Мэдээ

01 Нөлөөллийн гүйцэтгэлийн мөн чанар

Олон хүмүүс "цохилтод тэсвэртэй" гэдгийг сонсоод тэр даруй "хатуу байдал" гэж боддог. Гэхдээ хатуужил гэж юу вэ? Энгийнээр хэлбэл, тухайн материал нөлөөлсөн үед энергийг үр дүнтэй сарниулж чадах эсэх.

Хэрэв энергийг жигд тарааж чадвал материал нь "хатуу"; хэрэв энерги нь нэг цэгт төвлөрсөн бол энэ нь "хэврэг" болно.

Тэгэхээр полимерууд энергийг хэрхэн тараадаг вэ? Үндсэндээ гурван замаар дамждаг:

• Гинжний сегментийн хөдөлгөөн: Гадны хүч үйлчлэх үед молекулын гинж нь дотоод эргэлт, гулзайлтын болон гулсалтын үед энергийг сарниулдаг. Молекулын гинж нь "бултах", гулзайлгах, гулсах боломжтой;

• Бичил талбайн хэв гажилт: Каучуктай адил резинэн хэсгүүд нь цохилтын энергийг шингээж, матрицын хагарлыг өдөөдөг. Дотоод фазын бүтэц нь хэв гажилд орж, дараа нь сэргэж болно; 

• Хагарлын хазайлт ба энерги шингээх механизм: Материалын дотоод бүтэц (фазын интерфэйс ба дүүргэгч гэх мэт) нь хагарлын тархалтын замыг мушгиа болгож, хугарлыг удаашруулдаг. Энгийнээр хэлбэл, хагарал нь шулуун шугамаар урсдаггүй, харин дотоод бүтцээр эвдэрч, хазайж, идэвхгүй саармагжуулдаг.

Цохилтын хүч гэдэг нь үнэндээ "эвдрэлийг тэсвэрлэх хүч" биш, харин "эрчим хүчийг дахин чиглүүлэх замаар сарниулах чадвар" гэдгийг та харж байна.

Энэ нь бас нийтлэг үзэгдлийг тайлбарлаж байна: зарим материал нь гайхалтай өндөр суналтын бат бэхтэй бөгөөд цохилтод амархан хагардаг; жишээлбэл, PS, PMMA, PLA зэрэг инженерийн хуванцарууд.

Бусад материал нь дунд зэргийн хүч чадалтай боловч нөлөөллийг тэсвэрлэх чадвартай. Учир нь эхнийх нь "эрч хүчийг сарниулах" газаргүй байхад нөгөөх нь "эрч хүчийг сарниулах" газаргүй. Жишээ нь ТХГН-ийн хуудас, саваа,PP, болон ABS материал.

Микроскопийн үүднээс авч үзвэл гадны хүчин агшин зуурт цохилт өгөх үед систем нь маш өндөр ачаалалтай байдаг тул молекулууд хүртэл цаг хугацаанд нь "харилцаа" үзүүлэх боломжгүй байдаг.

Энэ үед металлууд гулсах замаар энергийг тарааж, керамик нь хагарлаар энерги ялгаруулдаг бол полимерууд нь гинжин хэлхээний хөдөлгөөн, динамик устөрөгчийн холбоо тасрах, талст ба аморф бүсүүдийн зохицуулалттай хэв гажилт зэргээр нөлөөллийг шингээдэг.

Хэрэв молекулын гинж нь байрлалаа тохируулах, цаг тухайд нь өөрчлөх, эрчим хүчийг үр дүнтэй хуваарилахад хангалттай хөдөлгөөнтэй байвал нөлөөллийн гүйцэтгэл сайн байна. Эсрэгээр, хэрэв систем хэтэрхий хатуу байвал - гинжин хэлхээний хөдөлгөөн хязгаарлагдмал, талстжилт хэт өндөр, шил шилжилтийн температур хэт өндөр байвал гадны хүч ирэх үед бүх энерги нэг цэг дээр төвлөрч, хагарал шууд тархдаг.

Тиймээс нөлөөллийн гүйцэтгэлийн мөн чанар нь "хатуулаг" эсвэл "хүч чадал" биш, харин материалын эрчим хүчийг маш богино хугацаанд дахин хуваарилах, тараах чадвар юм.

 

02 Notched vs Unnotched: Нэг туршилт биш, харин хоёр бүтэлгүйтлийн механизм

Бидний ихэвчлэн ярьдаг "нөлөөллийн хүч" нь үнэндээ хоёр төрөлтэй: 

• Тэмдэглэгдээгүй нөлөөлөл: Материалын "эрчим хүчний ерөнхий чадавхийг" шалгана; 

• Ховилтой цохилт: "Хагарлын үзүүрийн эсэргүүцлийг" шалгана.

