对大多数人来说，塑料似乎都是一样的，但对工程师来说，塑料是家喻户晓的，有类似的材料，也有其他不同的材料，就像猫和狗一样。当然，我们的客户希望我们担心这些细节，作为书呆子，材料之间的细微差异是一个迷人的源泉。
但即使是我们当中最书呆子也不会记住所有的材料属性多种塑料(如果你有，那么你可能需要多出去走走)，并不是每个需要为设计挑选材料的人都有技术背景。随着新材料的不断发布，我们需要一种方法来查看关键的材料属性:这是材料数据表变得无价的地方。那么，你如何解读这些有价值的参考，并为你的设计选择合适的材料呢?
拉伸性能
抗拉强度是材料中最常见的强度测量方法，也是你生活中书呆子们最有可能记住的数字，由于这个原因，它出现在大多数数据表的顶部。对于年长的工程师，比如我们所有的教授，任何材料强度的研究都集中在拉伸测试上，因为它提供了所有有用的信息，特别是在观察金属性能方面。随着聚合物在设计中占据主导地位，我们需要执行其他测试，以获得塑料材料的相同深度信息，但这仍然是决定一种材料是否适合您的应用的最佳起点。
抗拉强度测试很简单:将一小块材料夹在液压机上的两个夹子之间，其中一个夹子会拉住材料，直到它断裂。从这个简单的测试中，我们可以找到极限抗拉强度(uts——材料断裂时承受的应力)、屈服时的抗拉强度(材料开始永久变形前所能承受的应力)、弹性模量（也称为杨氏模量，意思是它在应力下变形的程度）和屈服伸长率（基本上，它在断裂前拉伸的程度）。
哦,不!我们在这里都能听到呵欠声。这些术语是什么意思?为什么要关心这些?
在它们的直接形式中，它们给了你一个简单的方法来比较材料之间的强度。例如:腹肌是一种很好的强塑料，其UTS为40 MPa。18beplay下载 是一种很好的坚固的金属，其UTS为400mpa。在相同尺寸下，wow钢的强度是ABS的十倍。我不知道。(见!我不是那个书呆子!)当然，这并不意味着你应该放弃塑料而使用钢铁，但它确实意味着同等强度的部件需要更厚。
同样，弹性模量让我们一眼就能知道材料的“弹性”有多强，是非常硬(钢的YM约为200 GPa)还是非常灵活(ABS约为2 GPa)，在屈服(或有时在断裂)延伸率将给你一个想法，在它成为一个问题之前，你可以拉多远的材料(这里钢和ABS比较好，每个20-30%，取决于具体的材料)。看到了吗?有用的。你绝对应该留个书呆子来解释这些东西。
弯曲特性
弯曲性能与拉伸性能相似，并且在许多材料中可以用相同的测量来近似。然而,对于精度,尤其是在塑料,最好执行三点抗弯强度测试,在一个酒吧的材料被放置在两个支持,液压压头的中心,这使我们弯曲强度和弯曲模量,在同质材料是一样的拉伸强度和模量,但是……等等，等等，回来!
让我们把它分解一下。本质上，如果一种材料的所有部分都是完全相同的，就像大多数钢一样，那么弯曲测试结果就会和拉伸测试结果一样。但是塑料在整个横截面上几乎是不一样的，因为注塑，则该材质将形成与其余材质不匹配的材质蒙皮。
虽然这有时可能是一件坏事，但在某些情况下，它的效果非常非常好，比如刚性结构泡沫:部件的内部是超轻的(泡沫状)，而外部表皮是固体塑料(表皮)，这导致了轻量级、坚硬的部件。这种材料特性使得梯子、游戏设备和手推车的建造既便宜又轻便。
但你应该小心，因为这些特性也可能对你不利，比如当材料表面粗糙度或表面缺陷导致弯曲强度比拉伸强度低得多时。这种情况可能发生在相当多的印刷材料上，比如那些用SLS或FDM打印的材料。记住，当使用这些材料进行原型设计时，在设计可弯曲的部件时应该注意。
冲击特性
我们很多人都认为自己是泰坦尼克号的专家(或者至少是莱昂纳多·迪卡普里奥的专家)，但有一个鲜为人知的事实:如果泰坦尼克号是被热带的一块岩石而不是北极的冰山撞击的，它可能不会沉没。为什么?冲击强度。
钢的强度非常高(参见上面的拉伸数值)，但在低温下，它会变得非常脆，所以在温暖的天气里，力会从钢板上弹回来，或者在最坏的情况下，会使它凹下去，将导致一艘远洋客轮在更低的温度下沉没(并在86年后给数百万少女带来一生中最美好的电影体验)。幸运的是，在我们的设计中使用材料之前，我们已经更加小心地测量了它们的冲击强度。
与其他机械试验一样，该试验非常简单：将样品固定在重型摆臂下方的夹具中，摆臂抬起，然后摆臂向下摆动并折断样品。（不仅仅是教育，还有乐趣。）
试验在缺口或无缺口样品上进行。当产品表面可能有一些缺陷时（iPhone手机壳被扔进口袋里，里面有一些钥匙，缺陷一定会出现），缺口测试是冲击强度的现实指标，而无缺口测试更适合于材料在要求较低的环境中的情况。
