Полиуретаны

Полиуретаны, образованные в результате реакции между диизоцианатами и полиолами (мультигидроксисоединениями), относятся к наиболее универсальным пластмассам, от жестких до эластичных. В основном они используются для пен, свойства которых варьируются от хорошей гибкости до высокой жесткости.Также можно изготавливать термопластичные полиуретаны, которые могут быть экструдированы в виде листов и пленок с чрезвычайной прочностью.

Полиэфиры непредельных кислот

Некоторые сложные эфиры могут полимеризоваться в смолу и в очень больших масштабах используются в пластмассах, армированных стекловолокном.

Ненасыщенная кислота (обычно малеиновая кислота в форме ее ангидрида) сначала полимеризуется до относительно короткой полимерной цепи путем конденсации с двухатомным спиртом, таким как пропиленгликоль, причем длина цепи определяется относительными количествами двух ингредиентов. Затем полимер разбавляют мономером, таким как стирол, и добавляют инициатор аддитивной полимеризации.Эта смесь достаточно устойчива при комнатной температуре в течение длительного периода. Часто добавляют силиконовый компаунд для улучшения адгезии к стекловолокну и воск для защиты поверхности от кислородного ингибирования полимеризации. Стекловолоконные материалы пропитываются сиропом, а полимеризация происходит за счет повышения температуры. В качестве альтернативы, полимеризация может быть проведена при комнатной температуре путем добавления ускорителя полимеризации к сиропу непосредственно перед пропиткой. После периода индукции, который можно контролировать, происходит полимеризация с быстрым повышением температуры с образованием сшитого полимера, армированного стекловолокном, который фактически является термореактивным типом пластика и очень устойчив к нагреванию.Свойства смолы часто меняют, заменяя часть ненасыщенного малеинового ангидрида ангидридами насыщенных кислот.

Силиконы

Кремний, в отличие от углерода, не образует двойных связей или длинных цепочек кремния. Однако он образует длинные цепи с кислородом, например, в силоксанах с углеводородными группами, присоединенными к кремнию; в результате получается широкий спектр масел, смазок и каучуков.

Полученный в результате серии реакций, включающих замену определенных атомов в цепи, кремниевые смолы или силиконы, могут использоваться для ламинирования при высоком и низком давлении, с армированием стекловолокном и с минеральными или короткими наполнителями из стекловолокна, или для формовочных порошков.Отличительной особенностью этих продуктов является высокая диэлектрическая прочность (то есть они являются хорошими изоляторами при высоких напряжениях) с низким рассеиванием в широком диапазоне температур и влажности. Силиконы не деформируются при нагревании до 400. Они также физиологически инертны и поэтому ценны для протезов (искусственных частей тела).

5. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПЛАСТИКИ:

ЖЕСТКАЯ И ГИБКАЯ ПЕНА

Жесткие пенополиуретаны в сэндвич-формах имеют широкое применение в качестве строительных компонентов.Они также являются лучшими изоляторами, известными сегодня, и поэтому имеют широкое применение в холодильной технике и в зданиях, где они применяются в виде установленных плит или вспениваются в полости на строительной площадке. Их также можно наносить распылением толщиной около шести миллиметров за каждый проход пистолета-распылителя. Возможность распыления пенообразующей смеси через одно сопло является большим преимуществом при нанесении.

Жесткий пенопласт используется в деталях мебели для имитации деревянных конструкций; они могут быть отлиты под давлением.Пенополиуретан можно привинчивать и прибивать с удержанием, примерно равным пиломатериалам из белой сосны.

Важным достижением в производстве многослойных конструкций является новый метод литья под давлением, при котором большая машина используется для изготовления деталей площадью до 1,2 квадратных метра. Получаются молдинги большой прочности и любой желаемой поверхности.

Гибкие пены

Гибкие пенопласты, обычно полиуретановые, изготавливаются в виде плит шириной до 2,4 м и шириной до 1 м.5 метров в высоту; затем они вырезаются до требуемых форм или размеров или формуются. Формованные пенопласты можно формовать горячим формованием.

