ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Элементы расчета и проектирования сварных конструкций из "Сварка пластмасс " Несмотря на широкий интерес и признание пластических масс как конструкционных материалов, их внедрение до последнего времени задерживалось ввиду отсутствия проверенных в течение длительного времени технических данных, относящихся к их физическим качествам в эксплуатационных условиях. Большая часть опубликованных данПых о физических свойствах синтетических смол и различных пластмасс основывалась на результатах кратковременных испытаний, а как известно, такие данные не всегда применимы к условиям длительной эксплуатации материалов. При длительном воздействии напряжений, которые относительно невелики по сравнению с сопротивлением разрывному усилию, многие пластмассы постепенно деформируются и в конечном итоге разрушаются. Для того чтобы с уверенностью проектировать конструкцию, необходимо располагать данными о разрывной прочности и данными о ползучести материала (пластической деформации) при всех возможных температурных режимах эксплуатации. [c.129] Конструирование оборудования, в свою очередь, должно быть основано исключительно на проверенных в течение длительного Бремени данных с дополнением их соответствующими данными о запасе прочности. [c.129] У большинства термопластичных материалов в условиях постоянно действующих нагрузок появляется пластическая деформация. Это явление носит название ползучести, а иногда называется также холодной текучестью. Вследствие явления ползучести физикомеханические свойства пластмасс зависят от продолжительности времени действия нагрузок и снижаются в зависимости от длительности их воздействия. [c.129] При проектировании конструкций из пластических масс очень важно иметь данные о влиянии времени, температуры и окружающих условий на механические и диэлектрические свойства поливинилхлорида. Помимо этого необходимо также располагать данными, которые характеризуют зависимость длительной прочности от степени полимеризации, типа и количества компонентов в составе материала. [c.130] На фиг. 76 графически показано кратковременное сопротивление разрыву поливинилхлорида типов I и П в зависимости от температуры. [c.131] На фиг. 77 показана ползучесть непластифицированного поливинилхлорида в случае длительных испытаний при температуре 50°. Хотя нагрузка, равная 175,7 кПсм , и не вызывает значительной ползучести при комнатной температуре, следует отметить, однако, что повышение температуры влечет за собой изменение характера действия напряжения. [c.131] При конструировании узлов и деталей из поливинилхлорида типа I следует избегать такого расположения элементов конструкции, при котором появлялась бы возможность возникновения в материале трещин. Следует также соблюдать предосторожность в отношении перегрузки материала и избегать подгонки элементов путем их сжатия или вдавливания. Следует избегать механического давления на детали и элементы из поливинилхлорида исключением могут быть такие случаи, когда без этого невозможно обойтись. Как уже указывалось, подверженность поливинилхлорида типа II разрушению структуры от царапин или надрезов на поверхностях значительно меньше, чем поливинилхлорида типа I, и поэтому условия проектирования с учетом использования поливинилхлорида типа II могут быть не столь строгими в отношении подверженности материала возникновению надрывов и трещин. [c.132] На фиг. 79 приведены наиболее выгодные формы соединения из поливинилхлорида. [c.132] Справедливость приводимого ниже уравнения, обобщающего полученные данные, была проверена во многих случаях. [c.134] Было установлено, что данное уравнение справедливо для вычисления напряжений текучести до 10%. При выборе для расчета конструкции максимально допустимой нагрузки ее можно определить как нагрузку, которая создает напряжение текучести не более 5% при действии ее на протяжении 100 ООО час. Так например, для полиэтилена при 21 эта величина, рассчитанная с помощью приведенного выше уравнения, будет равна 27,4 кПсм . [c.135] Кривая на фиг. 83 построена на основе теоретических данных и данных, накопленных в течение нескольких лет практического опыта по изготовлению различных конструкций и рабочего оборудования из полиэтилена. Максимально допустимое расчетное напряжение дается как функция рабочей температуры. Это напряжение представляет собой равномерную нагрузку, непрерывно действующую при указанной температуре на протяжении неопределенного периода времени. Максимальная рекомендуемая при эксплуатации конструкции температура равна 60°, однако конструкции из полиэтилена работали в условиях отсутствия нагрузок также и при температурах до 98°. Можно было бы считать, что указанные значения расчетного напряжения невелики по отношению к значениям кратковременного условного предела текучести для большинства обычных видов полиэтилена. Однако следует учитывать, что конструкции, основанные на расчетных данных, установленных упомянутым способом, на протяжении длительного эксплуатационного срока оказались наиболее экономически эффективными. [c.135] Для многих материалов отношение предела выносливости при усталостных напряжениях к пределу текучести остается постоянным как при очень большом количестве опытов, так и в условиях эксплуатации конструкции. Таков же характер соотношения при различных составах полиэтилена, когда это отношение составляет приблизительно одну четверть и является отношением усталости. Когда говорится о пределе выносливости, следует иметь в виду, что то напряжение, которое имеется ввиду, является фактическим напряжением в материале, независимо от того, как был изготовлен этот материал. Это важно ввиду возможного наличия в материале факторов, увеличивающих напряжение таких, как например, углубления, навары, острые углы или царапины, которые могут увеличить концентрацию напряжений и вызвать усталостное разрушение в каком-либо одном месте, хотя по всей детали в целом и не будет отмечаться повышения напряжений, превышающих предел выносливости. Максимальное допустимое расчетное напряжение для полиэтилена в 10,5 кПсмР не превышает предела выносливости на усталость для любых практических целей. [c.136] На фиг. 85 показано влияние процесса старения при температуре 100° на сопротивление полиэтилена растяжению. Как становится ясным из приводимого графика, изменяющаяся величина сопротивления растяжению после 7 час. старения приобретает постоянное значение. [c.137] Обычно покрытия для металлических баков устраиваются с учетом посадки скольжением при требуемой рабочей температуре бака, при этом следует иметь ввиду, что коэффициент расширения полиэтилена приблизительно в девять —- —1————--раз больше, чем стали. В правильно сваренных полиэтиленовых соединениях прочность швов составляет обычно 95% от прочности основного материала. Перед сдачей изделия в эксплуатацию швы должны быть тщательно проверены. [c.138] Ползучесть является также таким фактором, который важно учитывать и при проектировании конструкционных элементов из линейного полиэтилена. На фиг. 86 показаны величины ползучести в процентном отношении при различных постоянных нагрузках и периодах действия нагрузки. [c.138] Ударное сопротивление и другие характеристики различных видов линейного полиэтилена меняются в зависимости от индекса плавления (см. фиг. 87). [c.139] Обычно, чем выше точка плавления синтетической смолы, используемой для изготовления изделий, тем вероятнее ее разрушение в результате образования надрывов и трещин. Для различных видов полиэтилена, используемых при изготовлении изделий, рекомендуется индекс плавления не выше 1,0. [c.139] Одним из важнейших преимуществ линейного полиэтилена при использовании его в условиях пониженных температур является очень низкая температура хрупкости. На фиг. 88 показана зависимость температуры хрупкости линейного полиэтилена от индекса плавления. [c.139] На фиг. 89 показана структурная деформация акриловой смолы при постоянной температуре в зависимости от времени. [c.141] Нейлон также подвергается ползучести, и на фиг. 90 показана величина концентрических критических напряжений при разрушении, зависящая от температуры и времени действия нагрузки. Так например, труба из нейлона, в которой действуют концентрические напряжения в размере 140,6 кГ/см при 51,6°, согласно расчетным данным может работать 20 лет. [c.141] Вернуться к основной статье