无论哪种情况，塑料的冲击特性都特别有趣，因为我们经常想知道的不一定是某物有多强，而是它在事故或从桌子上掉下来时如何支撑。(或者阳台，正如我对女朋友发誓的那样，那是个意外。顺便说一句，不管是不是硬壳，从三层楼摔下来后，iPhone都不好用。男朋友,要小心)。以两种常见的透明塑料为例:聚碳酸酯和丙烯酸．它们都有相似的抗拉强度(约40mpa)，但聚碳酸酯可以承受高达40倍的冲击。亚克力也许可以制作非常好的透明镜片，但哪种更适合做安全眼镜还是很清楚的。
热性能
同样地，你也要担心材料在冷的时候会变脆，或者在加载时突然而不是逐渐地折断，对于某些应用，你还需要考虑在非常热的时候会发生什么。你知道我的意思，如果你和你的父母购物后回到车里，发现车融化了你最喜欢的芭比娃娃。
虽然这对金属来说不是一个大问题，但塑料的特性决定了在大多数情况下，当它们变热时，它们会变软。幸运的是，在材料数据表的热特性部分，你会发现一些关于热偏转温度的注释，有时是玻璃转变温度。
热偏转很简单:测试会告诉你，在什么温度下，材料在什么应力下开始偏转。找到一个与你的设计中需要的压力相似的压力，然后检查，以确保挠度发生的温度超出了你的计划使用范围。一件容易的事。
玻璃转变稍微复杂一点，只适用于非晶材料:没有晶体结构的材料(如聚碳酸酯和聚苯乙烯，与晶体聚合物相反)尼龙和聚丙烯）.基本上，当无定形材料受热时，它会从脆性变成橡胶，而这发生在玻璃化温度下。
你必须注意这一点，原因有两个：你不希望你的橡胶部件变得易碎，你也不希望你的硬部件变得有橡胶。例如，如果轮胎橡胶温度远低于零下100华氏度，你就得担心它会被打碎；如果ABS被加热到220华氏度以上，它就会开始表现得像绒毛（除了跳舞）。说到橡胶材料…
硬度
尽管从化学工程师的角度来看，弹性体(橡胶)和塑料聚合物本质上是一样的，但每个人都知道，在实际操作层面上，它们是不一样的，我们从对奶嘴产生兴趣的时候就知道了这一点。尽管拉伸(记住断裂伸长率/屈服率)和弹性模量有很大的不同，但对大多数人来说，分类上的最大差异归结为硬度．
幸运的是，材料的硬度测试很简单，用一个小的球头或锥头杆以特定的力压入材料。如果它勉强压入材料，则硬度值较高;如果压得远，硬度值就低。不幸的是，因为我们必须测量从橡皮筋到钻石的各种物体的硬度，我们用来测量硬度的标尺一点也不简单，有两个常用的标尺(罗克韦尔和肖尔)，每个都有几个子类别，还有一些不常用的标尺(维氏、利布和布氏、从现在开始，我们将完全忽略它)。
罗克韦尔是用来测量硬物质的标尺，从硬塑料(如尼龙和聚碳酸酯)到宝石。对于塑料，最常见的刻度是罗克韦尔E、罗克韦尔R和罗克韦尔M;聚碳酸酯的洛氏硬度约为70M。
在测量软的东西,比如橡胶和软塑料,我们使用岸边规模(也有许多字母后的混乱),我们通常使用岸边规模(非常软橡胶乐队是海岸20和汽车轮胎海岸60)或岸边D量表(公司艰难的安全帽是海岸D 80)。
一个真正的书呆子会想深入了解不同音阶的历史细节以及如何使用Shore OO音阶，如果是你，那么你真的应该找到另一个来源。或者是另一种爱好。对于其他人，请查看我们关于软材料和弹性体原型的文章，以及我们的免费下载图表，该图表显示了肖氏A和肖氏D标度上不同材料的硬度。
材料数据表的限制
与每一种技术数据一样，材料数据表也有其局限性。您通常会找到上面列出的所有信息，并通常会找到额外的信息(如密度)，但有些信息总是需要进一步挖掘。
例如，当你设计食品时，你需要查看FDA的指导方针，并从制造商那里了解计划中的材料是否食品安全。此外，您还需要材料安全数据表(MSDS)来查看健康危害。同样的，如果材料与其他材料接触，你需要知道这些特性是如何改变的;例如，某些胶粘剂的逸出气体会导致丙烯酸和聚碳酸酯的脆性开裂，这是很常见的。材料数据表是选择材料的一个很好的起点，但这段旅程不应该就此结束——继续挖掘，直到你对材料的选择有信心。
为您的设计使用材料数据表
材料数据表一眼就能提供惊人数量的信息，但就像所有类型的工程知识一样，解释数据需要对数字的背景知识，优秀的工程师评估性能并为设计选择合适的材料。
想要了解更多关于即将到来的原型中使用的具体材料吗?请查看我们的材料数据表数控加工，3 d打印技术，及聚氨酯浇注．希望每周都能学到更多的工程知识?一定要在这里注册获取更多文章!
