理论教育 选用非金属材料的注意事项及限制

选用非金属材料的注意事项及限制

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在使用环境温度超过400℃时几乎无合适塑料材料可选。塑料材料中耐电晕性好的有PE、PI及XLPE,它们也只可用于550kV以下的高压电力环境。

选用非金属材料的注意事项及限制

42.非金属材料与金属材料一样,除了要具有所需的功能特性外,还应具有相应的环境适应性(如耐霉性,耐高低温、耐光老化的特性,耐水,耐油性,润滑剂、润滑脂的耐氧化性等),以及良好的抗降解、抗老化、抗疲劳等性能。

43.选用非金属材料应不会造成邻近或接触材料的腐蚀,如对金属材料的接触腐蚀和其他非金属材料溶胀、变质等。

44.选用非金属材料时,不但要注意抗霉性能,而且要考虑材料所散发的气体对周围金属及镀层的影响。

45.使用有机纤维材料要考虑防霉和缩水处理。

46.当镀银发热元件与含硫材料接触时,应采取有效的防护措施。

47.在密封装置或狭小空间内应尽量避免使用聚氯乙烯、氯丁、酚醛、多硫化物等类聚合物。

48.高频电路中不得使用吸水性绝缘材料亲水性材料应进行憎水处理。

49.电绝缘材料的选用应满足下列一般要求:耐高温、低温;吸湿性低、透湿性小;较高的介质强度;较小的介电常数;介质损耗角正切值小;一定的机械强度;防臭氧性能好;防燃烧等。

50.应根据使用条件选用下列电绝缘材料:陶瓷、陶瓷浸渍纤维制品、绝缘层压制品、云母制品、绝缘薄膜、绝缘漆。

51.不应选用电工胶带、纺织品胶带或塑料压敏胶带或木材电气绝缘。

52.选择工程塑料应该考虑以下因素:

1)机械:受应力的形式和大小,负荷的形式和时间,抗疲劳要求,允许的变形,超负荷和意外受力情况,抗冲击要求等。

2)温度:正常的工作温度,最高和最低的工作温度,使用环境温度。

3)环境:接触溶剂和各种蒸发情况,与酸、碱等的化学反应,吸水情况,受紫外线和环境(氧化)影响,受砂、雨侵蚀,受霉菌细菌微生物影响等情况。

4)毒性:阻燃性,助剂或分解产物的毒性。

5)外观:透明度,表面光度,色泽的一致和持久性。

6)一般:允许误差和尺寸稳定性,重量因素,空间限制,制品期望寿命,助剂的析出,蒸汽和气体的透过性,磨损要求,阻燃性等。

7)制造:加工工艺的选择,装配方法,修剪和二次加工(装饰等),质量控制和监督。

8)成本:材料成本、加工成本。

9)回收:加工废料及该产品报废后能否回收利用。

10)法规:安全法规(阻燃、食品级、医用等),工业规定(汽车工业、电子工业等)。

53.选用塑料时还应注意以下几个方面的问题:

1)塑料的导热性一般较低。(www.daowen.com)

2)塑料的线膨胀系数一般较金属大,有的易吸水,因此尺寸变化较大,设计选用时需考虑配合间隙和公差范围。

3)有的塑料有应力开裂的倾向,设计选用时要避免应力集中或做适当的后处理,并严格要求加工工艺。

4)有的塑料有蠕变或变形的倾向,选用时需注意。

5)任何塑料都有一定的使用强度范围以及能承受的压力和速度极限,选用时最好先查阅相关材料手册。

6)尽可能选用阻燃无烟类塑料。塑料在燃烧时往往释放大量的烟雾,这些烟雾一般都有毒性,是导致火灾中人员伤亡的主要元凶。故除了阻燃还要抑制烟雾。如POM、PA6、PMMA、LDPE、HDPE、PP、PTFE、PVDC等塑料一般可作为无烟塑料直接使用,而PET、PC、PS、ABS及PVC等塑料需经过消烟处理后才能使用。

54.不宜选用塑料材料的场合如下:

1)超高的材料强度:如拉伸强度超过300MPa时,建议选用高强度金属材料或超级陶瓷材料。

2)耐热要求高:塑料的最高使用温度一般在300℃左右,大多数塑料的使用温度为100~260℃。在使用环境温度超过400℃时几乎无合适塑料材料可选。

3)尺寸准确度要求高:塑料材料的成型收缩率大且不稳定,因此塑料制品的尺寸准确度不高。建议选用金属或高级陶瓷。

4)高绝缘性:在超高压电力环境下,要求绝缘材料的耐电晕性要特别突出。塑料材料中耐电晕性好的有PE、PI及XLPE,它们也只可用于550kV以下的高压电力环境。对于超过550kV的高压电力环境建议选用云母等其他绝缘材料。

5)高导电性材料,高磁性材料:塑料材料向来以绝缘性好而著称,传统的磁性材料一般为铁氧体稀土两类。虽然近年来也开发出了一些导电塑料和磁性塑料,但仍有许多不足。建议在高导电性和高磁性要求的场合不要选用塑料材料,还是选用传统的导电金属材料和磁性材料较为稳妥。

55.建议选用塑料材料的场合如下:

1)轻:塑料的相对密度一般为0.83~2.2,仅比木材稍高。因此在制品特别要求轻重,而木材又不能满足需要时,一般选择塑料或泡沫塑料

2)比强度高:在各种材料中,塑料具有最高的比强度,比特种合金铝还高。在既要求轻质又要求高强度的中、低载荷使用环境中,塑料是最合适的材料。

3)形状复杂:塑料的易加工特点使其能成型形状复杂的产品。对于形状复杂的产品,用塑料材料用注射方法成型相比金属结构件加工既简化了加工工艺要求,又能大大节省成本费用的支出。

4)耐腐蚀:塑料具很高的耐腐蚀性,仅次于玻璃和陶瓷。尤其是聚四氟乙烯,它能耐各种强酸、强碱及强氧化剂,连“王水”(浓硝酸和浓盐酸按1∶3的比例混合而成)都有一定的抗腐蚀性。

5)自润滑性好:在很多摩擦接触的结构中禁止使用润滑剂,以防止污染,具有良好自润滑性的塑料材料则成为最佳选择。

6)防振、隔热、隔声性能好:塑料尤其泡沫塑料具优异的防振、隔热、隔声性能。软质PU、PE、PS泡沫塑料常用在防振上,如PE、PS常用于防振包装;硬质PU、PS、PF和脲醛等泡沫塑料常用于隔热应用;隔声时,PS泡沫塑料最常用。

7)综合性能高:在所有材料中,塑料的综合性能最高。如PC,其在具有刚、韧、硬的性能的同时还具有耐磨、耐腐蚀、电绝缘性优异等优点。

56.应根据粘接强度、工作温度、固化条件、电气性能、耐膨胀性、被粘接材料的特性和所承受的载荷等优先选用性能优异的热固性胶粘剂;所选用的胶粘剂不应对被结合件或附近的零部件产生有害影响。

57.所用的粘合剂应防水,在使用环境条件下,粘合应牢固,并具有一定的耐久性。耐候性较好的胶粘密封剂有硅橡胶胶粘密封剂、聚氨酯胶粘密封剂、环氧-丁腈胶胶粘剂等。胺固化环氧胶粘密封剂不宜在海洋大气环境暴露使用。

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