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深圳工业设计-工业产品设计必须了解的常用材料

发布时间:2022-06-22 文章来源:

  如果说设计师赋予设计作品以灵魂,那么材料则赋予设计作品以生命。材料的选择是工业设计中非常重要的一环,对材料的认识和掌握是实现产品设计的前提和保证。

  一个成功的产品,在设计过程中必须考虑材料的适用性,需要依据产品的功能和外观的需求选择适当的材料,了解它们的结构与形式,确立其组合方式等。这就要求产品设计师对材料特性、典型用途及成型工艺有一定的了解。

  一、玻璃

  玻璃材质是产品设计当中应用非常广泛的一种材料,它存在于我们的生活的方方面面。从玻璃诞生以来,就被视作“具有魔法般变化的材料”,它可以坚硬如铁,也可以单薄若纸,既能晶莹剔透,又能五彩斑斓,给设计师提供了无限的设计可能性。

  材料特性各向同性:玻璃的分子排列是无规则的,其分子在空间中具有统计上的均匀性。在理想状态下,玻璃的物理、化学性质(如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热率、电导率等)在各方向都是相同的。

  无固定熔点:因为玻璃是混合物,非晶体,所以无固定熔沸点。玻璃由固体转变为液体是一定温度区域(即软化温度范围)内进行的,它与结晶物质不同,没有固定的熔点。玻璃的这一特性使它可用吹、拉、压等多种方法成形。

  组成和性能的可调性:玻璃的性能可随其成分在一定范围内发生连续和逐渐的变化。而晶体则具有固定的成分和确定的性能。这样,我们就可以调节玻璃的成分,使它的性能满足使用的要求。

  二、金属

  金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。按照分子结构,可以将金属分为纯金属和合金两种;按照冶金方法,可以将金属分为黑金属和有色金属。

  材料特性:金属材料有很多物理特性,比如导电性、导热性、硬度大、强度大、密度高、熔点高、有良好的金属光泽等。此外,金属还具备活泼的化学性质,例如大多数金属可与氧气、酸溶液、盐溶液等发生化学反应。一些具有特殊物理性质的金属也需要格外强调,如:熔点极高的钨,导电性良好的铜,延展性好的金、铂,常温下呈液态的汞等。除此之外,合金相对于金属而言,具有更好的耐腐蚀性、硬度,并且强度更大,熔点更低。

  三、塑料

  塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物。它始创于1907年,经过百年的发展,塑料已经渗入到我们生活的方方面面,在现代工业设计中占据非常重要的地位。塑料的主要成分是树脂,辅助成分有增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂。按照加工性能的行为特征可以将塑料分为热塑性和热固性两大类。前者可以重新塑造使用,后者无法重复生产。

  材料特性:塑料的种类很多,每一种都有其特有的性能,但通常来说,此类材料普遍具有以下共同的属性:大多数塑料质轻,化学性稳定,不会锈蚀; 耐冲击性好;具有较好的透明性和耐磨耗性;绝缘性好,导热性低;一般成型性、着色性好,加工成本低;大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;尺寸稳定性差,容易变形;多数塑料耐低温性差,低温下变脆;容易老化;某些塑料易溶于溶剂。

  四、木材

  木材的使用历史悠久,木材资源蓄积量大、分布广,广泛用于建筑、工业、交通、民用、农用等多个领域。常用的木材包括原木和人造板材。原木是指伐倒的树干,经过去枝去皮后按规格锯成一定长度的木料;人造板材是利用木材在加工过程中产生的边角废料,混合其他纤维制作成的板材。

  材料特性:质轻,木材密度通常在0.3~0.8g/cm3之间,强度高,有良好的弹性、韧性。易加工、易连接:木材易于加工,切削性能好,可进行锯、刨、铣、钻、砂磨等加工,可在热作用下弯曲成型,可用胶、钉、榫眼等方法进行结合,易进行着色,涂饰等表面处澳门尼威斯人艺。导电、导热及声音传导性小于钢材,热胀冷缩性能优于钢材; 具有天然的纹理、色泽和装饰性;易解离;具有天然缺陷,易腐蚀、虫蛀等。

  五、陶瓷

  陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷是指用天然硅酸盐矿物,如黏土、长石、石英、高岭土等为主要材料经高温烧制而来的制品,通常包括陶器、炻器和瓷器;特种陶瓷通常认为是采用高度精选的原料,具有能精确控制的化学组成,按照便于控制的制造技术加工的,便于进行结构设计,并具有优异特性的陶瓷。

  材料特性:不同陶瓷之间特征差异比较大,尤其是普通陶瓷与特种陶瓷之间。普通陶瓷的特性:高温烧制,不掉色,不吸水,不变形,易清洗,有些陶瓷可适用于微波炉,对人体无毒无害;机械强度高;耐磨、耐腐蚀性好;热稳定性好;价格低廉;产品环保无污染;脆性大,耐冲击力低,易碎;后加工能力低,产品不易回收利用等。

  特种陶瓷的特性:不同种类的特种陶瓷有不同的特性,例如氧化锆陶瓷具有极佳的强度及断裂韧度;超硬,超耐磨性;化学稳定性极佳;耐高温,可至2400摄氏度;致密;低导热性。氧化硅陶瓷摩擦力比钢低80%;比钢坚硬3倍;比钢轻60%;运转时温度比钢低等等。

  熟知材料的特性与工艺是工业设计师必须具有的素质。在实际工作中,零件材质的选择需要考虑耐磨、耐高温、耐冲击、寿命、光照老化、是否要透明、是否要耐高压、是否要喷油、电镀等二次加工,是否要防震,散热情况、还有零件的成本、加工制造成本、生产装配成本等问题。


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