Guía de Selección de Materiales
Los plásticos sustituyen cada vez más a los materiales tradicionales tales como bronce, acero inoxidable, hierro fundido y cerámica. Las razones mas comunes para cambiar a plásticos incluyen:
- Mayor vida útil de la pieza
- Eliminación de lubricación
- Menor desgaste de las piezas en contacto
- Funcionamiento más rápido de los equipos / velocidad de línea
- Se requiere menor energía para el funcionamiento el equipo
- Resistencia a la corrosión
Con la amplia disponibilidad de materiales plásticos hoy en día, seleccionar el mejor material puede se una propuesta intimidante. Aquí le presentamos una guía para ayudarle a seleccionar un material plástico adecuado a sus necesidades.
Determinar si el componente es una:
- Aplicación de desgaste o rodamiento (es decir, las fuerzas de fricción) o,
- Aplicación estructural (estático o dinámico)
Determinar la función principal del componente de terminado lo orientará a un grupo de materiales. Por ejemplo, los materiales cristalinos (ejemplo: nylon y acetal) superan a los materiales amorfos (ejemplo: Duratron® PEI, polisulfona o policarbonato) en aplicaciones de rodamientos y de desgaste. Dentro de los grupos de materiales, usted puede reducir aún más sus opciones al conocer qué aditivos son los más adecuados para su aplicación.
Las propiedades de desgaste se ven reforzadas por el MoS2, el grafito, la fibra de carbón y los lubricantes poliméricos. (ejemplo: PTFE y ceras).
Las propiedades Estructurales se ven reforzadas por la fibra de vidrio y la fibra de carbón.
Una vez que haya determinado la naturaleza de la aplicación (desgaste / rodamiento o estructural), puede reducir aún más las opciones de materiales al determinar los requerimientos de las propiedades mecánicas de la aplicación. Para aplicaciones de desgaste y rodamiento, la primera consideración es el rendimiento al desgaste manifestado en el factor "k" y PV. Calcular el PV requerido (presión (psi) x velocidad (fpm)) .Utilizando la figura 1, seleccione los materiales cuyo límite de PV están por encima del PV que ha calculado para la aplicación. Una nueva selección se puede hacer al tomar en cuenta el factor de desgaste "k" de sus opciones de material. En general, mientras más bajo sea el factor "k" más largo será el período de vida del material.
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Los componentes estructurales son comúnmente diseñados para tensiones máximas de funcionamiento continuo equivalentes al 25% de su resistencia final a una temperatura específica. Esta guía pretende compensar el comportamiento visco- elástico de los plásticos que dan lugar a la fluencia. Las curvas isométricas de tiempo de tensión son proporcionadas aquí para ayudarle a caracterizar el comportamiento de resistencia del material como una función de tiempo tanto a temperatura ambiente (figura 2) como a 300°F (figura 3).
Considere los requerimientos térmicos de su aplicación utilizando ambas condiciones, típicas y extremas.
La resistencia térmica de un material se caracteriza tanto por su temperatura de deflexión al calor (HDT) como por su servicio a temperatura continua. La temperatura de deflexión al calor (HDT) es una indicación de una temperatura de reblandecimiento de los materiales y es generalmente aceptada como un límite de temperatura máximo para componentes sin restricciones de tensiones moderadas a altas. El servicio a temperatura continua es generalmente reportado como la temperatura sobre la cual la degradación significativa y permanente de las propiedades físicas ocurre después de períodos largos de exposición. Esta guía no se debe confundir con el funcionamiento continuo o temperaturas de uso reportadas por los organismos reguladores tales como Underwriters Laboratories UL.
El punto de fusión de los materiales cristalinos y la temperatura de transición vítrea de los materiales amorfos son las temperaturas extremas de corto plazo a las cuales se mantiene la estabilidad de la forma. Para la mayoría de los materiales plásticos de ingeniería se debe evitar utilizarlos a estas temperaturas o por arriba de ellas.
Considere los químicos a los que el material será expuesto durante su uso y limpieza.
Mitsubishi Chemical Advanced Materials proporciona la información de compatibilidad química como una guía en este catálogo, aunque puede ser difícil predecir desde la concentración, temperatura, tiempo y esfuerzo, cada uno tiene una función en la definición de aptitud para el uso. El Nylon, acetal y el Ertalyte® PET-P son generalmente adecuados para entornos industriales. Los materiales cristalinos de alto rendimiento tales como el Fluorosint® filled PTFE, el Techtron® PPS y el Ketron™ PEEK son más apropiados para entornos químicos agresivos (ver figura 5). Nosotros le recomendamos ampliamente que pruebe bajo las condiciones de uso final. La resistencia química específica se puede encontrar en el cuadro de comparación de propiedades.
Antes de proceder a los pasos 5 al 7, puede ser apropiado considerar las características adicionales de los materiales incluyendo:
- Relativa resistencia al impacto/ firmeza
- Estabilidad dimensional
- Normatividad/Cumplimiento a organismos
Los materiales con mayor elongación a la tensión y resistencia al Impacto Izod son generalmente más resistentes y menos susceptibles a las roturas para las aplicaciones de cargas de impacto (ver tabla 1).
