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塑料取代金屬的新趨勢

   日期:2015-07-26     瀏覽:137    評論:0    
核心提示:工程塑料的性能不斷提高,以塑料替代金屬的案例也隨著更加普遍。新一代的纖維增強塑料(圖1,圖2),例如Solvay公司的IXEF PARA,其機械性能己可與一些金屬媲美,加上IXEF PARA注塑后的表面非常平滑美觀,也可用于結構性的外觀件上。

工程塑料的性能不斷提高,以塑料替代金屬的案例也隨著更加普遍。新一代的纖維增強塑料(圖1,圖2),例如Solvay公司的IXEF PARA,其機械性能己可與一些金屬媲美,加上IXEF PARA注塑后的表面非常平滑美觀,也可用于結構性的外觀件上。又例如Solvay的Amodel PPA,有些型號的熱變形溫度可高達310℃ 而且耐水解,可用于又高溫又潮濕的環境中。在纖維增強的塑料中,長纖維熱塑性塑料近年在國內外也人氣急升,成型后的纖維仍可保持相當的長度而且互相纏結,使成品同時具備高剛性及很好的韌性;加上尺寸穩定性、質輕及耐腐蝕等優點,長纖材料已被廣泛用于 汽車、航天、醫療、交通、體育用品、家用電器和電子產品中。

現在的汽車設計中塑料部件己占車重的16%,第一基石(香港)有限公司估計在五年內此百分率將繼續增加至約25%。這趨勢令新一代的汽車更省油、更少碳排放及更舒適。

塑料取代金屬的新趨勢

圖1(數據由第一基石提供):幾種代金屬塑料與金屬抗拉強度及比重的比較。

圖2(數據由第一基石提供):比拉伸強度為抗拉強度對比重的商值。優質的結構性材料具有較高數值,能以較少截面達到強度要求。

塑料取代金屬的新趨勢

塑料代金屬的好處

雖然個別塑料應用在不同的代金屬個案中有著不完全一樣的誘因,一般而言以工程塑料替代金屬可歸納為以下的好處:

1、減輕重量。代金屬塑料的比重大部份在1.7 以下。比鋼 (~7.8) 及質輕的金屬如鋁(~2.8) 等更輕。一般來說,使用碳纖維增強的塑料在減重上的效果更明顯。

2、耐化學性。較高的耐化學性讓塑料件比金屬更可抵抗銹蝕、雨水、清潔劑等物質。

3、節省成本。不單比較部件成本,在整體系統的成本效益上,塑料件可能有助整合數個組件,減少部件數目和組裝工序,或在注塑時著色以減少金屬件的拋光及上色等成本。

4、適合更復雜部件。當部件的復雜度提高,塑料部件比金屬件的工序和成本上升較緩和。

5、增加設計自由度。塑料件更能勝任生產形狀復雜的設計,設計自由度更高,更可加強品牌或產品的獨特性。

6、降低廢品率。使用塑料時可降低多重工序及回料使用都有助減少廢品率。

7、吸聲減震。塑料件對緩和震動及降低噪音較有效,讓產品的使用更安靜更耐用。

塑料代金屬的步驟

首先擬定哪些金屬部件有可能由塑料替代 。對現有的設計作綜合的功能性和工序成本的評估。一般來說, 無牽涉部件間之轉動或滑動,或對使甪時無需牽涉到裝卸功能的部件,可以統合成較少組成部份,亦可能較適合由塑料件替代。在組裝上,原來的螺釘設計也可考慮減少或以彈力嵌入(snap fit)、超聲或其他的裝嵌法取代。此外在設計方面,也可使用FEA(有限元分析)預先評估塑料件在使用時的受力狀況和安全系數。模具的設計和加工參數方面 , 利用MFA(模流分析)等軟件工具可助分析注塑時的應力分布。有助優化成品部件和生產工藝,讓項目達到更高經濟效益。

 
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