Усовершенствование технологии получения изделий из полиамида методом литья под давлением (стр. 6 из 8)

Таким образом, исходный образец в условиях испытания уже находится в состоянии квазихрупкости по отношению к разрушающей трещине, а ХВП должен наблюдаться при более высоких температурах. Этим и объясняется отсутствие ХВП на температурной зависимости прочности при воздействии факторов холодного климата.

2. Прочностные показатели ПА6-211ДС изменяются в большей степени в испытаниях при Т= +20°С, чем при Т - 60°С, т.е. более информативными с точки зрения изучения процесса старения материала оказываются испытания при положительных температурах.

Объяснение данного факта следует из гипотезы об определяющей роли границы раздела волокно-матрица. Полагаем, что в процессе старения материала наиболее значимым процессом, ответственным за изменение механических свойств, является нарушение адгезионной связи волокноматрица. Тогда, учитывая разницу в коэффициентах термического расширения волокна и матрицы (~10 раз), можно говорить о частичном залечивавии поврежденности, за счет обжатия волокна матрицей, в испытаниях при низких температурах.

3. Наиболее труднообъяснимой особенностью старения ПА6-211-ДС является разница в кинетике изменения прочностных показателей образцов при экспонировании на полигоне и в условиях неотапливаемого склада. УФ-часть солнечного излучения, ответственная в основном за образование охрупченного поверхностного слоя не должна иметь определяющее значение. Тогда, на наш взгляд, основным фактором, обуславливающим различие условий старения, является радиационный нагрев поверхности образца. По нашим данным сезонное (лето, весна, осень) превышение температуры образца над температурой окружающего воздуха составляет 20°С. Отсюда следует, что различие в механизмах старения (если их несколько) либо различие в их кинетике должны проявляться по всему объему материала образца (с некоторой поправкой на градиент по температуре и диффузии влаги в образце).

Рис.6. Экспериментальные данные и теоретическая зависимость прочности при разрыве в неотавливаемом складе (а) и а натурных условиях (б).

Известно [25], что термическое расширение - сжатие материала, являясь функцией сил внутри- и межмолекулярного взаимодействия, косвенно характеризует сплошность материала и адгезионную прочность границы раздела волокно - матрица. С другой стороны ориентация материала в процессе изготовления образцов (литые под давлением) также не только обуславливает анизотропию свойств, но и способствует проявлению эффектов сжатия образца из аморфнокристаллического полимера при нагревании [26]. На рис.3 представлены данные термомеханического анализа. Как следует из рис.3, наиболее значимые сравнительные изменения относительных удлинений наблюдаются вдоль оси образца, причем для условий открытой экспозиции (полигон) и складского хранения тенденции противоположны значительное уменьшение и, соответственно, увеличение сокращения образца.

В настоящее время ПА610 не производится в России и странах СНГ. Материал ПА610-Л-Г5 ТУ 6-06-134-90 приобретался в компании ООО «Плафтален» г.Москва с 2000-2006г. Периодически при переработке материала возникали проблемы, такие как:

материал всегда поставлялся с повышенным содержанием влаги, что приводило к увеличению времени сушки с 2-4 часов до 8-10 часов.

гранулы материала отличались по размеру и цвету в пределах одной партии, что свидетельствует о нестабильности процесса изготовления материала.

усадка материла не соответствовала требованиям нормативного документа, что приводило к необходимости оформления отступлений от чертежа на деталь.

уже при слесарной обработке (удаление литника) детали происходило расслоение материала, что приводило к увеличению технологического отхода и увеличению трудоемкости.

Поиском нового поставщика занимался отдел главного металлурга. В 2007г. Был найден новый поставщик материала ПА610-Л-Г5 ТУ 6-06-134-90, который гарантировал стабильность свойств и высокое качество материла. Был открыт паспорт опытных работ, согласно которому материал прошел все испытания положительно и было принято решение о запуске материала в серийное производство (копия паспорта прилагается).

При массовой закупке материала и запуска его в производство было установлено, что ушли от вех выше перечисленных недостатков, кроме расслоения материала не удалось, хотя этот дефект стал проявляться уже при токарной и шлифовальной операции.

Главным инженером было дано указание соответствующей службе заняться поиском нового материала.

В первую очередь, прежде чем начать поиск нового материала, необходимо изучить требования к детали и условия эксплуатации. Конструктор-разработчик изделия при выборе материала исходил из следующих требований:

1.1. данная деталь работает на трение в соприкосновении с деталью «шайба золотника» (материала цинковый сплав ЦАМ – 4-3). Следовательно, материал должен обладать низкой истираемостью и иметь низкий коэффициент трения в паре «пластик-металл»;

деталь работает в среде - природный газ. Следовательно, материал должен быть газонепроницаемым.

