Ударопрочность и морозостойкость почти всегда обсуждают вместе, потому что на холоде многие пластики теряют вязкость и ломаются от удара, который летом выдержали бы. Кожух уличного оборудования, ручка, защитный бампер, крышка: все эти детали проверяются не только на прочность, но и на то, как материал ведёт себя при минусе. Разберём, от чего зависит хрупкость, как ведут себя основные термопласты и что проверить на образцах до серии.
Почему на холоде пластик ломается
У каждого полимера есть температурный диапазон, где он вязкий, и диапазон, где он становится стеклообразным и хрупким. Положение этой границы зависит от материала и от добавок. Кроме того, удар по детали с острым внутренним углом или надрезом разрушает её гораздо легче, чем по гладкой: надрез концентрирует нагрузку. Поэтому в техкартах ударную вязкость дают «с надрезом» и «без» и при нескольких температурах.
Как ведут себя основные материалы
| Материал | Удар и холод | Что учесть |
|---|---|---|
| PP (полипропилен) | Обычные гомополимерные марки на морозе хрупки; блок-сополимеры (ударопрочные марки) заметно лучше | Название марки и тип полимера смотрят в техкарте: литьё ПНД и ПП |
| PE (ПНД) | Сохраняет вязкость на холоде заметно лучше PP | Мягче и менее жёсткий, формоустойчивость ниже, усадка выше |
| ABS | Хорошая ударная вязкость при комнатной температуре, на сильном морозе снижается | Есть морозостойкие марки; особенности — литьё АБС |
| PC (поликарбонат) | Высокая ударная вязкость при комнатной температуре; на сильном морозе и при надрезе, особенно в толстых стенках, может падать | Чувствителен к надрезу, растворителям и внутренним напряжениям: литьё поликарбоната |
| PA6, PA66 (полиамид) | Зависит от влаги: сухой хрупче, увлажнённый вязче; бывают ударопрочные модифицированные марки | Свойства «после литья» и «после кондиционирования» разные: литьё полиамида |
| TPE, TPU | Эластичные и гибкие на холоде, подходят для накладок, уплотнений, амортизирующих деталей | Мягкий материал, не несущий: ТПЭ и TPU в литье |
| Стеклонаполненные марки | Жёсткость растёт, ударная вязкость (особенно без надреза) часто снижается | Стеклонаполненные пластики берут под нагрузку, а не под удар |
Таблица описывает общие тенденции для типовых марок. «Морозостойкий» не означает «до −60 °C»: нужную нижнюю температуру указывают в запросе и проверяют на образцах из серийного материала.
Что делает деталь хрупкой помимо материала
| Острые внутренние углы | Любой угол без радиуса концентрирует нагрузку. Радиусы и плавные переходы — самая дешёвая мера против трещин. См. анализ технологичности детали |
| Неравномерная стенка | Резкие переходы от толстого к тонкому создают внутренние напряжения: толщина стенки детали |
| Линии спая | Место, где встретились два потока расплава, часто слабее основного материала: дефекты литья пластмасс |
| Влага в сырье | Недосушенный полиамид и поликарбонат дают хрупкую деталь: сушка и подготовка сырья |
| Вторичное сырьё и цвет | Добавка дроблёнки и нестандартный краситель могут снизить ударную вязкость: литьё из вторичного сырья |
Как проверить деталь на удар и холод до серии
Сформулировать условия
Минимальная температура эксплуатации, откуда и чем бьют, какая энергия удара, как деталь закреплена.
Взять образцы из серийного материала
Пробные отливки делают из того сырья и на том режиме, которые пойдут в серию, иначе результат испытания неточный. См. опытная партия перед серией.
Провести испытание
Выдержать образцы при нужной температуре и проверить на удар по методике, согласованной с заказчиком. Общий перечень проверок — испытания и тестирование пластиковых изделий.
Решить: геометрия или материал
Если деталь ломается в углах и переходах, сначала добавляют радиусы и рёбра; если в массе, меняют марку или материал.
На странице изготовления пластиковых деталей завод пишет, что берёт технические детали с требованиями к прочности, подбирает материал и проводит DFM-анализ; пробную партию согласовывают до серии (страница литья на заказ). Значения ударной вязкости на морозе, конкретные морозостойкие и ударопрочные марки (в том числе блок-сополимеры PP) на сайте не приведены: нужные температуры и испытания согласовывайте при расчёте.
Часто задаваемые вопросы
Какой пластик самый ударопрочный для литья?
Среди распространённых термопластов высокой ударной вязкостью выделяются поликарбонат, ABS и модифицированные марки полиамида. Какой лучше, зависит от температуры, формы детали и нагрузки.
Почему полипропилен трескается на морозе?
Гомополимерный PP при отрицательной температуре становится хрупким. Для холода берут блок-сополимеры PP (ударопрочные марки) или другой материал, например полиэтилен. Доступность конкретной марки уточняйте при расчёте.
Выдержит ли ABS мороз?
Обычные марки теряют вязкость на сильном холоде, но есть марки, рассчитанные на пониженные температуры. Нижнюю границу берут из техкарты и проверяют на образцах.
Влияет ли цвет на ударопрочность?
Может: некоторые красители и мастербатчи снижают ударную вязкость, особенно в сочетании с вторичным сырьём. Цвет согласовывают до пробных отливок.
Можно ли повысить ударопрочность, не меняя материал?
Часто да: добавить радиусы в углах, выровнять толщину стенки, сместить впуск, чтобы линия спая не попала на нагруженное место, и высушить сырьё.
Деталь будет работать на холоде и под ударом?
Пришлите чертёж и условия: минимальную температуру, нагрузку и место удара. Подберём материал и оценим технологичность до запуска формы.
Читайте также: Какой пластик выбрать для литья · Литьё поликарбоната: особенности · Толщина стенки детали при литье