Это наполнение нагретых алюминиевых отливок и получение продукта с высоким сопротивлением сжатию, как для автомобильных сидений; или они могут быть подвергнуты холодному формованию — процесс, используемый, в частности, для полуэластичных пен с высокими несущими свойствами. Используемый почти исключительно в автомобильной промышленности для изготовления подушек безопасности, подлокотников и крышек приборных панелей, этот процесс включает машинное смешивание ингредиентов и заливку их в алюминиевые формы, покрытые виниловой или акрилонитрил-бутадиен-стирольной пленкой, которые становятся материалом покрытия часть.

Пенополистирол изготавливается в широком диапазоне плотностей, от расширяемых шариков, путем экструзии через щелевые отверстия до 40-кратного первоначального объема для непосредственного формирования плит или путем вспенивания в паровых резервуарах для формирования больших заготовок. Используя маленькие шарики в формах из нержавеющей стали, чашки можно формовать из тонких профилей.

Тонкий лист для упаковки также может быть изготовлен методом экструзии туб. Хотя упаковка является основным применением форм, изготовленных в закрытых формах, наибольшее применение находят строительные панели; их можно непосредственно оштукатурить.

Акрилонитрил-бутадиен-стирол может вспениваться из гранул и особенно подходит для обработки древесных волокон и для производства тяжелых профилей.

Вспененный винил может быть изготовлен из пластизолей для напольных покрытий или текстильных покрытий путем каландрирования с вспенивающим агентом и ламинирования на тканевой основе, а также путем литья под давлением для изготовления изоляции и таких изделий, как подошвы обуви. В настоящее время из сшитого поливинилхлорида получают улучшенный материал, который конкурирует с полиэфиром в армированном стекловолокном пластике.

6. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СВАРКИ

Сварной шов можно определить как слияние металлов, образованное нагревом до подходящей температуры с приложением давления или без него, а также с использованием или без использования присадочного материала.

При сварке плавлением источник тепла выделяет достаточно тепла для создания и поддержания ванны расплава металла необходимого размера. Тепло может поступать от электричества или от газового пламени.Сварку сопротивлением можно рассматривать как сварку плавлением, поскольку образуется расплавленный металл.

Твердофазные процессы позволяют получать сварные швы без плавления основного материала и без добавления присадочного металла. Всегда используется давление и обычно подается немного тепла. Теплота трения возникает при ультразвуковом и трении соединения, а нагрев печи обычно используется при диффузионном соединении.

Электрическая дуга, используемая при сварке, представляет собой сильноточный разряд низкого напряжения, обычно в диапазоне 10–2000 ампер при 10–50 вольт.Столб дуги сложен, но, в общем, состоит из катода, который испускает электроны, газовой плазмы для проведения тока и области анода, которая становится сравнительно более горячей, чем катод, из-за бомбардировки электронами. Следовательно, электрод, если он расходный, делается положительным, а если он не расходуемый, то отрицательным. Обычно используется дуга постоянного тока (dc), но могут использоваться дуги переменного тока (ac).

Общее количество энергии, потребляемой во всех сварочных процессах, превышает то, что требуется для создания соединения, потому что не все выделяемое тепло можно эффективно использовать.Эффективность варьируется от 60 до 90 процентов, в зависимости от процесса; некоторые специальные процессы сильно отклоняются от этой цифры. Тепло теряется из-за проводимости через основной металл и излучения в окружающую среду.

Большинство металлов при нагревании вступают в реакцию с атмосферой или другими близлежащими металлами. Эти реакции могут быть крайне пагубными для свойств сварного соединения. Например, большинство металлов при расплавлении быстро окисляются. Слой оксида может препятствовать надлежащему соединению металла.Покрытые оксидом капли расплавленного металла захватываются сварным швом и делают соединение хрупким. Некоторые ценные материалы, добавленные для достижения определенных свойств, настолько быстро реагируют на воздействие воздуха, что осажденный металл не имеет того же состава, что и изначально. Эти проблемы привели к использованию флюсов и инертной атмосферы.

При сварке плавлением флюс играет защитную роль, облегчая контролируемую реакцию металла, а затем предотвращая окисление, образуя слой над расплавленным материалом.Флюсы могут быть активными и помогают в процессе или неактивными и просто защищать поверхности во время соединения.

Инертная атмосфера играет такую ​​же защитную роль, как и флюсы. При сварке металлической дугой в среде защитного газа и вольфрамовой дугой в среде защитного газа инертный газ обычно непрерывным потоком выходит из трубы, окружающей горелку, из трубы, окружающей горелку, вытесняя воздух вокруг дуги. Газ не вступает в химическую реакцию с металлом, а просто защищает его от контакта с кислородом воздуха.