1.2. деталь должна хорошо обрабатываться (токарная обработка и прецизионная шлифовальная операция);

температура эксплуатации детали лежит в пределах - (минус 55°С) – (плюс 70° С);

Был произведен литературный обзор материалов, которые бы удовлетворяли выше указанным требованиям.

В результате были выбраны 5 наименований материалов, которые были предложены для изучения серийно-конструкторскому отделу и отделу главного металлурга:

1.1. PPS DIC FZ 3600 (полифенилсульфид стеклонаполненный 60%).

1.2. PPS DIC FZ 6600В2 (полифенилсульфид минерало-стеклонаполненный 60%).

1.3. Гроднамид ПА6-ЛТА ТУ РБ 500048054.007-2002.

1.4. Гроднамид ПА6-ЛТА-СВ5 ТУ РБ 500048054.007-2002.

1.5. Гроднамид ПА6-ЛТА-СВ30 ТУ РБ 500048054.007-2002.

Были открыты паспорта опытных работ (копии прилагаются). Для подтверждения пригодности данного материала было принято решение изготовить деталь, собрать счетчик и провести комплексные испытания согласно нормативного документа на газовый счетчик бытовой (по п.4.18 ТУ 4858-011-0750-8919-95 – воздействие на счетчик цикличного изменения температуры и испытания на надежность).

Цель всех испытаний – выявление воздействия внешних факторов на материал, как изменятся свойства материала (истирание, нестабильность размеров детали, трещины и т.д.) и не приведет ли это к высокой погрешности счетчика.

В результате было установлено, что в процессе испытаний на надежность:

1. произошло истирание материала PPS DIC FZ 3600 в виде черных хлопьев.

2. произошло истирание материала PPS DIC FZ 6600В2 в виде белого порошка.

3. произошло неравномерное истирание материала Гроднамид ПА6-ЛТА ТУ РБ 500048054.007-2002 и Гроднамид ПА6-ЛТА-СВ30 ТУ РБ 500048054.007-2002 с образованием канавки.

4. материал Гроднамид ПА6-ЛТА-СВ5 ТУ РБ 500048054.007-2002 выдержал испытания.

На основании полученных результатов испытаний было принято решение провести опытно-промышленную партию в количестве 1000шт. для налаживания тех.процесса литья и дальнейших дополнительных операций.

В результате было установлено, что:

1.1. материала имеет стабильные свойства (усадку и др.).

1.2. гранулы материала имеют одинаковую форму и размеры (отклонения по размерам в пределах допуска, указанного в нормативном документе).

1.3. содержание влаги не превышает значения, заявленного в ТУ на материал.

1.4. самое главное – удалось уйти от расслоения.

1.5. уменьшилось количество брака (до 0,1%).

1.6. материал имеет более низкую стоимость, что позволило снизить себестоимость счетчика.

1.2. Характеристика исходного сырья

Гроднамид ПА6-ЛТА-СВ5 ТУ РБ 500048054.007-2002 – полимерный композиционный антифрикционный материал, предназначенный для изготовления литьем под давлением различных изделий и деталей конструкционного назначения, работающих в условиях повышенных механических нагрузок в узлах трения с ограниченным количеством смазки или при ее отсутствии.

Гроднамид ПА6-ЛТА представляет собой композиционный материал, состоящий из полиамида 6, содержащего модифицирующую антифрикционную добавку и другие компоненты, придающие материалу улучшенные эксплуатационные свойства и литьевые характеристики, наполненного отрезками стеклянных нитей.

Гроднамид ПА6-ЛТА-СВ5 за счет ввода стекловолокна (5%) характеризуется размерной стабильностью, высокой прочностью и жесткостью, имеет более низкую усадку и более высокую плотность в сравнении с Гроднамидом ПА6-ЛТА.

По физико-механическим показателям ПА6-ЛТА-СВ5 должен соответствовать нормам, указанным в таблице 1.2.1

Таблица 1.2.1

Наименование показателя	ПА6-ЛТА-СВ5
1. внешний вид и цвет	Гранулы серебристо-черного цвета
2. массовая доля гранул размером (2-5)мм, %, не менее	97
массовая доля стеклонаполнителя %	5
3. ударная вязкость по Шарпи на образцах без надреза, кДж/м², не менее	40
4. изгибающее напряжение при максимальной нагрузке, МПА, не менее	140
5. плотность, г/см²	1,23+0,03

Сырье, применяемое для получения ПА6-ЛТА-СВ5, должно соответствовать требованиям действующих технических нормативных правовых актов.

1.3. Описание технологического процесса