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耐热材料

对于靠近热的零件，重要的不是"耐热"标签而是材料在你的特定设计中的真实行为。

一个零件可能不会融化，但它已经可以：

  • 软化;
  • 弯曲;
  • 在螺钉下蠕变;
  • 改变大小;
  • 失去刚度;
  • 松动紧固件;
  • 移位传感器;
  • 阻止气流。

因此，"融化温度"对于外壳、支架或空气管道来说几乎永远不是主要参数。

什么算作热区

热区不仅仅是加热器所在的地方。

在自制设备中，热区可能包括：

  • 加热器后的气流;
  • 靠近加热器的墙壁;
  • 热敏电阻安装点;
  • 空气管道;
  • 电源上方的区域;
  • 靠近带散热片的 SSR 或 MOSFET 的位置;
  • 完全升温的封闭腔室。

如果一个零件在这样的区域中，材料是选择有余量的，并在真实装配中测试。

工作温度，不是融化

融化已经是问题的后期阶段。

对于打印的零件，更重要的是：

  • 在什么温度它会失去刚度;
  • 是否有负载;
  • 它将工作多少小时;
  • 是否有热气流;
  • 是否有振动;
  • 它是否持有螺钉或夹子;
  • 如果它变形会发生什么。

一个传感器夹持架即使在可见故障之前也可能变得危险。如果传感器远离表面，控制器可能会继续加热，因为它读到错误的温度。

基本选项

一个粗糙的材料等级：

  • PLA - 对于冷原型和远离热的装饰零件。
  • PETG - 温度适中和简单工作零件的基本选项。
  • ABS/ASA - 更好的温暖和机械负载零件，如果你有打印条件。
  • PA/尼龙 - 坚韧的技术材料，但高度依赖湿度和打印条件。
  • PC/聚碳酸酯 - 更耐热和坚固的材料，但很难打印。
  • 具有碳或玻璃填充料的复合材料 - 可以更刚硬和稳定，但需要合适的喷嘴和属性理解。
  • 金属、玻璃纤维、陶瓷或现成的耐热零件 - 塑料不再合适的地方。

这不是一个"更好-更差"的排名。这是一个具有不同复杂性、成本和风险的选项列表。

PETG

PETG 对于温度适中区域的许多零件工作：

  • 电子产品盖;
  • 风扇支架;
  • 远离加热器的温度传感器夹持架;
  • 温度适中气流的空气管道;
  • 不承载关键安全的外壳元素。

但 PETG 可以在负载下软化和蠕变。如果一个零件持有加热器、电源端子或安全传感器，PETG 必须非常谨慎地使用。

ABS 和 ASA

ABS 和 ASA 通常在比 PETG 的热区中更好地工作。

它们被考虑用于：

  • 腔室外壳;
  • 空气管道;
  • 温暖环境中的支架;
  • 技术零件;
  • 必须保留形状更长的零件。

但它们有一个价格：

  • 更难打印;
  • 变形;
  • 气味;
  • 潜在有害烟雾;
  • 优先在封闭腔室中打印;
  • 需要通风。

ASA 通常对于 UV 抵抗和耐久性很重要的零件是首选。ABS 可以更便宜和更可用。

PA / 尼龙

PA 或尼龙用于具有机械负载的技术零件。

优点：

  • 高抗冲击韧性;
  • 良好的磨损抵抗;
  • 低摩擦;
  • 良好的机械韧性;
  • 一些变体具有良好的温度抵抗。

缺点：

  • 吸收水分强烈;
  • 需要干燥;
  • 可能弯曲;
  • 很难打印;
  • 需要正确的表面和条件。

湿尼龙打印不好：气泡、嘶鸣、表面不好、强度弱。对于一个简单的外壳盖，尼龙通常是过度的。

PC / 聚碳酸酯

当你需要高强度和温度抵抗时，聚碳酸酯被考虑。

优点：

  • 高抗冲击强度;
  • 高温度抵抗;
  • 良好的刚度;
  • 适合功能性零件。

缺点：

  • 很难打印;
  • 高喷嘴和床温度;
  • 容易弯曲;
  • 需要稳定的温暖环境;
  • 不是每个打印机都合适。

PC 不是一个"初学者"材料。如果打印不稳定，一个零件可以看起来正常但具有差的层间强度。

复合材料

复合灯丝包含填充料：碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉或其他材料。

它们可以提供：

  • 更大的刚度;
  • 更少的变形;
  • 更好的尺寸稳定性;
  • 好的技术表面。

但它们不能使基础塑料神奇地不可燃或完全耐热。

重要的：

  • 碳填充料磨损黄铜喷嘴;
  • 需要硬化或合适的喷嘴;
  • 复合材料可能更易碎;
  • 属性取决于特定材料，而不仅仅是名字中的字母 CF。

当塑料不工作时

对于某些位置，正确的材料不是打印塑料。

更好地考虑金属、玻璃纤维、陶瓷或现成的工业零件用于：

  • 加热器支架;
  • 直接热区;
  • 与电源端子的接触;
  • 主电源线安装;
  • 110-230V AC 和用户之间的机械屏障;
  • 零件变形可能导致火灾或电击的地方。

打印的零件可以保持外壳形状，但不应该是保护设备安全的唯一东西。

如何选择材料

在选择材料之前，回答：

  1. 安装位置的最高温度是多少？
  2. 零件在这个温度下工作多长时间？
  3. 是否有机械负载？
  4. 是否有螺钉、夹子或恒定压缩？
  5. 附近是否有加热器、SSR、MOSFET、电源或 110-230V AC？
  6. 如果零件变形会发生什么？
  7. 你能用金属或现成的支架替换塑料吗？

如果故障后果是严重的，你不想要"最方便的塑料"而是有余量和独立保护的设计。

常见错误

  • 只看融化温度;
  • 认为 PETG 在任何加热器附近都安全;
  • 在封闭热腔室中使用 PLA;
  • 在没有合适打印机的情况下打印 PC/尼龙并获得弱零件;
  • 仅为酷 CF 标记选择复合材料;
  • 将塑料零件放在电源端子旁边;
  • 长期加热后不检查零件;
  • 忘记螺钉负载和材料蠕变;
  • 不考虑到封闭外壳完全升温的事实。

关键要点

  • 工作温度比融化温度更重要。
  • 一个零件在可见融化之前可能变得危险。
  • PETG 是温度适中区域的基本选项，不是通用热保护。
  • ABS/ASA 更好地处理热但需要打印条件和通风。
  • 尼龙和 PC 是有经验的用户和合适设备的技术材料。
  • 在热和承载位置，金属或现成的耐热支架通常更好。

参考资料