Металлургия соединения металлов важна для функциональных возможностей соединения.Дуговая сварка иллюстрирует все основные характеристики соединения. В результате прохождения сварочной дуги возникают три зоны: (1) металл шва или зона плавления, (2) зона термического влияния и (3) зона без воздействия. Металл сварного шва — это та часть соединения, которая была расплавлена ​​во время сварки. Зона термического влияния — это область, прилегающая к металлу шва, который не был сварен, но претерпел изменение микроструктуры или механических свойств из-за высокой температуры сварки. Неповрежденный материал — это тот, который не был достаточно нагрет, чтобы изменить его свойства.

Состав сварочного металла и условия, при которых он замерзает (затвердевает), значительно влияют на способность соединения удовлетворять эксплуатационным требованиям. При дуговой сварке металл шва состоит из присадочного материала и основного металла, который расплавился. После прохождения дуги происходит быстрое охлаждение металла шва. Однопроходный сварной шов имеет литейную структуру с столбчатыми зернами, проходящими от края ванны расплава до центра сварного шва. При многопроходной сварке эта литая структура может быть изменена в зависимости от конкретного свариваемого металла.

Основной металл, прилегающий к сварному шву, или зона термического влияния, подвергается ряду температурных циклов, и его изменение в структуре напрямую связано с максимальной температурой в любой заданной точке, временем воздействия и охлаждением. тарифы. Типы основного металла слишком многочисленны, чтобы обсуждать здесь, но их можно разделить на три класса: (1) материалы, не подверженные воздействию тепла сварки, (2) материалы, упрочненные в результате структурных изменений, (3) материалы, упрочненные процессами осаждения.

Сварка вызывает напряжения в материалах. Эти силы вызываются сжатием металла сварного шва и расширением, а затем сжатием зоны термического влияния. Не нагретый металл накладывает ограничения на вышеуказанное, и, поскольку преобладает усадка, металл сварного шва не может свободно сжиматься, и в соединении создается напряжение. Это обычно называется остаточным напряжением, и для некоторых критических применений оно должно сниматься термической обработкой всей конструкции. Остаточное напряжение неизбежно во всех сварных конструкциях, и, если его не контролировать, произойдет искривление или деформация сварного соединения.

Дуговая сварка

На сегодняшний день наибольший общий объем сварочных работ приходится на дуговую сварку в среде защитного металла. В этом процессе между металлическим электродом и заготовкой зажигается электрическая дуга. Крошечные шарики расплавленного металла переходят от металлического электрода к сварному шву. Дуговая сварка может выполняться как на переменном, так и на постоянном токе. Держатель или зажимное устройство с изолированной ручкой используется для подачи сварочного тока к электроду. Возврат к источнику питания осуществляется посредством прижима к заготовке.

Дуговая сварка в среде защитного газа, при которой дуга защищена от воздуха инертным газом, таким как аргон или гелий, становится все более важной, поскольку она позволяет осаждать больше материала с более высокой эффективностью и может быть легко автоматизирована. Версия с вольфрамовым электродом находит свое основное применение в высоколегированных листовых материалах. Используется постоянный или переменный ток, а присадочный металл добавляется в дугу горячим или холодным. Для сварки стали широко применяется дуговая сварка плавящимся электродом и металлом в среде защитного газа диоксидом углерода.Перенос металла происходит быстро, а газовая защита обеспечивает прочный шов.

Сварка под флюсом аналогична описанной выше, за исключением того, что газовая защита заменяется гранулированным минеральным материалом в качестве флюса.

Свариваемость металлов

Углеродистые и низколегированные стали — наиболее широко используемые материалы в сварном строительстве. Содержание углерода во многом определяет свариваемость углеродистых сталей. К низколегированным сталям обычно относят те, у которых общее содержание легирующих элементов менее 6 процентов.Доступно множество марок стали, и их относительная свариваемость варьируется.

Алюминий и его сплавы также обычно поддаются сварке. Однако очень тонкая оксидная пленка на алюминии препятствует хорошей текучести металла, поэтому для газовой сварки используются подходящие флюсы. Сварка плавлением более эффективна с переменным током при использовании процесса газо-вольфрамовой дуги, что позволяет удалить оксид под действием дуги.

