وقتی نوبت به طراحی سخت افزار بادوام و قابل اعتماد می رسد، انتخاب مواد اغلب مهم ترین تصمیم یک مهندس یا طراح محصول است. چه در حال مهندسی یک حسگر ناهموار در فضای باز یا یک دستگاه الکترونیکی مصرفی براق باشید، پوسته ای که از اجزای داخلی شما محافظت می کند بسیار مهم است. در دنیای طراحی و ساخت صنعتی، دو ترموپلاستیک بر گفتگو غالب هستند: اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) و پلی کربنات (PC).
انتخاب بین یکجعبه محفظه ABSو یک محفظه رایانه شخصی فقط جنبه زیبایی ندارد. این یک محاسبه تنش مکانیکی، دینامیک حرارتی و بودجه است. این پست عمیقاً به علم مواد در پشت این دو غول می پردازد تا به شما کمک کند تصمیم بگیرید کدام یک در پروژه بعدی شما تعلق دارد.
علم مواد: شناخت رقبا
برای درک اینکه چرا این مواد استاندارد صنعتی برای یکمحفظه پلاستیکی، ابتدا باید ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی آنها را بررسی کنیم.
ABSترپلیمری است که از پلیمریزاسیون استایرن و اکریلونیتریل در حضور پلی بوتادین ساخته می شود. این ترکیب تعادل منحصر به فردی از چقرمگی و استحکام را فراهم می کند. این "اسب کار" صنعت پلاستیک است که به دلیل مقاومت در برابر ضربه و یکپارچگی ساختاری شناخته شده است.
PC (پلی کربنات)از سوی دیگر، گروهی از پلیمرهای ترموپلاستیک حاوی گروههای کربناته است. رایانه شخصی به دلیل قدرتش معروف است-عملاً نشکن است. در صنعت، به دلیل توانایی آن در مقاومت در برابر ضربه های شدید بدون شکستگی، اغلب به عنوان "فولاد شفاف" شناخته می شود.
💥 استحکام و مقاومت در برابر ضربه: فاکتور "تست سقوط".
یکی از کارکردهای اولیه هرجعبه اتصالیا محفظه الکترونیکی برای محافظت از مدار حساس داخل در برابر ضربه فیزیکی است.
پلی کربنات (PC):PC پادشاه بلامنازع مقاومت در برابر ضربه است. قدرت ضربه آن تقریباً 3 تا 5 برابر بیشتر از ABS است. اگر برنامه شما شامل-محیطهای پرخطر-مثل سایتهای ساختمانی، ماشینآلات سنگین، یا تجهیزات ورزشی در فضای باز است{6}}رایانهای انتخاب برتر است. استحکام کششی بالایی دارد و می تواند قبل از شکستن به طور قابل توجهی تغییر شکل دهد.
ABS:در حالی که ABS به اندازه PC قوی نیست، چقرمگی عالی دارد. عملکرد فوقالعادهای در دماهای پایین (تا -40 درجه سانتیگراد) دارد، که آن را به انتخابی مطمئن برای تدارکات زنجیره سرد یا برنامههای زمستانی در فضای باز تبدیل میکند. با این حال، تحت فشار شدید، ABS در مقایسه با ماهیت انعطاف پذیر رایانه شخصی، بیشتر احتمال دارد ترک بخورد.
یادداشت صنعت:اگر در حال طراحی یک کار سنگین- هستیدجعبه اتصالکه ممکن است از ارتفاع پایین بیفتد یا به طور تصادفی لگد شود، رایانه شخصی حاشیه ایمنی بالاتری ارائه می دهد.
🌡️ مقاومت در برابر حرارت: آستانه حرارتی
مدیریت گرما یک قاتل خاموش در الکترونیک است. الفمحفظه پلاستیکیباید نه تنها گرما را از بین ببرد، بلکه یکپارچگی ساختاری آن را در هنگام گرم شدن اجزای داخلی حفظ کند.
PC:این ماده دارای دمای انحراف حرارتی بالایی است که معمولاً بین 130 تا 140 درجه سانتیگراد متغیر است. این آن را برای برنامههای نزدیک به موتورها، روشناییهای پرقدرت- یا ماشینآلات صنعتی که دمای محیط در آنها افزایش مییابد، ایدهآل میکند.
ABS:ABS تحمل حرارتی کمتری دارد و دمای انحراف گرما معمولاً در حدود 90 درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد است. اگرچه برای اکثر وسایل الکترونیکی مصرفی (مانند روتر Wi{3}}وای فای استاندارد) کافی است، اما اگر برای مدت طولانی در معرض نور مستقیم خورشید قرار گیرد یا در نزدیکی منابع صنعتی با حرارت بالا قرار گیرد، ممکن است تاب بخورد یا تغییر شکل دهد.
☀️ مقاومت در برابر محیط: UV و مواد شیمیایی
برای کاربردهای فضای باز، مواد باید در برابر عناصر مقاومت کنند.
مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش:ABS استاندارد در زیر نور UV به سرعت تخریب می شود، زرد شده و شکننده می شود. رایانه شخصی ذاتاً هواپذیری بهتری دارد، اما برای استفاده طولانی مدت در فضای باز، هر دو ماده اغلب به مواد افزودنی تثبیت شده UV- نیاز دارند.
