塑料取代钢铁的地方

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考虑到大多数工业应用，构建多个不同的金属部件来构成单个大型材料或机器部件通常既耗时又耗成本。自20世纪50年代初首次应用金属到塑料转换以来，制造商一直在利用工程级树脂而不是金属来满足他们的工业需求。

到1979年，经过一段时间专注于塑料部件潜在操作的密集科学研究，塑料制造商确定，掺入细长玻璃纤维可以显著提高塑料的强度，使其与金属相比更具竞争力¹．此外，热塑性塑料和其他先进塑料材料的引入继续支持这场革命，为各种各样的工业用途用塑料取代金属部件。

用塑料代替金属的好处

在各种不同的行业中，使用塑料材料而不是金属有许多直接和间接的好处。

成本效率

关于用塑料代替金属的成本效益，美国机械工程师协会在2013年9月表示，通过将金属材料转换为塑料部件，公司可以实现高达50%的总成本节约¹．这些显著的成本节约可以通过多种方式实现，其中包括:

• 注塑成型的塑料部件可以消除对金属紧固件和组装的需求。
  • 与金属加工技术相比，注射成型工艺也表现出更快速的周期时间。
  • 该技术还消除了执行二次加工程序的需要。
• 颜色可以直接加入到塑料熔体中，从而消除了后续绘画或激光标记程序的需要
• 无需焊接，研磨，增加凹痕/划痕阻力方面和/或材料的噪声阻尼²．
• 与使用金属相比，塑料显著降低了材料的重量，从而降低了运输成本，并提高了最终用户在使用产品时的身体舒适度。

提高强度

当使用工程级塑料时，这些材料可以表现出实际上超过金属部件的材料强度。一些最坚固的塑料材料已被研究其在汽车上的潜在应用是热塑性复合材料，已被发现与钢和铝一样坚固，同时大大减轻了应用产品的重量。为了达到这些优异的强度性能，可以使用各种不同的塑料复合材料配方，其中包括:

• 短玻璃纤维增强塑料
  • 提高强度，刚度和热检测性能
  • 用于汽车发动机的气缸盖和冷却部件的首选材料
• 长玻璃纤维增强塑料
  • 提高车辆的高性能和轻量化性能
  • 与其他塑料材料相比更贵^3.
  • 由于比重较低，降低了成本
• 碳纤维增强塑料
  • 减轻大型车辆部件(如侧板)的重量

易于制作

金属和塑料材料在融入任何产品之前都需要一系列的制造方法来切割、塑形或形成材料。所使用的塑料材料的类型在决定随后将执行的塑料制造方法的类型方面起着重要作用;然而，与金属相比，塑料材料在制造过程中具有显著的优势。

例如，塑料特别低的熔点和高的延展性使这些材料很容易形成各种各样的复杂形状;因此，在不需要使用任何成形或加工程序的情况下，有助于形成这种材料。此外，与金属相比，塑料材料通常也表现出更大的耐化学性，以抵御潜在的危险化学物质，例如那些应用于金属时导致氧化或生锈的化学物质⁴．尽管有这些优点，塑料材料不像金属那样耐热，这对于要求设备和其他产品暴露在极高热量水平的行业来说可能是令人担忧的。2022世界杯美洲区赛程表总的来说，与金属材料相比，塑料材料的生产速度要快得多，成本更低。

结论

有了这些信息，就很清楚为什么这么多不同的行业都从金属过渡到塑料了。在积极参与这种材料替代的行业中，最著名的例子之一是汽车行业。汽车制造商用塑料材料取代金属的一些方法包括:

• 车辆外部部件
  • 前端模块
  • 梁
  • 括号
  • 后备箱盖子
  • 甲板上盖子
  • 车身壁板
  • 层板
• 气囊的容器
• 踏板
• 阀座组件
• 风管
• 谐振器
• 链条涨紧
• 带滑轮
• 油的平底锅
• 污水坑
• 气缸盖
• 齿轮组件⁵

航空航天工业也积极寻求用高性能塑料材料取代金属飞机部件。塑料的轻量化特性与其坚韧和抗冲击性能相结合，是该行业需求的理想选择。航空航天制造商用塑料材料取代金属的一些方法包括:

• 客舱内饰
• 背光面板
• 保护绝缘元件
  • 热收缩特性
  • 防震电线电缆
• 阀组件
• 组合工具
• 紧固件
• 齿轮
• 齿轮空间
• 穿垫
• 包线绝缘⁶

参考文献

1. “用塑料代替金属”——MachineDesign
2. “变速球:从金属到塑料。-先进制造
3. “塑料强度足以取代汽车中的钢铁”凯盛注塑及工程解决方案
4. “塑料Vs.金属制造-优点和缺点。——托马斯出版公司
5. “塑料在汽车应用中优于金属”——艾多酷
6. “航空”- Curbell Plastics

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