Кључна разматрања дизајна за транспарентне делове ливене убризгавањем- ПЦ и ПММА

Зашто су прозирни делови од ливеног убризгавања, као што су ПЦ и ПММА, толико склони проблемима? Која су кључна разматрања структуралног дизајна за транспарентне делове? Зашто је ПЦ, иако су оба провидна материјала, знатно отпорнији{0}} на ударце од ПММА?

• Која су кључна разматрања структуралног дизајна за транспарентне делове ливене убризгавањем као што су ПЦ и ПММА?
• Зашто су, иако су оба транспарентна, делови направљени од рачунара знатно отпорнији на удар-од оних направљених од ПММА?

У ствари, постоји доста врста пластике која се користи за прозирне пластичне делове, али акрил (ПММА) и поликарбонат (ПЦ) су заиста најчешће бирани и широко коришћени провидни материјали. Структурални дизајн провидних делова од ливеног убризгавања захтева велику пажњу, јер мали пропусти могу да претворе производ од кристално чистог до мана-, представљајући многе „потенцијалне замке“ које треба избегавати у дизајну. Ако сте више пута прилагођавали процес бризгања за свој провидни део и још увек нисте задовољни резултатима, велика је вероватноћа да проблем лежи у структурном дизајну самог дела.

Дизајн дебљине зида је примарно разматрање за провидне делове ливене убризгавањем, као најзначајнији проблем за провидне делове су нагле промене у дебљини зида. Ово може проузроковати неуједначено преламање светлости, што доводи до очигледних пруга светлости и сенке. Идеалан дизајн треба да одржава уједначену дебљину зида, са променом нагиба контролисаном на највише 0,5 мм на 10 мм. За акрилне (ПММА) производе, препоручени опсег дебљине зида је 3-8 мм; за ПЦ делове, може бити мало тањи, обично 2-6 мм. Посебно је важно дизајнирати довољне полупречнике угаоника на угловима, са минималним радијусом од најмање 0,5 пута дебљине зида. У супротном, може доћи до стресног бељења током бризгања.

Следећи је угао нацрта.Контрола угла промаја за провидне делове је посебно критична. Прозирни делови имају строжије захтеве за углове промаја од обичних пластичних делова, који генерално захтевају 1,5-3 степена. Угао промаја на фиксној (шупљинској) страни треба да буде 0,5 степени већи него на страни која се креће (језгро). Овај детаљ ефикасно помаже у спречавању огреботина током избацивања. За провидне делове са дубоком шупљином, угао промаја ће можда чак морати да се повећа на 5 степени или више. Посебно је важно напоменути да је сваки дизајн који укључује негативне углове промаја апсолутно забрањен, јер ће директно проузроковати површинско оштећење дела током избацивања.

Затим ту су капија и тркач.Дизајн капије за провидне делове директно утиче на оптички резултат. Директне капије се морају избегавати за провидне делове, јер остављају очигледне линије заваривања на површини. Капије за подморнице (тунеле) или капије са вентилаторима су бољи избор, али димензије капије морају бити прецизно израчунате-премале воде до кратких снимака, превелике стварају ознаке протока. Искуство показује да дебљину капије треба контролисати на 50-70% дебљине зида дела, а препоручује се да ширина буде 2-3 пута већа од дебљине зида. За велике прозирне делове који користе више капија, балансирани систем клизача је кључан да би се обезбедило да предњи део тока растопа напредује равномерно.

Штавише, руковање структуралним спојевима у провидним деловима захтева додатни опрез.​ Директно причвршћивање вијцима треба избегавати за провидне делове кад год је то могуће, јер ствара значајну концентрацију напрезања. Препоручују се методе хемијског везивања или механичког{1}}уклапања. Ако се морају користити шрафови, потребно је направити довољно жлебова за{3}}растерећење напрезања око избочина завртња. Избор лепка је такође кључан. Иако су лепкови за УВ{6}}очвршћивање погодни, они су склони да пожуте током времена. Препоручују се оптички чисте епоксидне смоле; иако имају дуже време очвршћавања, обезбеђују трајну јасноћу и чврстоћу везе.

Ако ваш провидни део захтева површинску обраду,​ Многи људи верују да провидни делови захтевају високо{0}}полирање, али у стварности, прекомерно полирање заправо може да учини да огреботине на површини буду видљивије. Професионални приступ је коришћење процеса дијамантског полирања, чиме се постиже завршни слој СПИ А2. Још једна заблуда је коришћење обичних премаза против -гребања, који могу да изазову расипање светлости. Исправан метод је одабир нано-премаза који одговара индексу преламања, који штити површину без утицаја на пропусност светлости.