مقاومت شیمیایی:اینجاست که ABS می درخشد. مقاومت خوبی در برابر اسیدها و قلیاها دارد. برعکس، PC در مواجهه با حلالها، الکلها یا مواد تمیزکننده قوی، مستعد ترکخوردگی استرس است. اگر شماجعبه محفظه absدر حال رفتن به یک آزمایشگاه یا یک طبقه کارخانه که ممکن است با مواد شیمیایی خشن تمیز شود، ABS ممکن است در واقع از رایانه شخصی بهتر عمل کند.
💰 قیمت و ساخت: واقعیت اقتصادی
محدودیت های بودجه اغلب انتخاب مواد را دیکته می کند. در اینجا، تفاوت ها آشکار است.
| ویژگی | ABS | پلی کربنات (PC) |
|---|---|---|
| هزینه مواد | پایین تر (اقتصادی) | بالاتر (حق بیمه) |
| ماشین کاری | آسان (نقطه ذوب پایین) | مشکل (نیاز به گرمای زیاد) |
| زمان چرخه | خنک شدن سریعتر | خنک شدن کندتر |
ABS به طور کلی 30٪ تا 50٪ ارزان تر از PC است. علاوه بر این، ABS به دلیل نقطه ذوب پایین تر و ویژگی های جریان بهتر، برای قالب تزریق آسان تر است. این به معنی یکجعبه محفظه ABSاغلب میتواند با تلورانسهای فشردهتر و هندسههای پیچیدهتر (مانند snap{0}}مطابقات) با هزینه کمتری نسبت به همتای رایانه شخصی خود تولید شود.
🎨 زیبایی شناسی و پایان
ABS:شناخته شده برای توانایی خود در پایان دادن به خوبی. به راحتی رنگ می شود، چسب می خورد و آبکاری می شود. این باعث میشود که-محصولات مصرفی که «ظاهر و احساس» در آنها حیاتی است، مانند جاروبرقی یا صفحهکلید رایانه مورد استفاده قرار گیرد.
PC:به طور طبیعی شفاف با قابلیت عبور نور قابل مقایسه با شیشه. اگرچه میتوان آن را رنگی کرد، اما برای برنامههایی که نیاز به شفافیت دارند، مانند سپرهای محافظ صورت یا نشاندهندههای روشن روی صفحه کنترل، انتخاب ارجح است.
🤝 راه حل هیبریدی: آلیاژ PC/ABS
اغلب، مهندسان مجبور نیستند فقط یکی را انتخاب کنند. این صنعت شاهد افزایش چشمگیر آلیاژهای PC/ABS بوده است. این ترکیبها تلاش میکنند بهترینهای هر دو جهان را به تصویر بکشند: مقاومت در برابر حرارت و استحکام رایانه شخصی، همراه با قابلیت پردازش و کارایی{2}}هزینه ABS. به همین دلیل است که بسیاری از فضای داخلی خودروهای مدرن و بدنه لپتاپ از این ماده هیبریدی استفاده میکنند.
📌 نتیجه گیری: کدام یک را باید انتخاب کنید؟
هیچ ماده "بهترین" وجود ندارد، فقط بهترین ماده برای کاربرد خاص شما وجود دارد.
رایانه شخصی را انتخاب کنید اگر:شما به حداکثر مقاومت در برابر ضربه (به عنوان مثال، دنده ایمنی)، مقاومت در برابر حرارت بالا (به عنوان مثال، قطعات زیر{4}}خودرو) یا شفافیت نیاز دارید.
ABS را انتخاب کنید اگر:شما در حال تولید یک محصول مصرفکننده مقرونبهصرفه هستید، به چقرمگی بسیار عالی در دمای پایین{1} نیاز دارید یا به قالبگیری پیچیده با تحملهای کم نیاز دارید.
در نهایت، این که آیا شما یک ناهموار را انتخاب کنیدمحفظه پلاستیکیساخته شده از رایانه شخصی یا مقرون به صرفه-جعبه محفظه ABS، درک این خواص مواد تضمین می کند که محصول شما در دنیای واقعی زنده می ماند.
🖼️ 
تصویر 1: تجسم تست استرس
توضیحات:یک تصویر صفحه{0}تقسیم شده. در سمت چپ، یکجعبه محفظه ABS(مشکی مات) نشستن در محیط اداری استاندارد. در سمت راست، واضحمسکن پلی کربناتبرخورد با یک توپ فولادی یا قرار گرفتن در نزدیکی یک منبع گرما، کمی می درخشد تا مقاومت در برابر حرارت را نشان دهد.
عنوان: PC در مقابل ABS: تجسم تفاوت در تحمل ضربه و پایداری حرارتی.
تصویر 2: نمودار هزینه-عملکرد
توضیحات:نمودار خطی که «هزینه مواد» را با «عملکرد (تاثیر/گرما)» مقایسه میکند. خط ABS هزینه کم و عملکرد متوسط را نشان می دهد. خط PC هزینه بالا و عملکرد بالا را نشان می دهد. خط آلیاژ PC/ABS در وسط قرار دارد و این شکاف را پر می کند.
عنوان: متعادل کردن بودجه: پیدا کردن نقطه شیرین بین قیمت و دوام برای خودجعبه اتصالیا پروژه مسکن
