近距离观察材料属性
在设计塑料或金属部件时，材料的机械、物理、热和电学性能通常是至关重要的
当你设计一个部件时，它的大部分功能将取决于它的形状、大小、壁厚、连接点的位置等明显的因素。不太明显但同样重要的是材料的特性模制，bepaly中文网 ，bepaly下载 ,或捏造的(切割、弯曲、成形等)。
设计是在宏观层面上完成的;材料的性质一般是在分子水平上控制的。在设计过程中，你越早开始考虑材料及其特性，你的最终设计就会越有效和经济。本技巧旨在帮助您进行早期评估。它提供了四大类材料属性的概述(金属及塑胶)，在为你的下一个部分设计选择材料时，一些主要的考虑因素要记住，以及一些经常被忽视的设计问题要考虑。
为什么材料选择很重要
材料的选择——无论是金属还是塑料——可以是简单的，几乎是偶然的，也可以是复杂的，对部件性能至关重要的。例如，您想为室内使用的设备制作一个外壳。很大一部分塑料外壳不是特别耐热或耐电，没有极端的机械要求，所以可以在相对温和的环境中工作，比如你的家庭娱乐室。大多数此类部件可以由ABS、聚碳酸酯(PC)或ABS/PC混合物制成。
另一方面，考虑摩托车空气净化器的外壳。这将需要定期打开和关闭过滤器更换。作为该功能的一部分，它可以使用活动铰链或集成弹簧夹。它必须承受飞行碎片的攻击，发动机的热量，太阳的紫外线辐射，各种来源的水分，以及燃料和清洁化学品的化学暴露。为这个应用程序找到合适的材料可能需要研究和迭代原型。
智能手机的组件可能更具挑战性。它们的功能包括散热和隔热，电绝缘，无线信号的选择性通道和阻塞，以及对其外壳的防止重复掉落。这种复杂设计的每个组件都有非常具体的要求，而这些要求又需要特定的材料性能。因此，材料的选择很重要。
有效的材料选择始于对整个设备或组件功能的清晰理解。接下来，您必须确定特定部分在整个操作中的功能。当有多个考虑因素时，你会想要优先考虑，把“必须拥有的”和“最好拥有的”分开。例如，在手持设备中“必须具备”的光滑的化妆品表面处理可能是次要考虑因素，其中需要玻璃填充材料的强度来满足强度要求。可能考虑的因素很长，但通常可以分为这四类:机械、物理、热和电材料性能。
材质属性导航
机械
机械性能是指材料在不同的力作用下所表现出来的性能。这些特性包括拉伸和抗压强度、柔韧性和硬度。
为塑料。塑料的机械性能差异很大，从用于活铰链的聚丙烯的柔韧性到玻璃填充尼龙的刚性。
为金属。相比之下，金属都比较坚硬。例如，各种类型的钢会比铝更坚硬。
物理
物理特性是指材料的外观特征及其对化学物质或辐射的反应。这些包括密度和耐化学腐蚀和紫外线击穿。它们还包括外观问题，如颜色和表面纹理。
为塑料。塑料的物理性能差别很大。例如，在潮湿的环境中，聚氨酯可能是一个糟糕的选择，而3d打印的塑料则由有限元如果暴露在紫外线下会变脆。
为金属。同样，金属对化学暴露的耐受性也会有所不同。在金属中，不锈钢将是许多潜在的腐蚀环境的明显选择，但在其他领域，如传热，将有所欠缺。
| 常用材料的例子 |
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热
热特性是决定材料对温度反应的特性。它们是否可能因暴露在高温下而变弱或变形，或因寒冷而变脆?这种材料是否易于导热或绝缘?影响部件的温度可以是环境温度，也可以是部件运行的组件产生的温度。
为塑料。在选择塑料时，热响应可能是一个主要问题。硅胶是制作烤箱的理想材料，而许多塑料则会在夏天被封闭的汽车加热而损坏。
为金属。虽然金属通常能承受比许多塑料更高的温度，但像铬镍铁合金这样的镍铬“高温合金”可以忍受高达1300华氏度的温度，使其适用于火箭发动机部件。在要求不高的情况下，铝可以成为散热器的理想材料，而不锈钢则不是。
电
电学特性涉及电导率、电阻和电感等特性。
为塑料。塑料的电性能差别很大。这对于像智能手机这样的紧凑型设备至关重要，在这些设备中，电流和信号必须隔离以防止失真，或者在用于诊断或治疗的强电流或磁场的医疗设备中至关重要。
为金属。同样，不同金属的导电性也有很大差异。铜通常是我们的首选电导率，但铝具有良好的电导率，同时降低成本，如果电导率不是很关键，还可以提高耐腐蚀性。
经常被忽视的重要因素
许多设计师都有一些“首选”材料，除非这些材料有明显的缺点。如果材料符合需求，价格合适，这是可以的。但在某些情况下，你可能会放弃一些你可以稍加研究就能找到的好处。或者你可能会在原型中发现一些问题，而这些问题在属性搜索中就会出现，从而减慢你的开发过程。或者你可以以更低的价格满足需求，这真的可以增加更长的生产周期。下面是一些例子:
- 你可能会认为热或紫外线对室内使用的产品是无关紧要的。但如果把它放在阳光下或封闭的汽车里会发生什么呢?
- 你有没有预料到所有形式的化学接触?你的小字可能会警告某些化学品，但更有弹性的材料可以防止用户不满。
- 你考虑过所有的现场情况吗?汽车部件在引擎盖下可以防止紫外线，但必须处理累积的热量，而类似的摩托车部件可能面临完全相反的条件。
- 组件的老化程度如何?是一次性的吗?可替换的吗?永久的吗?
- 密度是一个考虑因素吗?一些活动部件可能受益于轻便，而另一些则需要重量才能正常工作。
- 大小和强度可以互换。用较强的材料制成较薄的部件可以节省空间。使用更少的材料可以弥补单位体积更高的成本。
- 完成不只是一个表面问题。纹理等因素对人体工程学至关重要。
- 正确的材料可以帮助解决设计问题。例如，内置弹簧夹或活铰链可以消除对连接器的需求。
- 热在许多产品中都是一个问题。由合适的金属或塑料制成的设计良好的散热器可以有效地将热量从关键区域转移出去。
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当然，研究只是第一步，最好通过原型设计和测试来确定满足您需求的最佳和最经济的解决方案。 |
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