Медь и ее сплавы поддаются сварке, но высокая теплопроводность меди затрудняет сварку.Металлы, такие как цирконий, ниобий, молибден, тантал и вольфрам, обычно сваривают газо-вольфрамовой дугой. Никель — наиболее совместимый материал для соединения, сваривается сам с собой и широко используется при сварке разнородных металлов сталей, нержавеющих сталей и медных сплавов.

7. ШЕСТЕРНЯ

Шестерня — это зубчатое колесо или цилиндр, используемые для передачи вращательного или возвратно-поступательного движения от одной части машины к другой.Две или более шестерен, передающих движение от одного вала к другому, составляют зубчатую передачу. Одно время различные механизмы собирательно назывались зубчатыми. Сейчас, однако, зацепление используется только для описания систем колес или цилиндров с зацепляющимися () зубьями. Зубчатая передача в основном используется для передачи вращательного движения, но может использоваться с зубчатыми колесами соответствующей конструкции и плоскими зубьями для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот.

Простые шестерни

Самая простая шестерня — прямозубая шестерня (), колесо с зубьями, нарезанными поперек его края параллельно оси.Прямозубые шестерни передают вращательное движение между двумя валами или другими частями с параллельными осями. В простом прямозубом зацеплении ведомый вал вращается в направлении, противоположном ведущему. Если требуется вращение в одном направлении, промежуточная шестерня () устанавливается между ведущей шестерней и ведомой шестерней. Холостое колесо вращается в направлении, противоположном ведущей шестерне, и поэтому вращает ведомую шестерню в том же направлении, что и ведущая шестерня. В любой форме передачи скорость ведомого вала зависит от количества зубьев каждой шестерни.Шестерня с 10 зубьями, ведущая шестерню с 20 зубьями, будет вращаться в два раза быстрее, чем шестерня, которую она ведет, а шестерня с 20 зубьями, приводящая в движение шестерню с 10 зубьями, будет вращаться с половиной скорости. Используя последовательность из нескольких передач, отношение скорости движения к ведомой скорости можно изменять в широких пределах.

Внутренняя или кольцевая шестерня представляет собой разновидность прямозубой шестерни, в которой зубья нарезаны внутри кольца или колеса с фланцем, а не снаружи. Внутренние шестерни обычно приводятся в движение шестерней, небольшой шестерней с несколькими зубьями.Рейка, плоский зубчатый стержень, который движется по прямой линии, работает как зубчатое колесо с бесконечным радиусом и может использоваться для преобразования вращения шестерни в возвратно-поступательное движение или наоборот.

Конические шестерни () используются для передачи вращения между валами, не имеющими параллельных осей. Эти шестерни имеют конические корпуса и прямые зубья. Когда угол между вращающимися валами составляет 90, используемые конические шестерни называют угловыми шестернями.

Цилиндрические шестерни

Эти шестерни имеют зубья, которые не параллельны оси вала, а закручены вокруг вала в виде спирали.Такие шестерни подходят для тяжелых нагрузок, потому что зубья шестерни сходятся под острым углом, а не под углом 90, как в прямозубой шестерне. Недостаток простой косозубой передачи состоит в том, что она создает усилие, которое приводит к перемещению шестерен вдоль соответствующих валов. Этого давления можно избежать, используя двойные косозубые шестерни, или шестерни в форме елочки, которые имеют V-образные зубья, состоящие из половины правого косозубого зуба и половины левого косозубого зуба. Гипоидные зубчатые колеса представляют собой косозубые конические зубчатые колеса, используемые, когда оси двух валов перпендикулярны, но не пересекаются.Одно из наиболее распространенных применений гипоидной передачи — соединение ведущего вала и задней оси в легковых автомобилях. Цилиндрическая передача, используемая для передачи вращения между непараллельными валами, часто неправильно называется спиральной передачей.

Другой вариант косозубой передачи — червячная передача, также называемая винтовой передачей. Червячная передача — это длинный тонкий цилиндр с одним или несколькими непрерывными косозубыми зубьями, которые входят в зацепление с косозубой шестерней. Червячные передачи отличаются от косозубых шестерен тем, что зубья червяка скользят по зубьям ведомой шестерни вместо того, чтобы оказывать прямое давление качения.Червячные передачи используются в основном для передачи вращения с большим понижением скорости от одного вала к другому под углом 90 °.

