Процесс смыкания формы для литья пластмасс обычно происходит в две стадии. Первая стадия — перемещение, при которой форма для литья пластмасс открывается или закрывается. Она обычно протекает с относительно высокой скоростью, но при небольшом усилии. Вторая стадия — выдержка; здесь практически нет движения, но обычно требуются значительные усилия. На этой стадии расплав полимерного материала впрыскивается в закрытую форму для литья пластика под значительным давлением. После охлаждения пластикового изделия (отверждения) снова наступает стадия перемещения, форма для литья пластмассы открывается и изделие извлекается.
Поскольку различные элементы узла смыкания испытывают высокие циклические нагрузки, одной из основных причин его отказа является усталость металла. По этой причине в следующем разделе приведен обзор основных аспектов, связанных с этой проблемой.
Почему специалист по
переработке пластмасс должен знать об усталости металла? Ответ заключается в
том, что формы для литья и механизмы, используемые при переработке пластмасс,
подвергаются циклически повторяющимся нагрузкам. В литье пластмасс под давлением в
производственных условиях формы для литья и механизмы могут выполнять миллионы циклов.
Усталость металла как раз и возникает вследствие цикличности нагрузок.
Рис. Форма для литья
Именно поэтому специалисты по металлам должны принимать участие в конструировании литьевых машин. Если машина имеет неудачную конструкцию, ее отказ неминуем. Коварство усталости металла формы для литья состоит в том, что долгое время отказов может и не происходить, следовательно, конструктивный недостаток так и останется невыявленным. За это время будут произведены и проданы сотни и даже тысячи конструктивно пепроработанных машин, и исправление конструктивных недоработок станет весьма дорогостоящим.
Специалисту важно знать, что усталостный отказ может вызвать и эксплуатация оборудования при нагрузках, превышающих допустимые значения. Если технолог неквалифицированно модифицирует оборудование, возможно появление концентратора напряжений в форме для литья, что опять же приведет к усталостному отказу.
Усталость металлов изучается уже более 150 лет. Первыми объектами для пристального изучения стали артиллерийские пушки, которые неожиданно взрывались после сотни успешных выстрелов. Фрагменты разрушившихся пушек имели признаки «кристаллизации», что и позволило первым исследователям считать разрушение следствием того, что структура металла со временем изменялась. Наиболее интенсивные и значительные исследования усталости металла проводились специалистами железнодорожной промышленности. В середине XIX века, когда железнодорожный транспорт быстро развивался и железные дороги интенсивно строились по всему миру, большинство катастроф было следствием разрушения осей колесных пар — также следствие этого явления. Август Вохлер, главный инженер но локомотивостроению Императорской Нижне-Сплезской железной дороги в Германии, стал одним из наиболее известных исследователей своего времени, и его работы привели к созданию концепции предела выносливости конструкций. В 1903 г. была опубликована классическая статья Эвннга и Хамфри «Разрушение металлов под действием повторяющейся переменной нагрузки». В 1923 г. Джеикинс установил зависимость между воздействием циклических деформаций и механическим разрушением механизмов, а его ученик, Гриффит написал работу по механике разрушения. В 1927 г. Мур и Коммерс опубликовали книгу «Усталость металлов и форма для литья». Вскоре после этого, был организован комитет ASTM по исследованиям усталости. В этот же период времени сформировался и комитет SAE* но оценке усталости и конструированию с ее учетом. В 1930-1940 гг. большая часть исследований была сконцентрирована на влиянии различных факторов, определяющих предел выносливости формы для литья пластика. В 1950-х гг. Коффнн и Мансон изучали эффекты накопленных повреждений при варьировании амплитуды шнрузок от цикла к циклу. В 1960-х гг. Ирвин, Парис и др. разработали теорию механизма разрушения как средства для решения практических задач, и эти две области исследований стали объединяться. В 1970 гг. оба метода сформировались в полноценные инженерные дисциплины. Начиная с этого времени предпринимаются постоянные попытки передать знание от специалистов-теоретиков конструкторам и инженерам.
12-09-2022
03-03-2021
02-03-2021
17-02-2021
06-04-2020