essentielles se essentielles se essentielles se essentielles au niveau des températures过渡的精确的倒支票polymère。
La résistance au choc
L ' évaluation de la résistance au choc à partir des valeurs typels de la fiche technique n ' est pas évidente汽车L ' industrial utilise de nombreuses méthodes pour effectuer les essais de résistance au choc et pour inquer les résultats。La méthode La加courante pour évaluer La résistance au choc est l 'essai Izod sur éprouvette entaillée。Cet ' s impact sur une éprouvette important une entaille vive usinée et utilise les振荡d ' un mouton摆afin de transmettre l ' énergie nécessaire pour produire la rupture。
Le rayon最小的de l 'entaille Izod放大的souvent les différences de ductilité du fait des différences de sensibilité à l 'entaille entre les matières。Le聚碳酸酯，举例，et Le聚酯无定形PET possèdent tous les deux une bonne ténacité。Le聚酯PET une + grande sensibilité à l 'entaille que聚碳酸酯。Par conséquent les valeurs de choc Izod entaillé pourront être bien加élevées倒le聚碳酸酯à température ambiante que倒sure qualités聚酯PET et pourront donner l 'impression que la ténacité杜聚碳酸酯est bien supérieure。L 'image de la performance au choc sera加上complète si on peut obtenir les résultats de différents types d 'essais de résistance au choc。
这是一篇关于我们的文章instrumenté我们的观点données supplémentaires。cesessais utilisent des éprouvettes ne重要的aucune集中des禁酒usinée丹拉pièce et donnent un reflet加上précis des performance que l 'on peut attendre d 'une pièce bien conçue。
Les propriétés de résistance au choc sont également influencées par la température。Les basses températures ont tendance à修饰符不重要延展性uncomportement易碎dans une matière。La transition entre ces deux comements peut être très soudaine。Il peut être艰难的艰难的de trouver une图像complète de ce类型的行为的事实réticence des fournisseurs de matières à信号者des caractéristiques de表演défavorables。有一种想法有一种想法有一种想法有一种想法有一种想法有一种想法有一种想法有一种想法有一种想法matières。拉图5présente le comportement au choc Izod entaillé pour différentes qualités de聚碳酸酯en function de la température。Ces résultats illustrent le changement rapide entre comportements延展性和易碎性质的产品généralement en function d 'une baisse de température。Ce graphique montre également que la过渡entre性能延展性等脆弱性est liée à la masse moléculaire du polymère。Les +价值指数基数fluidité sont associées à des qualités de matière ayant une mass moléculaire moyenne + élevée。Cette propriété a une influence significant sur la température à laquelle les performances de résistance au choc changent。
L 'indice de fluidité
L ' index de fluidité est une propriété indiquée sur la plupart des fiches techniques。我的量词不重要的方面的行为matières avec un seul chiffre。L ' indice de fluidité est souvent utilisé par les transformateurs pour évaluer la manière don ' une matière s ' écoulera pendant L ' injection。C 'est son rapport avec la mass moléculaire moyenne du polymère qui rend la valeur d ' index de fluidité有意义。Les +价值指数基数fluidité sont associées à des matières ayant une mass moléculaire moyenne + élevée。Une masse moléculaire + élevée fournit des propriétés améliorées, tout particulièrement en ce qui concerne la résistance au choc, les performances en matière de fluage et de fatigue et les propriétés de barrière。
Les比较入口matières basées参照索引fluidité ne sont valables que si in the影响même family de polymères。完全例外，确定条件matières sont倍数。L 'ABS, par example, peut être testé dans différentes conditions définies par la température et la charge appliquée à la matière。cesconditions d 'essai sont présentées dans le表4Ainsi que les différences de résultats généralement associées à chque condition。Lorsqu 'on比较deux qualités de matière, il最重要de noter les paramètres de测试et de procéder aux调整通讯员。
| 表4:基于指数的条件效应fluidité abs | |