Дата: 13.12.2015; вид: 348;

| Фибер Гласт

Проверьте свои знания в области конструирования пресс-форм

Пройдите тест на строительство пресс-форм!

Введение

Что такое «лепка»? Формование годами использовалось для изготовления металлических изделий, таких как панели кузова автомобилей, бытовая техника и промышленное оборудование. Штамповочные штампы для металла громоздки и стоят тысячи долларов в производстве. Чаще всего только крупные компании могут позволить себе создавать, эксплуатировать и обслуживать эти инструменты. Композитные материалы предлагают рентабельный способ производить даже большие партии идентичных деталей в формах, которые он может изготовить самостоятельно.

Из всех преимуществ композитных материалов их способность принимать сложные формы, пожалуй, является наиболее популярной.Когда форму необходимо воспроизвести много раз, наиболее эффективно создать инструмент или пресс-форму, в которой можно изготовить деталь. Формованные детали каждый раз приобретают идеальную форму и требуют небольшой дополнительной отделки.

Еще одно преимущество композитных форм — это стоимость. Изготовить и обслуживать композитную пресс-форму гораздо дешевле, чем купить пресс-форму из алюминия или стали.

В этом техническом документе описаны шаги, необходимые для создания точных, высококачественных форм с низким уровнем деформации для производства композитных деталей, в том числе:

• Подготовка заглушки
• Виды пресс-форм
• Материалы
• Этапы строительства пресс-формы
• Освобождение формы
• Подготовка формы к использованию

Эта статья предназначена, чтобы помочь новичкам и строителям среднего уровня получить успешные результаты с их первым проектом.Хотя многие из описанных принципов аналогичны крупномасштабным промышленным технологиям, предлагаемые предложения предназначены для использования в небольших магазинах, гаражах или мастерских, чтобы помочь людям добиться БОЛЬШИХ результатов! По этой причине перечисленные примеры предназначены для упрощения и полезного использования в промышленных целях.

Создайте заглушку

Процесс изготовления пресс-формы из стекловолокна начинается с объекта, известного как пробка. Заглушка — точное представление объекта, который будет изготовлен.Один из основных ключей к успеху в изготовлении пресс-формы — правильная подготовка пробки. Любые дефекты поверхности заглушки будут перенесены на форму, а затем на будущие детали, изготовленные из этой формы. Заглушка должна иметь ПОЛЕЗНУЮ отделку, как детали, которые вы хотите произвести.

Начиная процесс создания оригинальной заглушки, вы должны сначала определить тип материала, который будет использоваться. Заглушки могут быть изготовлены из различных материалов, если они имеют стабильные размеры.Эти материалы обычно включают дерево, МДФ, глину, SMC, пену и бальзу. Если заглушка должна быть сделана из пористого материала, такого как дерево или пенопласт, поверхность необходимо заделать смолой или грунтовкой. Пробки должны иметь небольшой конус, чтобы форму можно было легко удалить. Как правило, для большей заглушки требуются более жесткие и усиленные материалы.

Хотя существует множество вариантов выбора материала, наиболее распространенным выбором для создания пробок является пена. Он легко формируется, экономичен и легко доступен.Fiber Glast предлагает несколько вариантов для ваших потребностей в сборке пробок, включая # 440-C / 441-C / 442-C / 443-C 2 фунта. Листы пенополиизоцианурата, # 448-D, 6 фунтов. Листы из пенополиизоцианурата, # 445-A Шестифутовые блоки из пенополиизоцианурата. Пенополиизоцианурат на протяжении многих лет является излюбленным материалом создателей моделей. Вы можете вырезать, вырезать, шлифовать и лепить практически любую форму. Хотя этот пенопласт легко обрабатывается на станке с ЧПУ, он не требует горячего монтажа. Профессиональных результатов можно достичь, используя различные ручные инструменты для распиливания, вырезания, строгания и выравнивания формы.Листы полиизоцианурата можно склеивать с помощью аэрозольного клея №1404-A 3M Super 77 ™ для формирования более толстых блоков для формования функциональных деталей без форм.

Другой вариант пенопласта для пробок — это смешать и залить пеной. Мы предлагаем две плотности смешивания и заливки пен — # 25/326 2 фунта. Полиуретановая смесь и # 625/626 6 фунтов. Полиуретановая смесь и заливочная пена. В отличие от пен из полиэстера и полистирола, пенополиуретан совместим с системами на основе полиэфира и эпоксидной смолы. Из-за своей мелкоячеистой структуры наша пена для смешивания и заливки часто используется для изготовления детализированных заглушек и скульптур.

