Контрольная работа: Общие требования к конструкции пластмассового изделия
- вес изделия;
- длину пути течения расплава материала в литьевой форме;
- время цикла изготовления пластмассового изделия;
- жёсткость отформованного изделия;
- величину допусков;
- качество поверхности изделия, наличие коробления и пустот.
Еще на ранних стадиях проектирования важно определить, можно ли получитьтребуемую толщину стенок с использованием выбранного материала. Соотношение между длиной пути течения расплава материала и толщиной стенок оказывает критическое влияние на то, как происходит заполнение расплавом полостей формы в процессе переработки.
При небольшой толщине стенок пластмассового изделия для обеспечения большой длины пути течения расплава материала подходят только полимеры с относительно низкой вязкостью расплава (легкотекучие расплавы).
Показатель жесткости при изгибе для плоского листа материала определяется значением модуля упругости этого материала и моментом инерции поперечного сечения самого листа. При попытках повысить традиционным способом жесткость пластмассовых изделий из аморфно-кристаллических термопластов за счет увеличения толщины их стенок без учета всех возможных последствий такого подхода очень часто могут возникнуть серьезные проблемы. Если же речь идет об изделиях из пластических масс, армированных стекловолокном, то изменение толщины стенок таких изделий будет влиять на ориентацию армирующего стекловолокна. Вблизи стенок формы волокна ориентированы в направлении течения расплава, в то время как в результате турбулентного характера течения расплава в центральной части поперечного сечения стенки изделия волокна оказываются ориентированными случайным образом. Поэтому увеличение толщины стенок в основном приводит к увеличению той зоныпоперечного сечения, в которой стекловолокно ориентировано случайным образом.С другой стороны, ширина зоны, в которой волокна ориентированы в направлениитечения расплава, остается практическибез изменений.
Таким образом, доля этой пограничнойзоны, которая и определяет жёсткостьпластмассового изделия, армированногостекловолокном, уменьшается по отношению к общей толщине стенки. Поэтому показатели прочности, получаемые при испытаниях на стандартных образцах, не могут напрямую распространяться на изделия, у которых толщина стенокотличается от толщины стандартных образцов. Для оценки эксплуатационных характеристик пластмассового изделия крайне важно выбирать его показатели с учетом соображений запаса прочности.Таким образом, непродуманное увеличение толщины стенок изделия приводит кувеличению стоимости материалов и производства, не приводя к ощутимому повышению его жесткости.
Толщина стенок пластикового изделия не только в значительной степени определяет его механические свойства, но и влияет на качествоготового изделия. При разработке пластмассовых изделий важно стремиться кодинаковой толщине стенок. Различия втолщине стенок изделия приводят к различным степеням его усадки, которые, в зависимости от жесткости изделия, могут приводить к его серьезному короблению и кпроблемам с обеспечением точности егоразмеров. Для получения одинаковой толщины стенок в толстостенныхучастках отливки необходимо использовать дорн. Таким образом можноизбежать риска образования пустот иуменьшить остаточные напряжения. Кроме того, это дает возможность свести кминимуму тенденцию к короблению изделия. Наличие в изделии пустот и микропор взначительной степени понижает его механические свойства за счет того, что уменьшается площадь его поперечного сечения,возникают повышенные остаточные напряжения и в некоторых случаях можетиметь место эффект надреза.
Наиболее часто встречаются такие сопряжения стенок пластмассовых изделий: лобовое, угловое, U-образное, Т-образное, вилкообразное, К-образное, Х-образное, К-образное шахматное, крестообразное.
Толщина стенок и днищ пластмассовых изделий имеет очень большое значение, так как оказывает влияние на возникновение внутренних напряжений. Разнотолщинность изделия вызывает неравномерную усадку, являющуюся причиной образования вздутий, трещин и коробления. Значительная толщина стенки вызывает большую по величине усадку, что также приводит к короблению.
Все это вызывается главным образом неравномерным протеканием реакций отверждения и процессов охлаждения изделия, в том числе и после извлечения его из формы.
Толщину стенок изделий из пластмасс назначают, как правило, в зависимости от габаритных размеров и конфигурации, учитывая необходимую механическую прочность и текучесть данного пластика.
Оптимальная толщина изделий из термореактивных пластмасс – от 1 до 4 мм, для малогабаритных изделий – 0,5 мм. Толщина изделий из термопластичных пластиков – от 0,8 до 4 мм, для малогабаритных – 0,4 мм.
Толщину сплошных сечений, за исключением отдельных случаев, не рекомендуется назначать свыше 10 - 12 мм.
Для определения наименьшей допускаемой толщины стенок изделий рекомендуются следующие эмпирические формулы:
- для термореактивных материалов:
S = 2h / [(l – 20) · tga], мм
- для термопластичных материалов:
S = 0,8 √h –2,1, мм
где S – толщина стенки, мм;
h - высота стенки изделия, мм;
L – величина текучести по Рашигу;
а – ударная вязкость пластмассы, кДж/м2 .
Значения L и а приводятся в таблицах. Например, для аминопластов L = 70 – 180, величина а = 6 – 7; для стекловолокнита АГ-4В величина а = 50, АГ-4С величина а = 200; для волокнита L= 40 – 140, а = 9.
Наиболее важным требование при проектировании пластмассовых изделий является обеспечение равнотолщинности стенок и днищ. Если это обеспечить не удается, то допускаемая разнотолщинность не должна превышать следующих отношений: при прессовании – 2:1, при литье реактопластов – 5:1, при литье термопластов – 1,5:1 (максимум 2:1). Переходы от большего сечения к меньшему следует выполнять плавными.
Минимально возможная толщина стенки зависит от способности полимерного материала заполнять форму, то есть от его вязкости, от высоты стенки, от конфигурации изделия, от места подвода литника.