|---|---|
| 条件d 'essai | 指数fluidité标称(克/ 10分钟) |
| 200°C / 5.0 kg | 1，5 |
| 230°C / 3.8 kg | 4．5 |
| 220°C / 10.0 kg | 18日0 |
| 表5:尼龙6/6膨胀系数值renforcé verre à 43% sur plusieurs plages de températures | ||
|---|---|---|
| Plage de Températures(°C) | CLTE* (In / In /°F) | |
| -40 à 23 | 0, 0000612 | |
| 23 à 55 | 0, 0000792 | |
| 55 à 160 | 0, 0001278 | |
aures propriétés des matières
En dehors des propriétés thermiques et mécaniques, d ' aures propriétés peuvent être importantes dans某些应用。Ce sont en particer les propriétés électriques telles que la constante et la résistance diélectriques, la résistivité肤浅et la résistivité体积，以及热膨胀系数。Les测量标准du热热膨胀系数effectuées entre - 30°C et +30°C。某些fournisseurs, toutefois，不恰当的价值，sur plusieurs plages de températures telles que celles que présente le表5．Lorsque cette图像加complète est disponible, elle montre que ce type de propriétés dépend aussi de la température et que les valeurs趋向à augmenter avec la température。
上considère généralement que les plastiques sont d ' excellents isolants électriques excepté lorsqu ' un compound est spécialement product pour disperl ' électricité statique ou pour être quelque peu导体en y ajoutant du carbone ou de l ' acier inoxydable par范例。Par conséquent, les valeurs de résistivité sont très élevées pour la plupart des matériaux et sont包括entre 1010 et 1016欧姆欧欧姆厘米分别pour la résistivité表面和体积。
Des禁忌électriques prolongées peuvent entraîner la断裂diélectrique d 'une matière après某些温度。cecomement dépendra de l 'amplitude de la tension appliquée。Il est caractérisé très效率propriétés基于电影技术标准的技术标准mais seront souvent加上便利条件的实现données d 'Underwriters Laboratories dans le cadre du système黄牌。赛特méthode价值贴花numériques à des propriétés telles que l 'ignition à高级intensité， la résistance à l 'arc et le cheminement du courant de fuite。Les valurs Les plus bases obues par charque类型de mesure inquent Les meilleures performance et Les valurs Les plus élevées sont associées aux plus basenveaux de performance。
Ne m ' oblige pas à faire le calculation !
En général, un ingénieur ne commandera pas une matière sans avoir connaissance de l 'intégralité紧急应用pièce et sans effectuer une分析de concept du modèle 3D de la pièce。
Il n 'est pas toujours économique de faire une étude complète de la pièce unique pour sélectionner une matière。我爱你的souhaitez éviter l 'ingénierie des matières与你一起分享我们的爱matière，声音règles générales qui pourronvous être实用:
1尝试去l 'ABS。L 'ABS est adapté à de très nombreuses应用程序。理由是合理的，理由是résistant，外表是agréable，关系是résilient等tolérant même没有道理是pas toutes lesRègles标准概念des pièces塑料．Son point de fusion est relative bas。Toutes les pièces du moule démo Protolabs sont en ABS。
2你的记忆économie et la rigidité， et Si l ' ere n ' est pas très important, essayez le polypropylène (PP)。乐立方démo Protolabs est en PP。
3.Si vous avez besoin de quelque选择d 'un peu + résilient quel 'ABS ou qui puisse支持者une température un peu plus haute, essayez le聚碳酸酯(PC)。我们的世界tolérant我们的世界是这样的Règles标准概念des pièces塑料．
4Si votre pièce doit être透明玻璃，丙烯酸树脂(PMMA)。Le PMMA peut être un peu易碎。Un PC透明血清加上résilient que le PMMA mais d ' Un peu moins bonne。
5Si les règles 1 à 4 ne vous orientent pas vers un choix, vous devrez faire le calculation。
Si vos pièces doivent être moulées par injection, pourquoi ne pas essayer de produire quelques pièces d 'essai danans la matière cible en utilant le service d 'usinage CNC de Protolabs avant de vous engager sur un moule。Les moules sont conçus pour corresponre au aux de retrait d 'une matière particulière。C 'est pourquoi il n 'est pas toujours可能使用的加量matières dans un même moule sans risquer des problèmes de taille, de tolérance et/ou de dimensions。