可搬移式箱体一般被用于储运重要的电子设备和仪器设施,需要满足易于运输携带和应急机动部署的基本要求,与此同时,箱体的材质对振动、冲击、沙尘、雨水、暴晒和霉菌等恶劣环境需要具备一定的防御能力。理想的可搬移箱体应表现出集成度高、质量轻、耐温差、耐腐蚀、耐跌摔、可堆叠、便于搬运等特点。

      目前,国外的可搬移设备箱较多采用聚乙烯注塑成型或者聚丙烯材料,国内应用较多的是铝合金或塑料材质,而我们无锡智上新材应许多高端客户要求推出了碳纤维材质的设备箱体。作为可搬移式的箱体,到底哪一种材质才是质量小、防护性能又高的呢?下文就针对相同尺寸的铝合金、碳纤维、尼龙PA11、ABC塑料和PP塑料材质箱体对其进行性能比较。

      在标准大气压力环境下对这几种不同材质的可移动箱体进行常规的性能测试,发现它们的力学性能都能满足可搬移箱体的基本防护性要求,但是在低温、冲击和腐蚀环境下,不同材质的可移动箱体表现不同:

不同材质箱体在低温环境下的表现:

      低温环境对各材质的特性有显著影响,因为抗拉强度和抗弯强度随温度的降低而增大,冲击韧度和伸长率随温度降低而减小,结果导致材料变硬、变脆,且韧度降低。

      将相同尺寸的铝合金、碳纤维、尼龙PA11、ABS塑料和PP塑料样品置于试验箱中,在不同温度下分别测定各材质特性,用于分析低温对各材质性能的影响。在低温试验结束时发现,铝合金和碳纤维材质受温度影响较小,而尼龙PA11在-45℃,ABS塑料在-25℃,PP塑料在-5℃时,先后都出现了脆化和易碎现象。

不同材质箱体在破坏试验下的表现:

      使用外形尺寸相同的铝合金、碳纤维、尼龙PA11、ABS塑料和PP塑料材质样品,使其经受加速度为150m/s2,脉冲宽度为11ms的冲击试验,3个轴向各进行3次,并按照相同高度进行跌落试验。在经受冲击振动试验和跌落试验后,碳纤维和PP塑料材质的箱体保持完好,在常规性能检测中保持了原有的强度。而铝合金材质的箱体发生了明显形变,尼龙PA11和ABS塑料都出现了轻微裂纹,强度只有试验前的50%。从力学试验可以看出,碳纤维材质的抗振动、抗冲击性能较好,其他材质只能通过增加厚度来提高自身的抗振动和抗冲击能力。

不同材质箱体在腐蚀环境下的表现:

      将铝合金、碳纤维、尼龙PA11、ABS塑料和PP塑料材质的可移动箱体样品分别置于积水、盐雾和霉菌环境下。对各材质的耐水、盐雾和霉菌性能进行对比发现,非金属材质更容易经受复杂化学环境,抗霉菌性能高,吸水率低,在潮湿环境下尺寸变化小;铝合金材质因为经过了电镀和钝化等防护处理,在盐雾和霉菌环境下也能保持基本的性能。

      许多设备需要在较为恶劣的环境下工作,有时设备箱体必须暴露于室外,强烈的紫外线照射、雨雪、尘暴、极大的温差变化等都会直接影响到箱体的物理性能,有可能加速箱体材质的老化。通过长达一年的曝晒实验发现,碳纤维和铝合金材质外观整体没有明显变化,但是尼龙PA11和ABS塑料材质的箱体却出现了显著的变化,不仅色泽改变,而且在韧度和刚度上也明显受到了破坏性的伤害,遇到外力就比较容易损坏。

不同材质箱体的综合性能比较:

      从以上的实验结果看,相比于铝合金和碳纤维材质,尼龙PA11、ABS塑料和PP塑料这三种材质用于可移动箱体时缺陷还是比较明显的。总的说来,进行可搬移箱体的材质选择时,在保证防护性能的前提下,应优先选用强度高和质量轻的材质。

      从加工工艺的角度说,铝合金材质虽然容易加工,在电镀和钝化后对各种消极环境因素也有较强的抵御能力,但是一旦箱体的尺寸和箱壁的厚度较大时,箱体的重量不可避免地就会增加很多,对于野外作业或者需要经常搬运的仪器设备来说,这是一大弱势。

      碳纤维复合材料可移动箱体的制作成本比铝合金材质的要高不少,但是这种材质在各种恶劣环境下都能表现出良好的综合性能,最关键的是它在减重方面的优势,以我们无锡智上新材为客户制作的一款设备用碳纤维箱体为例,其在满足刚度和强度的要求下,同等尺寸和功能的碳纤维设备箱比铝合金设备箱减重29%,整个减少了6KG,这对于对重量要求较高的搭载设备携行式通讯设备、高端的车载信息系统以及搬移式高精密仪器设备来说意义重大。

(版权所有,转载时请务必保持内容的完整性并标明文章出处。)