Үл мэдэгдэх нөлөөлөл нь материалын нөлөөллийн энергийг шингээх, тараах ерөнхий чадварыг хэмждэг. Энэ нь материалд хүч үйлчлэхээс эхлээд хугарал хүртэл молекулын гинжин гулсалт, талст уналт, резин фазын деформаци зэргээр энерги шингээж чадах эсэхийг хэмждэг. Иймээс өндөр оноогүй нөлөөллийн оноо нь эрчим хүчний сайн тархалттай уян хатан, нийцтэй системийг илтгэдэг.

Ховилтой цохилтын туршилт нь стрессийн концентрацийн нөхцөлд материалын хагарлын тархалтыг эсэргүүцэх чадварыг хэмждэг. Та үүнийг "системийн хагарлын тархалтыг тэсвэрлэх чадвар" гэж ойлгож болно. Хэрэв молекул хоорондын харилцан үйлчлэл хүчтэй, гинжний сегментүүд хурдан өөрчлөгддөг бол хагарлын тархалтыг удаашруулж эсвэл "идэвхгүй" болгоно.

Тиймээс өндөр ховилын цохилтод тэсвэртэй материалууд нь ихэвчлэн поликарбонат дахь эфирийн холболтын хоорондох устөрөгчийн холбоо, эсвэл резинэн бэхэлгээний систем дэх гадаргуугийн холболт, үрчлээ гэх мэт хүчтэй харилцан үйлчлэл эсвэл энергийг тараах механизмтай байдаг. 

Тийм ч учраас зарим материалууд (PP, PA, ABS, PC гэх мэт) цохилтын туршилтыг сайн хийдэг ч ховилын нөлөөллийн эсэргүүцэл мэдэгдэхүйц буурч байгаа нь тэдгээрийн микроскопийн энергийг тараах механизм нь стрессийн концентрацийн нөхцөлд үр дүнтэй ажиллахгүй байгааг харуулж байна.

 

03 Зарим материал яагаад цохилтод тэсвэртэй байдаг вэ?

Үүнийг ойлгохын тулд молекулын түвшинг харах хэрэгтэй. Полимер материалын нөлөөллийн эсэргүүцлийг гурван үндсэн хүчин зүйлээр хангадаг.

1. Гинжний сегментүүд нь эрх чөлөөний зэрэгтэй:

Жишээлбэл, PE-д (UHMWPE, HDPE), TPU болон зарим уян хатан компьютерууд, гинжин сегментүүд нөлөөллийн дор конформацийн өөрчлөлтөөр энергийг тарааж чаддаг. Энэ нь үндсэндээ химийн холбоог сунгах, гулзайлгах, мушгих зэрэг молекул доторх хөдөлгөөнөөр энерги шингээхээс үүдэлтэй.

2. Фазын бүтэц нь буферийн механизмтай: HIPS, ABS, PA/EPDM зэрэг системүүд нь зөөлөн фазууд эсвэл интерфейсүүдийг агуулдаг. Нөлөөллийн үед интерфейсүүд эхлээд энергийг шингээж, салгаж, дараа нь дахин нэгтгэдэг.Боксын бээлийтэй адил бээлий нь хүч чадлыг нэмэгдүүлдэггүй, гэхдээ стрессийн хугацааг уртасгаж, оргил ачааллыг бууруулдаг. 

3. Молекул хоорондын "наалдамхай": Зарим системд устөрөгчийн холбоо, π–π харилцан үйлчлэл, тэр ч байтугай диполь харилцан үйлчлэл байдаг. Эдгээр сул харилцан үйлчлэл нь нөлөөллийн үед энерги шингээхийн тулд өөрсдийгөө "золиослож", дараа нь аажмаар сэргэдэг.

Тиймээс, туйлын бүлгүүдтэй зарим полимерууд (PA, PC гэх мэт) нөлөөллийн дараа их хэмжээний дулаан ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь электрон ба молекулуудаас үүссэн "үрэлтийн дулаан"-аас үүдэлтэй юм. 

Энгийнээр хэлбэл, цохилтод тэсвэртэй материалын нийтлэг шинж чанар нь эрчим хүчийг хангалттай хурдан дахин хуваарилж, нэг дор нурж унахгүй байх явдал юм.

 

ЦААШ's UHMWPE болонHDPE хуудасs нь маш сайн цохилтонд тэсвэртэй инженерийн хуванцар бүтээгдэхүүн юм. Уул уурхайн машин механизм, инженерийн тээврийн салбарын үндсэн материалын хувьд нүүрстөрөгчийн ганг орлуулж, ачааны машины доторлогоо, нүүрсний бункер доторлогооны сонголт болсон. 

Тэдний маш хүчтэй цохилтын эсэргүүцэл нь тэдгээрийг нүүрс гэх мэт хатуу материалын нөлөөллөөс хамгаалж, тээврийн хэрэгслийг хамгаалдаг. Энэ нь тоног төхөөрөмжийг солих мөчлөгийг багасгаж, улмаар үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлж, ажилчдын аюулгүй байдлыг хангадаг.