Общие требования к конструкции пластмассового изделия (стр. 2 из 6)

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.

Минимальная рекомендуемая толщина стенки изделий из термопластов составляет: для полиэтилена – 0,5; полистирола - 0,75; полиамида – 0,7; поликарбоната – 1,2; полиметилметакрилата – 0,7; этрола – 0,7 мм.

Увеличение толщины стенки более 4 мм резко снижает ударную вязкость изделия, увеличивает внутренние напряжения и склонность к растрескиванию. В связи с этим для увеличения прочности изделия следует прибегать к специальным конструктивным приемам, изменять конфигурацию изделия, вводить арматуру, ребра жесткости и другие усиливающие элементы.

Для газонаполненных изделий минимальная толщина стенки составляет 5 мм, а рекомендуемая – 6 – 15 мм.

Для изделий сложной конфигурации толщина стенки вблизи литника должна быть несколько большей, чем в остальных местах. Это обеспечит надежную подпитку по всему изделию и исключит образование усадочных раковин и утяжин, которые неизбежны при расположении толстостенных сечений за тонкостенными.

Днища изделий могут плоскими, иметь постоянную толщину и т.п. Для частично кристаллизующихся пластмасс при отливке в центр днища рекомендуется плавное утолщение к центру приблизительно на 20 %.

3.2Технологические уклоны

Технологические уклоны назначают при изготовлении изделий из пластмасс методом прессования или литья под давлением. Они необходимы для обеспечения беспрепятственного удаления изделий из пресс-формы и облегчения скольжения расплавленного материала в процессе ее заполнения.

Технологические уклоны необходимо предусматривать на внешней и внутренней поверхности изделий, ребрах, отверстиях, пазах в направлении разъема оформляющих элементов формы. Технологические уклоны внутренних поверхностей изделий и отверстий должны быть больше уклонов наружных поверхностей, так как при раскрытии формы внутренние поверхности за счет усадки обжимают оформляющие элементы, а наружные, наоборот, отходят от стенок формы и меньше препятствуют удалению отливки. Уклон существенно снижает точность элементов изделия. Полная погрешность размера Δ_п, которая связана с допуском размера, складывается из технологической погрешности Δ_т, возникающей при изготовлении изделия и его охлаждении до нормальной температуры, и погрешности на технологические уклоны:

Δ_п = Δ_т + Δ_ук,

Погрешность от уклона, в свою очередь, Δ_ук = 2·H ·tgα, где Н – высота рассматриваемого элемента изделия; α – угол уклона. При проектировании пластмассовых изделий рекомендуются следующие уклоны:

Наружные поверхности – 15´; 30´; 1º

Внутренние поверхности – 30´; 1º; 2º

Отверстия глубиной до 1,5 d – 15´; 30´; 45´

Ребра жесткости, выступы – 2º; 3º; 5º; 10º; 15º

Минимальное допустимое значение технологического уклона для изделий из полистирола, этрола, аминопластов составляет 15´ и 30´, а для изделий из полиэтилена 30´ и 1º на наружных и внутренних поверхностях соответственно. В некоторых случаях технологические уклоны могут иметь и конструктивное значение.

Технологические уклоны можно не назначать на:

1.плоские монолитные изделия толщиной 6 – 10 мм;

2.тонкостенные изделия высотой до 15 мм;

3.наружные поверхности полых изделий высотой до 30 мм;

4.элементы изделия, имеющего конструктивные уклоны (изделия, имеющие конусные или сферические поверхности);

5.элементы пластмассового изделия, сопрягающиеся с другими по стандартным посадкам.

3.3Резьба в изделиях из пластмасс

Среди многообразия пластмассовых изделий большую группу составляют изделия с наружной или внутренней резьбой. Резьбу получают как в процессе формования, так и нарезанием механическим способом.

Для пластмассовых изделий следует назначать метрическую резьбу, так как она обладает наибольшей прочностью. Допускается также применение прямоугольной, трапецеидальной, упорной и круглой резьб.

При проектировании резьбы в пластмассовом изделии следует руководствоваться следующими рекомендациями:

1.для волокнистых материалов не рекомендуется применять резьбы диаметром менее 4 мм, для других материалов – резьбы диаметром менее 3 мм;

2.не допускается применять резьбы с мелким шагом при диаметре менее 4 мм;

3.для термореактивных материалов с порошкообразным наполнителем максимальная прочность резьбы обеспечивается при шаге 1,5 мм, который и следует применять для несущих деталей. При более крупном шаге резьба выкрашивается, а при шаге менее 1,5 мм элементы резьбы переобогащаются связующим, что снижает прочность на срез. Особо крупную резьбу следует назначать при малых диаметрах отверстий;

4.для термопластичных материалов из условия прочности следует назначать оптимальный шаг резьбы 2 – 3 мм. При меньшем шаге может произойти соскальзывание витков в сопряжении даже в случае сравнительно небольших нагрузок;