Поред тога, захтеви за дизајн калупа за провидне делове су скоро строги.​ Језгро калупа и шупљина за провидне делове морају да буду направљени од -полираног челика (као што је С136Х), са тврдоћом од ХРЦ 52 или више. Дизајн система за хлађење мора бити још пажљивији; конформни канали за хлађење се препоручују како би се осигурало да се флуктуације температуре калупа контролишу унутар ±1 степен. Систем вентилације се такође не може занемарити; отворе за вентилацију од 0,02-0,03 мм треба поставити на последњим местима за попуњавање, што је кључно за избегавање сребрних пруга. Вреди напоменути да разматрања закоришћење окружења провидних делова се често занемарује.Акрил (ПММА) жути под продуженим излагањем УВ зрачењу. ПЦ има бољу отпорност на УВ зрачење, али је склон пуцању под стресом у окружењима са високим{1}}температурама. Дизајн треба да избегава директно излагање провидних делова тешким окружењима; УВ стабилизаторе треба додати када је потребно. Топлотно ширење услед температурних промена такође се не може занемарити. За уградњу провидних делова морају бити обезбеђени довољни размаци за проширење, обично 0,5 мм на 100 мм дужине.

На крају, нагласите да је тестирање валидације пре масовне производње провидних делова од суштинског значаја.Поред рутинске инспекције димензија, провидни делови посебно захтевају испитивање оптичке дисторзије, испитивање двоструког преламања напона и испитивање отпорности на временске услове. Препоручљиво је користити поларископ за преглед унутрашње расподеле напрезања; области концентрације стреса ће приказати обојене ресе. Тестови убрзаног старења треба да симулирају најмање 3 године употребе, што је ефикасан метод за откривање потенцијалних проблема.

Пошто смо покрили много тога, хајде да резимирамо: Структурални дизајн провидних делова ливених убризгавањем треба да избегава нагле промене дебљине зида, стриктно забрањује негативне углове промаја, опрезно користите металне уметке, држите се даље од оштрих углова и контролишете локацију линија заваривања. Укључивање ових кључних тачака у спецификације дизајна је начин да се креирају лепи и поуздани прозирни пластични делови. Добар дизајн транспарентних делова треба да постигне стандарде као што су: губитак пропусности светлости мањи од 5%, површинска замагљеност испод 1% и отпорност на жутило током 5 година под нормалним условима употребе.

Затим, хајде да разговарамо о томе зашто је ПЦ, иако су оба провидна материјала, много отпорнији{0}}од ПММА?

Заиста, међу провидном пластиком, ПММА (акрил) и ПЦ (поликарбонат) се често пореде: оба су провидна, оба се могу бризгати и оба се могу користити за оптичке делове. Али када је у питању „отпорност на удар“, разлика је скоро огромна. Хајде да прво погледамо скуп података:

ПММА ударна снага: приближно 2-10 кЈ/м²

• Ударна снага рачунара: може бити чак 60-80 кЈ/м² (или чак и већа)

Шта ово значи?

Под истим јаким ударом, ПММА ће се вероватно разбити при удару, док ПЦ може да се уврне, деформише и „апсорбује“ енергију удара, остајући сам неполомљен.

Зашто, иако су обе провидне пластике, постоји ред величине разлике?

Данас ћемо рашчланити ово наизглед једноставно, али дубоко питање, од суштине утицаја → молекуларне структуре → кретања сегмента ланца → физичког механизма.

Многи људи мисле да је отпорност на ударце везана за "тврдоћу". Заправо уопште није то.

Учинковитост прозирних материјала у суштини потиче од три могућности:

• Способност да се подвргне напрезању (пластична деформација):Може ли се материјал подвргнути пластичној деформацији (попут истезања, савијања) при удару, распршујући енергију по површини, а не концентришући је у тачки?
• Способност апсорбовања енергије (расипање енергије):Може ли микроструктура материјала (молекуларни ланци, сегменти ланца) да расипа кинетичку енергију удара претварајући је у друге облике енергије (попут топлоте) кроз механизме као што су клизање, смицање и оријентација када је изложена сили?
• Способност омогућавања велике пластичне деформације без губитка транспарентности:Ово је крајњи изазов за транспарентну инжењерску пластику. Многи материјали могу да апсорбују енергију, али када се истегну, они развијају избељивање (избељивање од стреса), узрокујући расипање светлости и губитак јасноће. Највиши{2}}провидни,-материјали отпорни на ударце морају да постигну „транспарентан учинак“.

ПЦ се истиче у сва три аспекта, док ПММА има инхерентне недостатке у прва два.

Почнимо тако што ћемо погледати ПММА.

