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张 峰
（宁波瑞明电器有限公司 宁波 315032）
摘 要：本文简要介绍了PP 材料的特性,重点阐述了如何在产品设计和工艺实现中扬长避短,替代传统材料PC 和PA66 在电器附件产品中的应用.
关键词：PP( 聚丙烯)；电器附件；应用
PP 属于五大通用塑料之一,由于密度小、耐热性好和化学稳定性好等特性,在工业生产中应用广泛.随着材料改性技术的不断进步, PP 材料性能上的一些先天不足得到了很好的改善,其应用领域也得到进一步拓展,如食品、医疗、建材、汽车和家用电器行业等.
PC 和PA66 是电器附件类产品常用的材料,但成本相对较高.在目前不景气的经济形势下,电器附件类企业均开始主动寻找、研究和尝试性能优异、论文范文有竞争力的材料,来替代传统的PC 和PA66 材料.笔者所在研究团队经过反复尝试,已确认PP 材料适用于大部分电器附件产品的外壳和内芯,验证试验也取得了不错的效果.下面笔者将从标准要求、材料性能、产品设计、模具加工、注塑成型工艺和材料选型等方面进行分析总结,以供同行参考.
1.标准要求
国际上针对电器附件的标准主要是IEC 60669 和IEC 60884,对应的产品分别是“家用和类似用途固定式电气装置的开关”和“家用和类似用途插头插座”.两个标准中对绝缘材料的要求如下：
1）用以将载流部件和接地电路部件保持在正常位置所必需的绝缘材料部件,要进行125℃球压试验,试验后压痕直径不得超过2mm.即,要求材料要有一定的耐热变形能力.
2）用以将载流部件和接地电路部件保持在正常位置所必需的绝缘材料部件,要进行灼热丝试验,要求材料能承受850 度灼热丝的测试.即,要求材料要有很高的阻燃性能.
3）对于移动式插座,外壳还需承受-15 度耐低温冲击测试.
2.PP 材料的基本性能
PP 材料的基本性能见表1.
3.产品设计要点
由于聚丙烯材料的收缩率较大,产品易变形、翘曲,表面易缩形.对于产品设计者来说,需要结合PP料的特性和模具制作的工艺对产品的外形设计、结构设计等方面进行更细致的分析和论证,否则产品模具开好后就会事倍功半,甚至以失败告终.下面是针对聚丙烯材料在产品设计中总结的一点经验和体会,以供借鉴.
3.1 外形
应该采用大的弧面或曲面的外观造型（见图1(b)）,包括边和角,壁厚要均匀；应该避免大平面,平面与平面直接过渡（见图1(a)）；不用尖锐的内角,内圆角的半径至少是壁厚的0.5 倍（见图2）；外圆半径应等于内圆半径加上壁厚；表面建议采用咬花工艺,以改善表面缩水和气纹.
3.2 筋位
当正常壁厚无法保证产品的刚度和强度要求时,最好通过筋位加强,而非增加壁厚.筋位的形式很多,有单向筋、斜筋、交叉筋位等等.筋位的厚度应该是0.5～ 0.6 倍壁厚；筋位根部的厚度应该是0.6 ～ 0.7 倍壁厚；
筋位的高度尽可能不大于壁厚的5 倍.对于高度超出5倍壁厚的加强筋,在模具加工时需做镶块,方便加工和排气,见图3.
如果轮廓面较大需要做交叉筋位,相交处宜增加推管机构,而不建议采用顶针机构.相接处壁厚是0.5 ～0.6 倍壁厚,见图4.
3.3 圆柱（螺钉柱）
圆柱底部与外壳连接处应做工艺槽,工艺槽单边宽度应是0.5 ～ 0.7 倍筋位壁厚,深度应是0.25 ～ 0.35 倍壁厚；同时,还需要筋位加强,厚度应是0.5 ～ 0.6 倍壁厚；螺钉柱的单边壁厚应是0.8 ～ 0.9 倍壁厚,螺钉吃进的单边壁厚为0.25 ～ 0.3mm,见图5.
3.4 止口
为防止产品变形导致装配面不平整,需设计止口.止口的壁厚为0.6 ～ 0.75 倍壁厚,高度2 ～ 3mm；在下止口上需做加强筋,支撑上止口,见图6.筋的设计原则参照3.2.
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4.加工工艺
4.1 干燥处理
如果储存适当则不需要干燥处理.
4.2 成型温度
塑机熔胶筒温度一般选用180℃～ 190℃,如产品较大、结构较复杂可适当提升至200℃～ 210℃.
4.3 模具温度
一般控制在50℃ ~ 60℃.针对壁厚较薄、结构较复杂产品可适当提升至70℃～ 80℃,且下模仁温度最好略低于型腔5℃左右；
4.4 成型条件
4.4.1 为减少内应力及变形, 针对结构较为简单的产品应选择高速注射；但针对较为复杂结构的产品（如）,外观出现气纹的情况,应适当提高模温,采用中低速注射；
4.4.2 采用适中注射压力和保压压力（约为注射压力的80%）,大概在全行程的95% 时转保压；如产品结构易缩形,则适当加大其注射压力及保压压力并适当延长其注射、保压时间.最好采用多段注塑工艺加工.
4.5 模具工艺
4.5.1 冷却部分水路设计很重要,对于有必要时针对深孔部件产品模仁采用皮铜材料；
4.5.2 顶出应均匀,最好不直接做到产品壁厚上.针对多筋位产品,应采用筋位上扁顶顶出,而不是圆顶针；
4.5.3 产品模具流道截面形状应尽可能采用圆形、浇口应尽量采用牛角式潜伏浇口进料以便于自动化生产.且浇口排布需均匀,数量不宜过多,以免影响产品外观；
4.5.4 产品模具必须排气良好,较深筋位等应尽可能做成镶件形式,分型面有困气位置应开设排气槽,深不超过0.02mm.
5.材料选用
表1 仅说明了聚丙烯材料的基本特性,在实际应用中,可以根据产品的需要选用适合牌号的PP 材料,如具备较好低温冲击性能或热性能的PP 等.还有些性能是聚丙烯本身不具备的,必须通过改性技术来解决,如阻燃性和减小收缩率等.
阻燃性是电器附件产品必须满足的,而且根据欧盟RoHs 和WEEE 要求,材料必须使用无卤阻燃剂,常用的阻燃剂主要以磷系化合物和金属氢氧化物为主.减小收缩率是可以通过填充剂对材料进行增强,填充剂主要包含玻璃纤维和矿石粉等.加入30% 的玻璃纤维可以使收缩率降到0.7%,与PC 和PA66 的0.5% 接近,可以极大的改善因收缩率大造成的制品外观缺陷.
6.PP 在附件类产品中的应用
除了有光面要求的外观件以外,PP 可用于电器附件类产品几乎所有非金属部件,常见部件见表2 和图7.
7.结束语
随着社会的进步和科技的发展,相信今后还会有更多的新材料、工艺出现,而这些新材料和新工艺需要企业结合实际加以吸收和利用.上述是笔者针对PP 材料在电器附件类产品中应用的一点经验和体会,希望能给同行业提供一定的参考和帮助.后续笔者将围绕这一主题开展更深入的研究和实践.同时也希望通过交流和分享,能够使PP 材料在电器附件类产品中得到更广泛的应用,促进电器附件行业的持续发展.
参考文献
[1] GB 2099.1-2008, 家用和类似用途插头插座 第一部分：通用要求[S].
[2] 成大先 主编. 机械设计手册 第五版[M]. 北京: 化学工业出版社,2007.
总结：该文是材料产品论文范文，为你的写作提供相关参考。
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