Ultraform®(POM)的机械特性
由于材料结构的原因,Ultraform® 具有强度、刚性与硬度完美结合的特性。凭借其卓越的结晶度,Ultraform 比其它工程塑料更加坚固(尤其在50℃-120℃的温度范围内)。在65℃的低玻璃转化温度与约170℃的熔融温度之间,Ultraform 不会发生变化,从而在较广的温度范围内保持相对稳定的机械特性,这在技术角度而言极具吸引力(图1)。 |
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在室温下,Ultraform 具有约8-10%的屈服应力。在该界限下,Ultraform 即使在重复负荷条件下也可显示出卓越的弹性,因此格外适用于弹性成分。
此外,该材料具有较高的抗蠕变强度及较低的蠕变倾向性(参见图2)。
此类综合特性以及摩擦特性使其适用于工程应用。
Ultraform 吸水性较低:一般条件下约为0.2%(DIN 50014-23/50-2),23℃水饱和情况下约为0.8%。其物理特性受此影响较小,因而实际操作中并无重要性。
采用适用的弹性添加剂、矿物填充物与玻璃纤维之后,机械特性可广泛变化。弹性体改性Ultraform 产品很大程度上保留了类似于POM的特性,但冲击强度与吸能效率更高。根据改性度,此类产品的硬度与刚度将会减少。
相反,填装矿物以及玻璃纤维强化的Ultraform 产品具有更高的强度、硬度与刚度。
长期静负荷下的表现
根据ISO 899-1开展的拉伸蠕变试验以及根据DIN 53441开展的应力松弛试验提供了在持续负荷下的延伸、机械强度与应力松弛表现等相关信息。
结果以蠕变系数图(图2)和蠕变曲线(图3)表示
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图3 |
图4和图5显示了标准与玻璃纤维强化Ultraform的同步应力-应变曲线。
图4 |
图5 |
此处生成的图表仅为我们综合试验结果中的一部分。更多不同温度与大气条件下的数值和图表可通过Ultraplaste-Infopoint或互联网上的塑料材料数据库“Campus”获得。
通过单轴拉伸负荷试验获得的设计数据可用于评估材料在多轴负荷下的表现。
巴斯夫开发的PC程序“Snaps”、“Screws”与“Beams”可用于分析受到挠曲应力的结构要件(例如按扣、螺丝连接及吊杆。
采用Ultraform 制成的导管的蠕变强度值反映出多轴应力条件以及水的作用(参见图6)。 |
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冲击强度
采用Ultraform 制成的零件能够在较广的温度范围内保持耐冲击性。凭借其较低的玻璃转化温度(约-65℃),Ultraform 在-30℃的低温下仍能展现出卓越的抗冲击性及适当的槽口抗冲击性。 分级改性的抗冲击性产品可用于韧性要求较高的应用。图7显示了此类产品与其它产品的冲击强度与硬度比较。在适当硬度损失的情况下能够获得冲击强度的显著提升。 |
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周期负荷下的表现,挠曲疲劳强度
工程零件常常会因为动力而受到应力,尤其是改变负荷或周期负荷(结构性零件上的定期动作)。此类负荷下的材料表现在极高负荷周期率的平弯或旋转弯曲试验(DIN 50 100)中的疲劳试验中加以确定。结果显示在根据各类情况下负荷周期率绘制应力而获得的Wöhler图中(参见图8)。挠曲疲劳强度定义为样本在107个循环周期后可承受的应力水平。 |
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从图表可以看出,如采用Ultraform N2320 003,在经历107个载荷周期以后,应力仍然保持稳定。
当实际应用试验结果时,需要考虑到,在高负荷交变频率条件下,工作件可能由于内部摩擦而显著升温。在此类情况下,与更高运行温度情况一样,预计会出现较低的挠曲疲劳强度数值。
摩擦特性
该材料的平滑硬表面与高结晶化结构使其能够应用于承受滑动摩擦的功能零件。即使在固体摩擦情况下,在滑动摩擦系数生效时,也仅会出现轻微的磨损。Ultraform 的滑动摩擦系数随着成对材料表面粗糙度的增加而减小,但滑动摩擦引起的磨损将会增加。
Ultraform N2310 P、N2770 K与N2720 M210特殊系列产品在滑动与磨损表现方面显著改善。即使在表面压力更高或滑动阴模粗糙度更大的情况下,N2720 M210仍可显示出卓越的特性。一般而言,N2310 P与N2770 K最适用于精密机械应用。
图9显示了作为平均粗糙度高度的滑动摩擦系数与由于Ultraform N2320 003与N2310 P滑动摩擦而产生的磨损率。Ultraform N2310 P在滑动阴模低粗糙高度情况下更为适用。(图10) 磨损与摩擦属于系统特性,取决于许多参数(如:成对材料性质、温度、速度、负荷等)。尽管试验获得的结果可对摩擦特性进行一定程度的评估,但并不能替代在实际条件下对实际配对材料开展的性能试验。 |
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