ПММА "висока крутост" међу транспарентним материјалима некада је била предност: погодан за оптику, погодан за подршку, није склон деформацијама. Али ово је такође поставило темеље за његову „лошу отпорност на ударце“.

• ПММА ланци су веома крути, а његове бочне групе су превелике:

Структура ПММА садржи „масивну“ бочну групу: -ЦОО–ЦХ₃ (група метил естра)

Ова велика бочна група има значајну стеричку препреку, што доводи до:

1. Потешкоће са увијањем сегмената ланца
2. Потешкоће склизања молекула
3. Строго ограничено локализовано кретање
4. То је као забијање клинова између сегмената ланца, озбиљно ометајући ротацију и клизање молекуларних ланаца.

• ПММА има веома високу температуру стакластог прелаза (Тг):

ПММА Тг ≈ 105 степени.

На собној температури, која је далеко испод ове температуре, његови сегменти молекуларног ланца су у „замрзнутом“ стакластом стању са изузетно слабом покретљивошћу.

• ПММА нема структуру која се „опире ширењу пукотина“:

ПММА молекуларни ланци су правилни. Једном када се микропукотине формирају под стресом, врх пукотине брзо концентрише енергију и шири се попут муње дуж молекуларних ланаца готово неометано. Његов прелом је типичанкрхки прелом-мало напрезање, брз лом и екстремна осетљивост на зарезе.

ПММА је попут комада деликатног, тврдог стакла, са довољно крутости, али након удара, његови "закључани" сегменти ланца не могу да расипају енергију кроз кретање. Може само да се „чврсто одупре“ док се не разбије.

Сада, погледајмо ПЦ. Молекуларна структура рачунара савршено илуструје шта значи бити „и крут и флексибилан“.

Његова структура се састоји одБисфенол А + карбонатне групе, а ова структура има две кључне карактеристике:

• Бензенски прстен + карбонат → висока крутост ланца, али није закључан:

ПЦ-ови ланци садрже много бензенских прстенова, али ти прстенови нису „чврсто заглављени“. Уместо тога:

Бензенски прстенови обезбеђују снагу и крутост, док карбонатне групе делују као флексибилни "зглобови", омогућавајући молекулским ланцима да се подвргну значајној ротацији и савијању под стресом. Ово обезбеђује високу крутост (одржавање транспарентности/снаге) док такође има флексибилне сегменте ланца (обезбеђујући жилавост).

• Основна способност рачунара: Деформација приноса ради апсорпције енергије:

Ово је основни механизам високе издржљивости рачунара. Под дејством силе, ПЦ се не ломи директно као ПММА. Уместо тога, прво се подвргавапопуштајући.

Молекуларни ланци клизе и оријентишу се, формирајући бројнетраке за смицање. Формирање сваке траке смицања троши значајну количину енергије, делујући као ефикасан унутрашњи апсорбер енергије.

ПММА је комад тврдог стакла; ПЦ је комад челичне плоче која се може провидно растегнути.

• Ширење пукотине у ПЦ-у је "пресрећено" тракама смицања:

Ово је одлучујућа разлика. Манифестација је следећа:

1. ПММА: Једном када се формира пукотина, она се шири праволинијски, брзо продирући у материјал.
2. ПЦ: Када пукотина покуша да се шири у ПЦ-у, не наилази на глатку путању испред себе, већ на мрежу укрштених трака смицања и зона пластичне деформације. Ове зоне отупљују врх пукотине, ометају њен пут ширења и апсорбују њену енергију, што на крају доводи до тога да се пукотина "исцрпи" и заустави.

На крају, хајде да сумирамо разлику у жилавости између ова два транспарентна материјала, ПЦ и ПММА:

• ПММА​ састоји се од-ланаца велике крутости „закључаних“ гломазним бочним групама, што доводи само до крхког лома.
• ПЦ​ састоји се од крутих-костурних ланаца са „флексибилним зглобовима“, способних да ефикасно апсорбују енергију кроз пластичну деформацију.

Ова структурна разлика резултирау просеку 8-10 пута или већи јаз у ударној чврстоћиу својим макроскопским својствима. Сходно томе, њихови избори примене су такође прилично различити:

• ПЦ доминира​ у областима које захтевају високу жилавост, отпорност на ударе и издржљивост: нпр. штитници од нереда, заштитне наочаре, сочива аутомобилских фарова, поклопци кардана за дрон и кућишта{2}}отпорна на падове за електронске уређаје.
• ПММА је одличан​ у областима где су висока површинска тврдоћа, отпорност на гребање, добра отпорност на временске услове и одлична оптичка својства од највеће важности: нпр. аутомобилска задња светла, оптичка сочива, плоче за вођење светлости, рекламне светлосне кутије и акваријуми.