Проектирование изделий из инженерных пластиков. Часть 4

Модуль сечения является функцией площади поперечного сечения, независимо от типа используемого материала. Это может быть с использованием таких характеристик, как модуль сечения, момент инерции поперечного сечения относительно нейтральной оси, а также расстояние от нейтральной оси до внешних деталей. Уравнения для плоских элементов основаны на следующих условиях. Перпендикулярные нагрузки применяются к плоским элементам с равномерным поперечным сечением. Отклонение составляет менее половины толщины стенки элемента. Смола является гомогенной и изотропной. Типичной также является круглый плоский элемент, просто поддерживаемый по окружности, в этом случае нагрузка приложена к центру элемента. Чтобы рассчитать максимальное отклонение для круглого плоского элемента, поддерживаемого по окружности, когда нагрузка приложена к центру элемента, нужно использовать такие значения, как максимальный прогиб, коэффициент Пуассона, модуль изгиба, приложенная нагрузка в центре круглого элемента, а также радиус и толщина. Из других типов конструкционных элементов из инженерных пластиков, отметим круглые элементы, просто поддерживаемые по окружности с равномерно распределенной нагрузкой, круглые элементы, закрепленные по окружности с равномерно распределенной нагрузкой, а также прямоугольные элементы с зафиксированными четырьмя ребрами и равномерно распределенной нагрузкой и прямоугольные элементы, все четыре ребра которых просто поддерживаются с равномерной нагрузкой.

Далее поговорим об особых конструкционных элементах, первыми из которых будут пресс-фитинги. Такие сборки широко используются в высокопроизводительных приложениях. Например, пресс-фитинги из PAI используются в гоночных автомобилях, а элементы из PVDF применяются в химической промышленности, в трубопроводах для транспортировки агрессивных химикатов. Втулки для сверления спрессовываются; разъемы без пайки вставляются в печатные платы; совместимые запрессованные разъемы собираются с двухпружинными запрессованными контактами; защитные магнитные датчики с пластмассовыми кожухами, защищающими от ударов, устанавливаются на двери, окна и шкафы с помощью запрессовки; также есть электрические датчики для домашних систем безопасности, которые тоже запрессованы. Максимально допустимые диаметральные помехи между элементами для запрессовки в сборке зависят от геометрии детали, напряжения, модуля упругости элементов, а также коэффициента Пуассона для материалов. Когда элементы изготовлены из одного и того же материала, модули упругости одинаковы, а коэффициент Пуассона одинаков для них, это упрощает уравнение для максимальной диаметральной помехи. Расчет диаметральных помех упрощается, когда один из основных элементов изготовлен из высокомодульного материала.

Изменения температуры во время работы приводят к полному взаимному изменению размеров элементов. Суммарные помехи при данной температуре выше комнатной температуры определяются по уравнениям, где учитывается помеха при заданной температуре, радиус каждого из элементов при заданной температуре, а также сама заданная температура (может измеряться в градусах Цельсия или Фаренгейта, °C или °F). Оптимальное усилие вставки является ценным свойством для прессовой сборки. Оно определяется уравнением, где учитывается усилие вставки, коэффициент трения, глубина стыка, радиус вала,давление поверхности контакта между ступицей и валом, сила отрыва. В некоторых приложениях к прессованной сборке применяют крутящие силы. Переданный крутящий момент рассчитывается по особым формулам. Классическая теория элементов, применяемая к конструкциям с защелкой, использует консольные элементы с выступом на свободном конце. Глубина выступа определяет величину отклонения, которая имеет угол входа a и угол отвода b. Сопрягающая сила является функцией a и b.

Вот предложения по улучшению производительности. Толщина стенки должна быть одинаковой. Круглая геометрическая форма идеально подойдет для подобных элементов. Избегайте сварных швов во внутренней области соединения — это может значительно сократить срок службы элементов из-за ненужного трения при работе. Теперь перейдём к более практической для большинства инженеров теме и поговорим о свойствах инженерных пластиков. Свойства инженерных и других пластиков приведены во многих справочных изданиях, при этом некоторые методы испытаний и спецификации после 2000 года не обновлялись, а значит, сохраняют актуальность и до сих пор. Мы уже рассматривали некоторые стандартные методы испытаний и спецификации по ASTM и ISO, которые относятся к различным пластикам, здесь же рассмотрим некоторые стандарты, относящиеся конкретно к конструкционным термопластам. Медицинские изделия производятся из различных инженерных пластиков, основными из которых являются полифениленсульфон и поликарбонат. Типичные методы испытаний ASTM, используемые в таблицах свойств поставщиков для рынков США, а также ISO, предназначенные для европейского рынка, также будут приведены далее.

Из конкретных значений нам пригодится, например, объемный модуль K, который представляет собой отношение изменения давления / объема сжатия (дробное изменение объема), где K = V (ΔP / ΔV). Для твердых веществ вместо давления используется приложенное напряжение, а K является постоянной величиной для данного материала. Когда происходит адиабатический обмен теплом, мы имеем объемный модуль при постоянной энтропии. Когда объемный модуль определяется при постоянной температуре, мы имеем изотермический объемный модуль. Из основных свойств инженерных пластиков выделим такие, как удельный вес, плотность, предел прочности, предел прочности при изгибе, прочность на сжатие, прочность на сдвиг, сила крутящего момента, модуль упругости при растяжении, модуль упругости при изгибе, модуль сжатия, объемный модуль, модуль сдвига, жесткость (модуль изгиба), хрупкость, процент удлинения, ударная вязкость по Izod, ударопрочность (метод свободно падающего груза), твердость, износостойкость, сопротивление истиранию.

Также важны коэффициент трения, статический (начальный), кинетический (в движении), сопротивление разрыву, сопротивление проколу, коэффициент (линейного) теплового расширения, химическая устойчивость, проницаемость для газов, устойчивость к ультрафиолету, радиационная стойкость, температура прогиба под нагрузкой, точка плавления, температура стеклования, температура непрерывного использования, индекс относительной температуры, температура размягчения по Вика, теплоемкость, удельное сопротивление (объем, поверхность), диэлектрическая проницаемость (в том числе вакуума), диэлектрическая прочность, коэффициент рассеивания, максимальное напряжение до пробоя. В отдельных областях учитываются такие характеристики, как огнестойкость, воспламеняемость, предельный кислородный индекс, светопропускание, показатель преломления, впитывание воды, индекс текучести расплава, скорость течения расплава, прочность расплава, усадка и отношение PVT (давление-объем-температура).