Главная »Формы для литья из пластмасс

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.