Ползучесть термопластов

Термопласты отличаются от других материалов наличием эластичной деформации, т.е. способностью под действием нагрузки изменять в некоторых пределах форму и размеры (медленно, в течение времени); а при снятии нагрузки тоже медленно восстанавливать свои размеры и форму.

Наличие такой деформации обусловлено линейной структурой термопластов (рис. 16.1, а), при которой внутри элементарных звеньев цепи (молекул) действуют химические силы связи, а между отдельными звеньями – силы физической природы. Прочность химических связей значительно превосходит межмолекулярное взаимодействие, и поэтому элементарные звенья линейных полимеров подвижны – могут легко менять свое положение и цепи их могут принимать форму спиралей, клубков, зигзагов. Подвижность цепей и определяет характерные свойства термопластов – способность размягчаться при повышении температуры, проходя стеклообразное, высокоэластичное и вязкотекучее состояния. При охлаждении они постепенно затвердевают, проходя те же состояния.

В стеклообразном состоянии у термопластов преобладает упругая деформация, которая мало зависит от температуры, устанавливается и снимается мгновенно при действии нагрузки.

В вязко-эластичном состоянии, кроме упругой, может быть эластичная и пластическая деформации. Как уже говорилось, эластичная деформация со временем прекращается и после снятия нагрузки исчезает.

Пластическая деформация связана с необратимыми перемещениями молекул. Ее величина зависит от вязкости полимера и времени. После снятия нагрузки она не исчезает.

Таким образом, при любой температуре, при действии нагрузки у линейных полимеров могут наблюдаться все три вида деформаций: упругая, эластичная и пластичная. В зависимости от состояния температуры и величины нагрузки будет преобладать тот или иной вид.

При некоторой постоянной температуре под действием определенного напряжения в деталях из термопластов может возникать явление ползучести – постепенное увеличение размеров во времени, что, конечно, нежелательно При этом, если по условиям эксплуатации имеет место только упругая и эластичная деформация, то через некоторое время изменение размеров прекратится. При наличии всех трех видов деформации изменение размеров будет продолжаться до разрушения.

Итак, в любом состоянии общая деформация;

.

Можно определить каждую из них, анализируя зависимость общей относительной деформации от времени (рис. 16.2) при приложении постоянного напряжения (участок OABD) и после полного разрушения образца (участок DCF).

Рис. 16.2. График зависимости деформации от времени

(для винипласта)

Общая относительная деформация ОF является суммой отрезков ОF₁, FC₁, CD. Отрезок – упругая деформация, т.к. она развивается мгновенно после нагружения и исчезает после снятия нагрузки. Отрезок F₁C₁ – выражает эластичную деформацию и может быть найден следующим образом:

.

* Дендрон (греч.) — дерево.

* Запомните, что в сталях обыкновенного качества цифры показывают не содержание углерода, а группу прочности. Для определения приблизительного содержания углерода группу прочности необходимо умножить на 0,07

* На практике для получения отливок чугунов с требуемой структурой, скорости охлаждения не варьируют, а только учитывают, что малые отливки будут охлаждаться быстрее, чем большие. Для получения конкретной структуры в чугун добавляют примеси, способствующие (Si, C) или препятствующие (Mn, S) процессу графитизации.

* Иногда в литературе встречается иное написание – троостит или трустит (названо по имени ученого – Troost)