Ударная вязкость — один из ключевых критериев при выборе конструкционных пластиков для технических изделий. В промышленности России наибольшее применение в деталях с требованиями по ударной прочности нашли полиацеталь (POM), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) и поликарбонат (PC). В этой статье разбираем сравнение ударной вязкости пластиков POM, ABS, PC с учетом российских стандартов, типовых марок и нюансов обработки.
Ударная вязкость пластиков: определение и нормативы
Ударная вязкость — способность материала сопротивляться разрушению при ударной нагрузке. В РФ основные методы испытаний пластиков на ударную вязкость регламентированы ГОСТ 4647-80 (метод Шарпи) и ГОСТ 19109-73 (метод Изода). Значения обычно выражаются в кДж/м² (или Дж/см²).
- Метод Шарпи: без надреза и с надрезом (ГОСТ 4647-80)
- Метод Изода: с надрезом (ГОСТ 19109-73)
- Температурные условия испытаний — обычно +23°C, но для некоторых пластиков важны пониженные температуры (до –40°C)
Значения ударной вязкости зависят от типа испытания, толщины образца, наличия надреза и температурного режима. Необходимо всегда сравнивать значения, полученные по одной методике.
POM, ABS, PC: краткая характеристика и марки
| Пластик | Распространённые марки РФ (аналог EN/AISI) | ГОСТ/ТУ |
|---|---|---|
| POM (полиацеталь, ацеталь) | ПОМ-С, Полипластик / Delrin (EN: POM, AISI: –) | ГОСТ 15139-69, ТУ 2224-001-88742548-2010 |
| ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) | АБС-40, АБС-ПЛАСТ, Terluran (EN: ABS, AISI: –) | ГОСТ 16338-85, ТУ 2214-001-49380350-2003 |
| PC (поликарбонат) | ПК-2-04, Makrolon, Lexan (EN: PC, AISI: –) | ГОСТ 20437-89, ТУ 2216-001-49511996-2012 |
- POM: высокая механическая прочность, износостойкость, хорошие антифрикционные свойства
- ABS: хорошая ударная вязкость при комнатной температуре, технологичность, стойкость к деформации
- PC: очень высокая ударная вязкость, прозрачность, термостойкость
POM, ABS, PC — сравнение ударной вязкости по ГОСТ и типовые значения
Сравнивать ударную вязкость пластиков корректно по данным испытаний с надрезом (по ГОСТ 4647-80 или ГОСТ 19109-73) при стандартных условиях. Ниже приведены усреднённые значения для распространённых марок (толщина образца 4 мм, +23°C):
| Пластик | Ударная вязкость, кДж/м² (с надрезом) | Ударная вязкость, кДж/м² (без надреза) |
|---|---|---|
| POM | 4–7 | 30–60 |
| ABS | 15–25 | 70–110 |
| PC | 60–90 | >120 (разрушения нет) |
Ударная вязкость PC в 3–10 раз выше, чем у POM и ABS. Однако при отрицательных температурах ABS теряет ударную прочность, а у PC и POM снижение менее выражено.
Технологические нюансы: режимы обработки POM, ABS, PC
Показатель ударной вязкости зависит не только от марки пластика, но и от соблюдения режимов термообработки и переработки. Вот ключевые параметры для экструзии и литья под давлением:
| Пластик | Температура литья, °C | Температура пресс-формы, °C | Скорость охлаждения |
|---|---|---|---|
| POM | 180–220 | 80–110 | Средняя |
| ABS | 200–240 | 60–80 | Средняя |
| PC | 260–320 | 80–120 | Быстрая/Средняя |
- Недостаточная температура пресс-формы ведёт к низкой вязкости и хрупкости
- Перегрев PC и ABS вызывает термическое разложение, ухудшение свойств
- Для POM критична влажность гранулята — возможен гидролиз и потеря прочности
Практические аспекты применения: выбор между POM, ABS, PC
Ударная вязкость — не единственный критерий при выборе пластика. Необходимо учитывать условия эксплуатации, стоимость, возможность вторичной переработки и точность изготовления. Ниже — практические рекомендации:
- Для прозрачных корпусов и изделий с экстремальными ударными нагрузками — PC.
- Для шестерён, втулок, трущихся деталей при умеренных ударах — POM.
- Для бытовых и электронных корпусов, где важна технологичность и цена — ABS.
- Для морозостойких изделий ABS использовать с осторожностью — при –20°C ударная вязкость резко падает.
- Обращайте внимание на допуски: допуски на пластмассовые детали по ГОСТ 24642-81 обычно составляют ±0,1…0,3 мм для размеров до 100 мм.
«На практике большинство поломок из-за ударных нагрузок возникает при несоблюдении температурных режимов или неправильном выборе пластика под рабочий диапазон температур. Экспериментируйте в рамках ГОСТ — и делайте контрольные образцы!»
Чек-лист инженера: сравнение ударной вязкости пластиков POM, ABS, PC
- Определите рабочие температуры эксплуатации изделия
- Сравнивайте ударную вязкость по одной методике испытаний (ГОСТ 4647-80/19109-73)
- Выбирайте пластик не только по ударной вязкости, но и по другим критериям (износ, прозрачность, цена)
- Контролируйте влажность сырья (особенно для POM и PC)
- Проверяйте допуски по ГОСТ 24642-81
- Проводите проверки партии на соответствие заявленным свойствам