彈簧-塑料彈簧設計與制造

春節前後，一些光伏組件的彈簧價格也出現了一…中國鑄造模具産業仍需向發達國家看齊壓縮彈簧國內五金鎖具企業仍多處低端狀態泵送服務人的春節 　　在設計中改用塑料制作塑料能夠簡化結構、節省費用，但不能簡單地套用金屬彈簧的設計方法。一般來說，塑料只能用于不需瞬時恢複的彈簧。塑料彈簧最好是間歇工作，即彈簧産生一個短時間規定的力，而其他時間處于松弛狀態。塑料彈簧的彈性恢複時間應至少等于處于載荷下的時間。

　　塑料彈簧的應用並未因此而受到限制，因爲大多數彈簧都是非連續使用的。在著手塑料産品設計時，必須考慮這個問題。雖然如此，塑料彈簧在某些産品設計中的應用是非常成功的，例如，轉鎖中的彈簧只用于調節轉動應力。圖1 所示的鎖扣，僅靠彈簧實現鎖緊和松開，在這種情況下采用塑料彈簧是十分合理的。

　　塑料彈簧的優勢:金屬的特性對塑料來說是不可比擬的。例如，鋼的彎曲模數是常用注塑成型塑料彈簧的30到100倍。 可是，塑料彈簧有其特定的應用空間，它與金屬彈簧相比其優點如下： 零件整體化：在這一點上可與金屬彈簧競爭，金屬彈簧與塑料彈簧存在著整合性差別。也就是說，設計師可以創造性地使用塑料彈簧。零件整體化意味著結構簡化，易于安裝、成本更低，重量更輕。 可回收性：帶有金屬彈簧的零件，如果質量、規格不合格，常常會報廢。塑料彈簧允許全部零件回收利用。 耐腐蝕，“不生鏽”。 自然光順，具有模塑上色的便利。相對機械加工來拉伸彈簧說制造成本降低。

　　彈簧及其蠕變:對于塑料制造的彈簧，要注意金屬和塑料的彎曲模數的差異。可供選擇的樹脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚脂、ABS、尼龍和硫化聚乙烯。材料的回彈性是重要的選擇因素。比起金屬來，用最好的樹脂做的彈簧在持續載荷下會很快老化失效。乙酰基聚合物在1000小時（大約6周）後失去原有彈力的50%，10，000小時後（大約1年），失去原有彈力的60%，而100，000小時後（大約11年）失去原有彈力的三分之二。通常，結晶乙酰基和硫化聚苯撐比聚乙烯和ABS有更好的抗蠕變性。如果模具溫度過低的話，在注塑成型過程的最後階段，結晶材料的蠕變率將顯著上升。

　　材料的選擇:彈簧的材料選擇取決于所需要的特性。需考慮的因素有抗蠕變性、載荷、疲勞極限和耐化學侵蝕性。乙酰基聚合物是最常用的材料。其它可用材料及它們的特性如下： 聚乙烯和聚丙烯便宜，但拉伸恢複性差，抗蠕變性差。它們只能用于短期負荷，其疲勞響應中等，但抗化學侵蝕性好。 酰基共聚物較昂貴，但持續載荷特性好、抗蠕變性好，但它不適合在小于4PH值的酸性環境下工作。 線性硫化聚亞苯基材料比乙酰基共聚物更脆，更適合高負荷、小位移的應用。它有好的抗蠕變性、好的抗疲勞特性，並能在高溫下保持其韌性。當它暴露在化學侵蝕條件下也能長期正常的工作。尼龍在幹燥條件下比較耐磨，但當它暴露在50%的相對濕度下時，其剛性下降達25%。

　　對于簡單、偶爾使用的彈簧來說，選用ABS是合適的，但其抗蠕變性較差。 在材料中使用填充物可改善彈簧的特性。在材料中填充玻璃纖維增加了剛性和強度，但其撓度受到限制。 環境溫度也影響塑料彈簧的性能。多數塑料在室溫下特性最好，環境溫度越高彈簧的材料越接近軟化點。此外，要考慮防紫外線問題。如果塑料彈簧安裝在産品內部，或者安裝在背光處，可以避免紫外線輻射引起的塑料老化問題。對那些戶外使用的産品，例如園林工具和體育運動設備，紫外線的照射可以破壞彈簧功效。 在這種條件下，必須根據材料的抗紫外線典型數據決定所選材料能否在紫外線暴露下工作。