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塑料替代金属选材指南

嘉峪检测网        2024-09-10 12:17

近年来,随着“以塑代钢”趋势的推进,塑料材料以其独特的性能优势能够满足市场对轻量化、环保和成本效益的材料需求。

 

同时,随着材料科学技术的不断发展进步,塑料材料的性能得以不断提高,在性能上越来越接近甚至优于金属,在多个领域逐渐替代金属材料成为现代工业中不可或缺的重要材料。

 

1、塑料材料的优势

 

轻质高强

 

塑料材料的比重一般较低,如某些塑料的比重仅为钢铁的1/9~1/4,然而,其强度并不逊色,甚至在某些情况下,等重量的工程塑料强度超过金属,在要求减轻自重的领域(如汽车、航空航天)具有重要的应用意义。

 

优良的耐腐蚀性

 

塑料一般对酸、碱等化学药品具有良好的抗腐蚀能力,远胜于金属,在一些化学性质较为恶劣的环境中,塑料可能是更好的选择。

 

良好的耐热性

 

塑料的耐热性一般可在100℃~200℃以上高温下长期工作,部分高性能工程塑料甚至能在更高温度下保持性能稳定。

 

电气性能佳

 

塑料具有优越的电绝缘性能、极小的介电损耗和优良的耐电弧特性,适用于电机、电器和电子工业等领域。

 

自润滑性和耐磨性

 

塑料凭借自身优良的自润滑性和耐磨性,即使在润滑条件不良的情况下也能正常工作,适用于制造轴承、齿轮等需要低摩擦、高耐磨性的部件。

 

加工性能好

 

塑料的成型加工性能优异,可通过注塑、挤出等多种工艺成型,生产效率高,且易于进行二次加工。

 

成本低廉

 

尽管部分高性能工程塑料的原材料价格较高,但综合考虑其加工成本、使用寿命和维护成本,其整体成本往往低于金属材料。

 

下面,小编向大家介绍塑料作为金属替代材料其常见应用。

 

2、塑料替代金属材料的应用

 

一、PPS 聚苯硫醚

 

电气/电子领域

 

线轴和连接器:PPS因其优异的电绝缘性、阻燃性和耐化学腐蚀性,被广泛用于制造电子电器中的连接器、插座、继电器等部件,替代了传统的金属或合金材料。

 

汽车工业

 

汽车零部件:PPS在汽车工业中的应用日益广泛,如热管理系统、冷却系统、三电系统(电池、电机、电控)中的零部件,这些部件使用PPS板材替代金属材料,不仅减轻了汽车重量,降低了燃油消耗,还提高了整车的安全性和舒适性。

 

航空航天领域

 

轻量化结构件:在航空航天领域,利用PPS的高强度重量比和耐高温特性,制作飞机内部的轻量化结构件,如支架、隔热板等,有助于减轻飞机重量,提高燃油效率。

 

二、PC 聚碳酸酯

 

电子电器领域

 

灯具设计:现代化的灯具设计中,PC被用来将多个金属件合并成一个塑胶件,从而简化了产品结构,减少了装配工序,降低了产品成本。例如,使用PC制作的灯具外壳和散热片,不仅轻便且易于加工,还具有良好的散热性能。

 

交通运输领域

 

车辆内饰部件:PC被广泛用于车辆内饰,如仪表盘、门板、座椅背板等,它不仅满足了不同颜色和表面处理的需求,增强了设计感,让车辆更轻质、更安全,降低了能耗并减少了污染。

 

三、PA 聚酰胺

 

汽车零部件

 

发动机周边部件:PA(尤其是经过玻纤增强的PA)因其综合性能好、价格相对便宜,成为发动机周边部件的理想选择材料。例如,发动机盖、发动机装饰盖、汽缸头盖等部件广泛采用改性PA作为首选材料。

 

与金属材质相比,使用改性PA可以显著减轻重量(如汽缸头盖减轻50%)并降低成本(如成本降低30%)。

 

航空领域

 

动力旋转器齿轮:小型航空器的动力陀螺器、稳定控制表面的动力旋转器中的齿轮常采用PA6或PA66尼龙塑料制成。这些齿轮具有耐冲击、耐疲劳、自润滑性能好、耐磨损等优点,能够满足航空领域对高可靠性和长寿命的要求。

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来源:同益股份,艾邦高分子