Дефекты при литье пластмасс

Механизм разрушения полимеров

В своей термофлуктуационной теории прочности Журков не придавал большого значения дефектам при литье пластмасс и трещинам в исследуе­мом изделие из пластмассы. Вместе с тем огромная роль трещин в снижении прочности при литье и долговечности полимеров доказана и не вызывает сомнения. Современные теоретические представления о прочно­сти твердых тел учитывают как термофлуктуационный меха­низм разрушения связей, так и роль трещин во время литья.

Исследования зарождения и роста трещин при помощи мик­роскопии показали следующую картину. При приложении на­грузки имеющиеся в изделие из пластмассы трещины начинают постепенно расти, одновременно возникают новые трещины. Далее проис­ходит как рост старых трещин, так и появление новых. Поэтому в детали из пластика имеются трещины самых разных размеров. При дос­тижении трещинами довольно больших размеров новые трещи­ны в образце практически перестают зарождаться. Дальнейший рост трещин приводит к разрушению изделию из пластмассы.

В разрушении образца можно выделить три стадии:

1 — зарождение и рост первичных трещин при литье пластмассы;

2 — стабильный рост трещин;

3 — катастрофическое прорастание трещин через весь объем, ведущий к разрушению.

Новые трещины зарождаются в результате разрушения химических связей под действием флуктуации тепловой энергии при литье. Зарождению трещин способствуют всевозможные дефекты в изделие из пластмассы. В местах дефектов механическая нагрузка распределе­на неравномерно, поэтому создаются механические перенапря­жения. Перенапряжения снижают активационный барьер дест­рукции связей, и последние легче разрушаются. Кроме того, трудно получить бездефектный образец из пластика в исходном образце уже имеются дефекты и микротрещины. Под действием нагруз­ки имеющиеся и возникающие в образце трещины растут. Как уже отмечалось, механическая нагрузка в вершине трещины многократно превышает среднее ее значение в изделие из пластмассы. Чем больше размер трещины, тем выше нагрузка в ее вершине. Следовательно, в вершинах трещин энергия активации разрыва хи­мической связи наиболее низка и там наиболее вероятно ее раз­рушение под действием тепловой энергии  при литье пластмасс. Потому при наличии в детали из пластмассы больших трещин новые трещины практически пере­стают появляться. По мере роста трещины нагрузка в ее верши­не растет. Как только трещина достигает такого размера, при котором энергия активации разрыва химической связи будет равна средней кинетической энергии атомов, то начнется бы­строе прорастание этой трещины через весь образец с его раз­рушением.

Такой механизм разрушения на качественном уровне объяс­няет все известные в настоящее время закономерности разруше­ния полимеров.