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在有負載溫升的應用環(huán)境下，保持塑料的功能，是評估塑料注塑功能件在應用中的可靠性非常重要的一項，塑膠齒輪傳動在不少的情況下，需要考慮到和關注這一點。在這時候，我們大多會去參考材料物性表上的熱變形溫度，覺得熱變形溫度高，這款耐磨材料在有溫升的負載傳動中就一定好。

但是，熱變形溫度只是評價塑料在熱環(huán)境中的性能表現的其中一項指標，但遠遠不夠勾勒塑料在應用中真實耐熱性能的全貌，尤其是在塑膠齒輪傳動中。

我們先來看一下熱變形溫度是什么：它是怎么測試出來的？熱變形溫度代表什么？

熱變形溫度是表征塑料材料在有溫升且受壓力下，抵抗形變的一種能力，但熱變形溫度是用來表征塑料的短期耐熱性，這種短期性不是幾天，也不是幾小時，而是幾分鐘，是的，就是在幾分鐘內抵抗負載下的注塑功能件的某一溫度下的抗形變能力。這在實際的齒輪傳動中，這種“短期性”的抗負載溫升，如果作為唯一的依據來預測，失效的概率會不低，因為有負載溫升的齒輪傳動的臺架試驗，做幾天或幾周都很常見。

那為什么說熱變形溫度是用來表征塑料的短期耐熱性呢？我們需要來看下熱變形溫度的測試方法：

熱變形溫度的測試是將標準的試驗樣條在一定壓力及一定加溫速度下，彎曲到一定程度時的溫度，具體而言，就是將標準塑料樣條（127×13×3mm）的中心，置放在455kPa或1820kPa負載下，并以2℃/min條件升溫直到變形量為0.25mm時的溫度。

ISO標準、ASTM標準和GB國標，都基于以上的測試方法，從這里大家可以清晰的看到，熱變形溫度是用來表征塑料的短期耐熱性的。（這種短期是以分鐘來計算的）

塑膠齒輪傳動，在評估有負載溫升場景下的傳動可靠性時，我們比較習慣參考熱變形溫度，但實際與預想常不相同，因為你沒看到另一點。

這里指的另一點就是：塑料的耐熱蠕變性

在理解塑料的耐熱蠕變性之前，我們不妨先來了解塑料的耐蠕變性。

工程塑料的蠕變性是什么？當塑料在外力或負載的長時間作用下，會產生塑性形變，當外力或負載撤掉后，塑性形變將成為一種回不去的變形。

那么，您可能會問，塑料在很多場景下不是會復原，自己回到原來的形狀嗎？這里有必要跟大家解釋一下：塑性變形與彈性變形的區(qū)別。

彈性變形是指材料在外力作用下所發(fā)生的變形，在外力取掉后，變形就消失，而恢復到原來的形狀與尺寸的那種變形。比如我們常見的有彈簧用力去拉，彈簧就會伸長，形狀也產生變化，這時就產生變形，如果放松，彈簧就恢復原來的形狀與大小，這種變形就是彈性變形。

塑性變形：材料在受外力作用下所引起的變形，在外力取掉后，不能恢復到原來的形狀及尺寸，仍有一部分殘余變形，這種變形稱為塑性變形。彈性變形為可以恢復的變形，塑性變形為不可恢復的變形。

塑料的耐熱蠕變性就是塑料在長期的溫升和負載情況下，抗形變和保持功能的能力。

在高負載和大幅溫升同時發(fā)生、并且長時間持續(xù)發(fā)生的齒輪傳動應用場景中，我們在過去進行材料性能試驗中，遇到過不少專業(yè)的齒輪傳動設計工程師、模具專家和注塑老師，他們有些在行星齒輪傳動、平行軸齒輪傳動的設計與制造上已非常專業(yè)，經驗也極其豐富，但是有時還是會在蝸輪蝸桿減速齒輪箱上遇到困惑和傷腦筋：塑料蝸輪或者斜齒輪耐磨耐疲勞壽命到了一定程度，就很難再提高，而應用時又有這方面的需要；蝸輪蝸桿傳動的鎖止和剎車還是不理想；配置減速齒輪箱的裝置在連續(xù)使用一小段時間后，必須做幾分鐘的停頓散熱后，才能再使用，不然會大大減少蝸輪蝸桿減速齒輪箱的使用壽命......

因此，蠕變試驗通常是在某個較高溫度下對試樣施加恒定載荷（或恒定真應力），觀察記錄蠕變應變隨時間的變化情況。工程應用中我們通常使用恒定載荷，也就是恒定工程應力來加載；但如果想要研究內在機理問題，通常要使用恒定真應力來作為加載方式。

某軟質塑料的標稱蠕變應變曲線圖

塑料蠕變試驗相關標準：

ISO 899-1 蠕變行為的測定 - 第 1 部分：拉伸蠕變

ISO 899-2 蠕變行為的測定 - 第 2 部分：三點加載的彎曲蠕變

ASTM D2990塑料拉伸、壓縮和彎曲蠕變和蠕變破裂的標準測試方法

ISO 16770塑料 - 聚乙烯環(huán)境應力開裂 (ESC) 的測定 - 全缺口蠕變試驗 (FNCT)

ISO 3384-1硫化或熱塑性橡膠 – 壓縮應力松弛的測定

蠕變試驗確定了哪些特征值？

拉伸蠕變應變、標稱拉伸蠕變應變、拉伸蠕變模量、標稱拉伸蠕變模量、破斷時間、等時應力-應變曲線、蠕變恢復等。

需要提前明確哪些條件？

進行蠕變性能測試，需明確三個條件：溫度、載荷、時間。溫度應與狀態(tài)調節(jié)相同的環(huán)境下進行試驗，試驗時間內溫度偏差在±2℃；載荷應與材料的預期應用相當，規(guī)定初始應變可通過模量進行換算得出初始載荷；時間無規(guī)定，準確至±2s內，通常在1000h內。