После того, как пробка будет должным образом сформирована и отшлифована, обработайте пробку высококачественной грунтовкой для обработки поверхностей, например # 1041 Duratec Grey Surfacing Primer. Эти материалы можно легко шлифовать и полировать до степени «А». Для более подробного обсуждения создания вашей вилки, пожалуйста, прочтите статью нашего Учебного центра «Руководство по конструкции вилки».

Типы пресс-форм

Наружная и охватывающая формы — это два основных типа форм, но они дают существенно разные готовые детали.Самый дешевый и трудоемкий метод — это мужской (или положительный) слепок. Это форма, которая имитирует окончательную форму детали путем изготовления по ее внешней поверхности. Верно, что этот тип пресс-формы строится быстрее, но каждая изготовленная деталь будет иметь грубую внешнюю текстуру, которая требует трудоемкой обработки. При ламинировании деталь также будет «расти». Обычно это нежелательно, если только плесень намеренно не уменьшена в размерах в ожидании ее роста. Формы с наружной резьбой следует использовать при производстве менее 5-10 деталей и не следует использовать, когда требуется эстетически совершенная отделка.Более крупный производственный цикл обычно требует затрат времени и средств, связанных с матричными пресс-формами. Оставшаяся часть этого технического документа будет посвящена в основном созданию женских форм, но мужские формы могут быть изготовлены с использованием тех же материалов.

Матричные (или полые) формы, как правило, более дороги, но они предлагают множество преимуществ для средних и крупных производственных циклов, а также для применений, требующих косметически безупречной отделки. Время отделки значительно сокращается, поскольку каждая деталь имеет гладкую внешнюю поверхность.Матричные формы также подходят для использования с материалами сердечника, потому что внешняя оболочка всегда гладкая, независимо от того, насколько непоследовательно сердечник используется внутри детали. Для вакуумной упаковки можно использовать пресс-форму любого типа, но охватывающие пресс-формы обычно легче герметизировать, обеспечивая при этом хорошие характеристики поверхности. Если производится более 5-10 деталей, требующих гладкой отделки, матрицы стоит дополнительных усилий.

Пресс-формы иногда изготавливают как с охватываемой, так и с внутренней резьбой.Эти «согласованные» формы отлично подходят для изготовления прецизионных деталей. Формы загружаются арматурой и смолой, прежде чем они будут закрыты и затянуты. Избыточная смола выдавливается, пустоты уменьшаются, а детали становятся гладкими и обработанными с обеих сторон. Пресс-формы также могут быть модифицированы для использования с вливанием или инъекцией смолы. Главное — подумать о предполагаемом использовании готовой детали и о том, какой тип пресс-формы потребуется для ее создания. Если это продумать заранее, то количество деталей, которые могут быть изготовлены, не ограничено.

Выбор материалов

Перед тем, как приступить к изготовлению любой формы, уделите время рассмотрению желаемых конечных результатов. Планируйте изготовить форму как минимум в 5 раз толще, чем детали, которые вы хотите из нее извлечь. Это предотвратит коробление и возможное повреждение вашей формы во время процесса извлечения. Конструкция пресс-формы будет зависеть от физических свойств пресс-формы, стоимости строительства и времени, необходимого для создания пресс-формы.То, что вы хотите от готовой детали, будет иметь прямое отношение к этим компромиссам. Тщательный учет этих факторов позволит вам с наименьшими затратами получить желаемый результат.

При выборе материалов для изготовления пресс-форм и метода изготовления следует учитывать такие факторы, как продолжительность производственного цикла и желаемое качество отделки поверхности детали. Время и материалы, вложенные в форму вначале, в конечном итоге повлияют на количество деталей, которые вы можете изготовить, и на качество этих деталей.Другие вещи, которые следует учитывать, включают специфические модификации формы для облегчения таких процедур, как вакуумная упаковка и компрессионное формование. Чтобы упростить обе эти процедуры, стоит установить фланцы большего размера. Установочные штифты по периметру фланца также следует планировать для сложных форм с несколькими деталями, требующими точного выравнивания. Наконец, подумайте, как будет удерживаться форма во время использования. Конструкция ящика для яиц добавит опору и управляемости формам сложной формы.

