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以塑料取代金属的新趋势

2015-07-20   admin    2089点击

工程塑料的性能不断提高,以塑料替代金属的案例也随着更加普遍。新一代的纤维增强塑料,例如Solvay 公司的IXEF , 其机械性能己可与一些金属媲美,加上IXEF注塑后的表面非常平滑美观,也可用于结构性的外观件上。又例如 Solvay 的Amodel PPA,有些型号的热变形温度可高达 310℃ 而且耐水解,可用于又高温又潮湿的环境中。在纤维增强的塑料中,长纤维热塑性塑料近年在国内外也人气急升,成型后的纤维仍可保持相当的长度而且互相缠结,使成品同时具备高刚性及很好的韧性;加上尺寸稳定性、质轻及耐腐蚀等优点,长纤材料已被广泛用于 汽车、航天、医疗、交通、体育用品、家用电器和电子产品中。现在的汽车设计中塑料部件己占车重的16%,第一基石(香港)有限公司(www.first-foundation.com)估计在五年内此百分率将继续增加至约25%。这趋势令新一代的汽车更省油、更少碳排放及更舒适。


塑料代金属的好处

虽然个别塑料应用在不同的代金属个案中有着不完全一样的诱因,一般而言以工程塑料替代金属可归纳为以下的好处:

1. 减轻重量 - 代金属塑料的比重大部份在1.7 以下。比 钢 (~7.8) 及质轻的金属如铝(~2.8) 等更轻。一般来说,使用碳纤维增强的塑料在减重上的效果更明显。

2. 耐化学性- 较高的耐化学性让 塑料件比金属更可抵抗锈蚀、雨水、清洁剂等物质。

3. 节省成本 - 不单比较部件成 本,在整体系统的成本效益上,塑料件可能有助整合数个组件,减少部件数目和组装工序,或在注塑时着色以减少金属件的抛光及上色等成本。

4. 适合更复杂部件- 当部件的复杂度提高,塑料部件比金属件的工序和成本上升较缓和。

5. 增加设计自由度- 塑料件更能胜任生产形状复杂的设计,设计自由度更高,更可加强品牌或产品的独特性。

6. 降低废品率 - 使用塑料时可降低多重工序及回料使用都有助减少废品率。

7. 吸声减震 - 塑料件 对缓和震动及降低噪音较有效,让产品的使用更安静更耐用。


塑料代金属的步骤

首先拟定哪些金属部件有可能由塑料替代 。对现有的设计作综合的功能性和工序成本的评估。一般来说, 无牵涉部件间之转动或滑动,或对使甪时无需牵涉到装卸功能的部件,可以统合成较少组成部份,亦可能较适合由塑料件替代。在组装上,原来的螺钉设计也可考虑减少或以弹力嵌入(snap fit)、超声或其他的装嵌法取代。此外在设计方面,也可使用FEA (有限元分析) 预先评估塑料件在使用时的受力状况和安全系数。模具的设计和加工参数方面 , 利用 MFA (模流分析) 等软件工具可助分析注塑时的应力分布。有助优化成品部件和生产工艺,让项目达到更高经济效益。

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