线性膨胀系数在注塑产品中的应用

Question

如题所述

Answer 1

线膨胀系数也称线胀系数。固体物质的温度每改变1℃时，其长度的变化和它在O℃时长度之比，叫做“线膨胀系数”，单位为1/K。由于物质的不同，线膨胀系数亦不相同，其数值也与实际温度和确定长度1时所选定的参考温度有关，但由于固体的线膨胀系数变化不大，通常可以忽略，而将线膨胀系数变化当作与温度无关的常数。
对于塑料产品来说是指温度升高1℃时，每1cm的塑料伸长的厘米数，若表示塑料在某一温度区间的线胀特性时，就称为平均线胀系数。塑料的线性膨胀系数一般是钢材的10倍左右。常用塑料的线性膨胀系数见下表：
常见塑料的线性膨胀系数
韧性哥敲黑板
：从上面可以看出，TPV的线胀系数达到22.3，那按照道理，比如挤出型材、板材、线缆方面，可能在夏天会出现翘曲、拱起来、褶皱。
但实际使用情况并不如此
，通常TPV挤出的板材、型材、线缆，在加工后都会收缩，一般的收缩数据约在3.5%~1.5%，和硬度有关，通常90A的，大约收缩2%，越软收缩越大。尤其是经过加温后，通常TPE-S/TPV都会收缩，而不是膨胀，这个可能与材料分子释放应力，自由运动有关，也可能与少量软化油挥发有关。
对于汽车装在车身钣金上的细长的塑料件来说这是一个不小的尺寸变化，如何保证其在高低温环境下的装配效果，结构和对线性膨胀系数的选择就很关键了。下面是某车型下边梁护板的图片：
其总长为2073毫米，总宽为153毫米，所选材质为PP+EPDM-T20,如果按冬天最低气温-20 ℃，夏天气温为30 ℃。该产品是7月份试制完成并转产的，当时各方面的装配间隙面差都很好，且与钣金的贴合度很好。但是到了冬天则装不上了，即使勉强能装上，前后端也会出现裂纹。
夏天装配效果
冬天问题照片1
冬天问题照片2
夏天转产时气温大约30℃，根据装配效果我们认为当时尺寸与理论设计尺寸一致，那么到了-20 ℃的冬天则尺寸变化=2073 ×8.682×10-5×50≈9（-20-23℃的线膨胀系数按与23-80℃相当来计算）。整体尺寸要缩短9毫米，该产品的定位点在中间位置，则前后各所短4.5毫米，，由于两端已经与钣金进行紧固连接，没有变形量，所以在两端与钣金贴合不上且短也是必然的。对于这类产品一方面我们要选择线性膨胀系数小的材料，这样成本就会增高，重点还得放到结构的设计上，除定位点外，前后各固定点长度方向都要放开，两端头的固定点预留出适当的变形量，是我们后续产品设计需要考虑的。