Еще одним важным моментом, который следует учитывать, является совместимость материалов в отношении теплового расширения. Тепловое расширение — это тенденция вещества к изменению формы, площади и объема в ответ на изменение температуры. Когда смола застывает, выделяется тепло (экзотермический эффект). Это тепло вызывает определенное расширение материала. Поскольку стекловолокно и углеродное волокно имеют разные коэффициенты теплового расширения, вы должны помнить об этом при выборе материалов. Прецизионные детали из углеродного волокна и более крупные компоненты из углеродного волокна следует изготавливать с использованием форм из углеродного волокна.Это предотвратит возможность коробления и искажения вашей новой детали.

Способ извлечения формы из заглушки (и последующих частей из формы) также повлияет на общий дизайн и конструкцию. Первым фактором, который следует учитывать, является угол наклона формы. Это угол сторон формы по сравнению с ее основанием. Форма с нулевой осадкой имеет плоские стороны, перпендикулярные дну. На пресс-форме с положительным уклоном стороны шире вверху, чем у основания.Детали легче извлекаются из форм с положительной тягой. Стороны формы с отрицательной осадкой вверху плотнее, чем внизу. По понятным причинам детали практически невозможно извлечь из формы с отрицательной тягой. Формы, которые необходимо отливать с отрицательной тягой, должны изготавливаться в составных формах. Каждая деталь имеет положительную тягу для легкого отсоединения, но все они скрепляются болтами, образуя отрицательную полость.

Точка соединения деталей пресс-формы называется плоскостью разделения.Это воображаемая линия, которая делит отрицательный угол уклона на два положительных угла. Формы могут быть построены с таким количеством плоскостей разъема, которое необходимо для полного разделения. Плоскость обычно проходит по самому высокому или самому широкому гребню пробки. Когда вы впервые беретесь за проект по изготовлению форм, полезно провести линию на заглушке с помощью фломастера. Это позволяет делать наброски методом проб и ошибок, пока вы не убедитесь, что он расположен в нужном месте. Если необходимы дальнейшие занятия, посмотрите швы форм на пластиковых детских игрушках.Часто они сильно преувеличены и редко удаляются. Из этих примеров можно многому научиться.

Большие детали и формы с трудом разделяются даже после того, как их края отломились. Незначительное прилипание к широким участкам и даже статика усугубляют проблему. Ожидайте худшего и планируйте заранее. Просверлите отверстия в форме и приклейте воздушный штуцер к задней части. Используйте глину, чтобы заполнить отверстие во время формования, чтобы смола не загрязнила воздуховод. Когда деталь будет готова к выпуску, подключите сжатый воздух, чтобы облегчить выпуск формы.Разместите фурнитуру в местах, которые позже будут обрезаны и удалены или легко отшлифованы и отремонтированы, чтобы следы от глины не повлияли на внешний вид готовых деталей.

При выборе реальных смол и тканей подходите к этому с точки зрения создания формы с минимально возможными затратами, учитывая область применения. Практически все композитные материалы могут быть использованы для изготовления форм, но требования к деталям часто не оправдывают затрат на более экзотические материалы. Для многих деталей форма, изготовленная из полиэфирной формовочной смолы №77 и мата из рубленых прядей №250: 1.5 унций дадут удовлетворительные результаты. Коврик обеспечивает быстрое наращивание, наряду с однородной прочностью и жесткостью, при минимальном количестве слоев (обычно 8-10 слоев). Чередование слоев мата из рубленых прядей и тканого материала повысит стабильность размеров и укрепит вашу форму.

Использование хорошего гелькоута для инструмента, такого как наш № 188 Orange Tooling Gel Coat, распыляемого до нужной толщины, значительно поможет в достижении поверхности формы класса «А». Для получения более стабильных форм используйте нашу изофталевую полиэфирную смолу №90.Изофталевая полиэфирная смола обладает лучшими прочностными характеристиками и демонстрирует меньшую усадку, чем полиэфирная смола общего назначения, что позволяет использовать ее в более сложных областях применения.

Некоторым деталям требуется чрезвычайно жесткая пресс-форма для обеспечения точности размеров или долговечности. В этих случаях может быть оправдано использование эпоксидного покрытия # 1098 и эпоксидной смолы для ламинирования System 2000, которые практически не имеют усадки. Формы, которые будут выдерживать более высокие рабочие температуры, должны быть созданы с использованием подходящих жаропрочных материалов.В этих случаях следует использовать высокотемпературное эпоксидное покрытие для инструментов и высокотемпературное эпоксидное покрытие System 3300.

