在材料选型中,热变形温度(HDT, Heat Deflection Temperature)常被误认为是塑料耐热的“绝对警戒线”。
我们碰到许多工程师,都认为:只要环境温度不超过 HDT 标注的数值,产品就是安全的。
然而,当产品在温度低于HDT的烤箱中发生弯曲、塌陷甚至扭曲时,大家才意识到:HDT并不是材料开始变形的温度!
1 HDT 的本质:一个被定义的温度“临界点”
要明白为什么 HDT 会“骗人”,首先要看它是怎么测出来的。
在测试 HDT 时,先将一根标准试条放在支撑架上,中间施加一定的载荷(通常是 0.45MPa或 1.8Mpa),然后开始匀速升温。当试条受热软化,中点下沉量达到 0.25mm 时,此时的温度被记录为该材料的 HDT。
关键点:
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它衡量的是材料受热后刚性下降到某一程度的温度,而不是材料完全“挺不住”的温度。
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它是一个静态的、短期的评估,不能代表长期耐热性。
2 为什么你的产品“提前报废”?
A. 载荷大小的差异
物性表上通常有两个 HDT 数值,分别对应低载荷(0.45MPa)和高载荷(1.8MPa)。
如果你的产品结构复杂,或者内部有较大的组装应力,那么它实际承受的应力可能远高于测试载荷。在这种情况下,变形会提前发生。
B. 内应力:来自注塑过程的“定时炸弹”
这是最常见的原因。产品在注塑成型时,由于冷却不均或压力过大,内部分子链处于绷紧状态。
当你把产品放进烤箱时,虽然没达到 HDT,但热量提供了足够的能量让分子链“松绑”。这种内应力释放,会导致产品在没有外力的情况下,发生自发性的扭曲和收缩。
C. 结晶度与退火效应
对于半结晶塑料(如 PP、PA、PBT),如果注塑时模温较低,材料结晶不完全。当受热达到一定程度时,材料会发生“二次结晶”。这种微观结构的剧烈变化,往往表现为宏观上的尺寸变形。
3 HDT 与 RTI:谁才是长跑选手?
如果你需要产品在高温下长期工作(如几百小时甚至几年),你更应该参考的是 RTI(相对温度指数,Relative Thermal Index)。
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HDT 是“百米冲刺”,看的是短时间内对热的抵抗力。
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RTI 是“马拉松”,它代表材料在长期高温环境下,物理性能不发生毁灭性下降的最高温度。通常,RTI 会比 HDT 低 20°C 到 50°C。
总结:如何更科学地评估耐热性?
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不要只看最大值: 考虑产品实际受力情况,参考高载荷下的 HDT 数值更保险。
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重视后处理: 对于精密或高温件,通过“退火”工艺提前释放内应力,可以有效防止后续变形。
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区分应用场景: 短时过波峰焊看 HDT,长期工作看 RTI。
💡 选材进阶:如何获取多维耐热数据?
在处理高精度的耐热设计时,单一的 HDT 数值往往会掩盖材料在升温过程中的动态表现。
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动态曲线图表: 部分超级物性表还关联了动态力学分析曲线,可以清晰看到材料模量随温度变化的完整趋势,而不只是 0.25mm 变形时的那个点,从而判断材料在特定温度下是否已经进入了软化区。
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