| Comparasión de propiedades mecánicas | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Resistencia a la tensión psi | Resistencia a la compresión psi | Módulo de flexión psi | Elongación % | Impactto Izod (73°F) | Absorción de agua (24hr.) | |
| Nylatron® NSM Nylon | 11,000 | 14,000 | 475,000 | 20 | 0.5 | 0.25 |
| Acetron® GP Acetal | 9,500 | 15,000 | 400,000 | 30 | 1.0 | 0.2 |
| Ertalyte® PET-P | 12,400 | 15,000 | 490,000 | 20 | 0.5 | 0.07 |
| Sultron® PPSU | 11,000 | 13,400 | 345,000 | 30 | 2.5 | 0.37 |
| Duratron® U1000 PEI | 16,500 | 22,000 | 500,000 | 80 | 0.5 | 0.25 |
| Duratron® U2300 PEI | 17,000 | 32,000 | 900,000 | 3 | 1.0 | 0.18 |
| Fluorosint®500 PTFE | 1,100 | 4,000 | 500,000 | 10 | 0.9 | 0.10 |
| Techtron® PPS | 13,500 | 21,500 | 575,000 | 15 | 0.6 | 0.01 |
| 40% GF Ryton* PPS | 13,000 | 24,000 | 1,000,000 | 2 | 1.0 | 0.02 |
| Ketron® 1000 PEEK | 16,000 | 20,000 | 600,000 | 20 | 1.0 | 0.10 |
| Ketron GF30 PEEK | 18,000 | 26,000 | 1,000,000 | 3 | 1.4 | 0.10 |
| Duratron® T4203 PAI | 18,000 | 30,000 | 600,000 | 5 | 2.0 | 0.33 |
| Duratron® T4301 PAI | 12,000 | 24,000 | 1,000,000 | 3 | 0.8 | 0.28 |
| Duratron® T5530 PAI | 14,000 | 27,000 | 900,000 | 3 | 0.7 | 0.30 |
| Duratron® PI | 13,500 | 19,000 | 530,000 | 3 | 0.6 | 0.62 |
| Duratron® PBI | 23,000 | 50,000 | 950,000 | 3 | 0.5 | 0.40 |
TABLA 1
Los plásticos de ingeniería pueden expandirse y contraerse con los cambios de temperatura de 10 a 15 veces más que muchos metales incluyendo el acero. El coeficiente de expansión lineal térmica (CLTE) es utilizado para estimar el rango de expansión para materiales plásticos de ingeniería. El coeficiente de expansión lineal térmica es reportado tanto como función de temperatura y como valor promedio. La figura 6 muestra cuán diferente reaccionan los plásticos de ingeniería al aumento de temperatura.
El módulo de elasticidad y la absorción de agua también contribuyen con la estabilidad dimensional de un material. Asegúrese de considerar los efectos de la humedad y el vapor.
Los organismos tales como Food and Drug Administration (FDA), U.S. Department of Agriculture (USDA), Underwriters Laboratory (UL), 3A-Diary Association y American Bureau of Shipping (ABS) aprueban comúnmente o establecen los lineamientos específicos para el uso del material dentro de sus sectores industriales.
Seleccione la forma más rentable para su pieza.
Mitsubishi Chemical Advanced Materials ofrece a los diseñadores la más amplia disponibilidad de tamaños y configuración. Asegúrese de investigar todas las posibilidades de formas — usted puede reducir sus costos de fabricación al obtener la forma más económica.
Considere las varias alternativas de procesamiento de Mitsubishi Chemical Advanced Materials.
| Para: | Seleccione: |
|---|---|
| Grandes longitudes Diámetros pequeños Barra, placa, hoja, perfiles, barra tubular, bujes | Extrusión |
| Piezas estándar grandes Piezas semi-terminadas Barra, placas, barra tubular, configuraciones terminadas y semi-terminadas | Vaciado |
| Piezas pequeñasa en materiales de ingeniería avanzados Barra, disco, placa, barra tubular | Moldeo por compresión |
| Piezas pequeñas en materiales de ingeniería avanzados Diámetros pequeños Barra, disco, placa, barra tubular | Moldeo por inyección |
Nota: De un proceso a otro, muchas opciones de material siguen siendo las mismas. Sin embargo, hay diferencias de propiedades físicas basadas en la técnica de procesamiento utilizada para hacer la pieza.
Por ejemplo:
- Las piezas moldeadas por inyección muestran la mayor anisotropía (las propiedades son direccionalmente dependientes).
- Los productos extruidos muestran comportamiento ligeramente anisotrópicos.
- Los productos moldeados por compresión son isotrópicos — ellos muestran propiedades iguales en todas las direcciones.
Determine la maquinabilidad de sus opciones de material.
La maquinabilidad puede ser también un criterio de selección del material. Todos los productos de Mitsubishi Chemical Advanced Materials en este sitio están relevados de esfuerzos para mejorar la maquinabilidad. En general, los grados reforzados con vidrio y carbón son considerablemente más abrasivos con las herramientas y son más susceptibles a las roturas durante el maquinado que los grados no cargados. Los grados reforzados son comúnmente más estables durante el maquinado.
Debido a su extrema dureza, los materiales imidizados (ejemplo: Duratron® PAI, Duratron® PI y Duratron® PBI) pueden ser difíciles de maquinar. Las herramientas de carburo y diamante policristalino deben ser utilizados durante el maquinado de estos materiales. Para ayudarle en la evaluación del maquinado, una clasificación relativa para cada material puede encontrarse en los cuadros de comparación de propiedades.
Asegúrese de recibir lo que especifique.
Las propiedades enlistadas en este sitio son únicamente para los materiales de Mitsubishi Chemical Advanced Materials EPP. Asegúrese de no estar comprando un producto inferior. Solicite las certificaciones del producto al momento de ordenarlo.
Notas de ingeniería:
Todos los materiales tienen limitaciones inherentes que deben ser consideradas en el diseño de las piezas. Para que las limitaciones sean claras, cada perfil de material en este sitio tiene una sección de notas de ingeniería dedicada a identificar estos atributos.
Esperamos que nuestra claridad sobre las virtudes y limitantes de los materiales simplifiquen su proceso de selección. Para información adicional, por favor contacte al departamento de soporte técnico de Mitsubishi Chemical Advanced Materials EPP.