Galvenās atšķirības starp metāla un plastmasas stiprinājumiem
Metāla stiprinājumi:
Materiālu veidi: parasti ietver oglekļa tēraudu, nerūsējošo tēraudu un alumīnija sakausējumus. Nerūsējošais tērauds (piemēram, 304 un 316) veido aptuveni 60% (avots: Global Fastener Association 2022. gada ziņojums), ko plaši izmanto āra vai mitrā vidē, pateicoties tā izturībai pret koroziju.
Priekšrocības: augsta stiepes izturība (oglekļa tērauds var sasniegt vairāk nekā 800 MPa), izturība pret augstu temperatūru (nerūsējošais tērauds ilgstoši var izturēt 500 grādus), lieliska elektrovadītspēja, piemērota liela-noslodzes vai elektrisko savienojumu scenārijiem.
Ierobežojumi: Salīdzinoši smags un pakļauts elektroķīmiskai korozijai (piemēram, galvaniskajam efektam, saskaroties ar dažādiem metāliem).
Plastmasas stiprinājumi:
Materiālu veidi: galvenokārt neilons (PA), polipropilēns (PP) un poliēterketons (PEEK), vairāk nekā 40% no neilona (avots: Plastics Europe 2023).
Priekšrocības: Viegls (blīvums tikai 1/7 no metāliem), izolējošs, izturīgs pret skābju un sārmu koroziju, piemērots ķīmiskām vai elektroniskām iekārtām. PEEK materiāls var izturēt pat īslaicīgu-260 grādu augstu temperatūru.
Ierobežojumi: slikta šļūdes pretestība, pakļauta deformācijai ilgstošas -slodzes apstākļos un var novecot UV starojuma ietekmē.
Galvenie atlases faktori un scenāriji
Mehāniskās prasības:
Automobiļu šasijas skrūvēm ir jāizmanto metāls (piemēram, 8,8 klases oglekļa tērauds), savukārt neilonu var izmantot ierīču korpusa stiprinājumiem, lai samazinātu svaru un troksni.
Pielāgošanās videi:
Kuģniecības inženierijā prioritāte ir 316 nerūsējošais tērauds vai titāna sakausējums; pārtikas pārstrādes iekārtas mēdz izmantot PP plastmasu, lai izvairītos no metāla jonu piesārņojuma.
Izmaksu salīdzinājums:
Parastie oglekļa tērauda stiprinājumi maksā aptuveni 0,1-0,5 juaņa par gabalu, savukārt PEEK plastmasas daļas var maksāt 5–20 juaņas par gabalu, taču pēdējais ietaupa pretkorozijas pārklājuma izmaksas.
Jaunākās tendences:
Aviācijā kosmosā sāk izmantot kompozītmateriālu stiprinājumus (piemēram, ar oglekļa šķiedru pastiprinātu plastmasu), kas apvieno vieglas un augstas stiprības īpašības.