нельзя использовать с эпоксидными смолами, поскольку связующее несовместимо. Мы рекомендуем использовать стеклоткань № 245 10 унций (стиль 7500) и инструментальную ткань № 254 20 унций при изготовлении форм с эпоксидной смолой. Однако всегда начинайте с легкой поверхностной ткани (стекловолокно на 2 унции или 4 унции), чтобы свести к минимуму сквозную печать на более тяжелых материалах с рисунком.Используйте углеродное волокно и эпоксидную смолу для форм, требующих максимальной прочности и жесткости, или для форм, которые будут использоваться для создания деталей из углеродного волокна.

Товар	Описание
# 241 — ткань из стекловолокна 2 унции	Это исключительно легкое стекловолокно смачивается до прозрачного защитного барьера для печати и подходит для аэрокосмической и морской техники.
# 262 — стеклоткань, 4 унции	Это стекловолокно смачивается, образуя прозрачный защитный барьер, и его можно использовать для предотвращения сквозных отпечатков на более тяжелых тканях под ним.
# 245 — стеклоткань 10 унций	Также известная как Style 7500, это наиболее часто используемая ткань для изготовления форм.
# 254 — Ткань из стекловолокна 20 унций	Эту ткань обычно помещают в основу пресс-формы для увеличения объема, прочности и стабильности размеров.

Еще один вариант быстрого и простого формования — уретановые смолы. Наш ассортимент уретанов по Шору А можно использовать в качестве гибких материалов для создания форм с отрицательными углами.В отличие от композитных форм, которые не могут высвобождать детали с отрицательными углами, мягкий и податливый уретан Shore A можно согнуть (или даже отрезать) для облегчения отделения. При отливке толстых секций гибкие уретаны сохраняют достаточную стабильность размеров для формования композитных деталей. Изготовление форм с использованием уретанов Shore A значительно экономит труд и время по сравнению с созданием небольших композитных форм. Однако по мере того, как формы становятся больше, производители выбирают композиты из-за их веса, долговечности и экономической эффективности. Более подробное обсуждение уретанов для изготовления пресс-форм см. В нашей статье «Литье и формование: уретаны vs.Композиты »статья Учебного центра.

Подготовка пробки

Одним из основных ключей к успеху в конструировании пресс-формы является надлежащая подготовка заглушки, которая является «оригиналом», который используется для создания охватывающей формы. Вспоминая то, что мы говорили ранее о том, чтобы начинать с учетом конца, вилка должна иметь отделку, по крайней мере, так же хорошо, как детали, которые вы хотите произвести.

Предпочтительной отделкой поверхности для заглушки и формы должна быть отделка класса «А», что означает, что это будет полированная поверхность с высоким блеском, без какой-либо пористости, царапин или дефектов.Для достижения приемлемой поверхности формы и длительного срока службы формы гораздо эффективнее удалять дефекты с поверхности заглушки, чем пытаться удалить дефекты с поверхности формы или всех последующих деталей, созданных из формы. После того, как заглушка доведена до желаемой чистоты поверхности и нанесена смазка для пресс-формы, пора приступить к созданию пресс-формы из стекловолокна. Руководство по созданию вилки см. В статьях нашего учебного центра «Руководство по изготовлению вилки» и «Подготовка поверхности заглушки и обслуживание поверхности пресс-формы».

Разделительные агенты

После подготовки пробки к отделке класса «А» можно начинать строительство матрицы. Сначала на заглушку необходимо нанести смазку для пресс-формы. Это важный шаг, так как он позволит вам отделить форму от заглушки после того, как материалы, использованные для ее изготовления, затвердеют. Если форма не отсоединяется от пробки должным образом, она и пробка могут быть повреждены или разрушены, поэтому внимательно следуйте этим процедурам.

Наиболее часто используемые разделительные агенты представляют собой традиционную комбинацию разделительного воска № 1016 и разделительной пленки № 13 ПВА. При работе с разделительным воском и ПВА следуйте этим шагам, чтобы добиться наилучшего результата:

• Используйте чистую сухую ткань или подушечку аппликатора, чтобы нанести тонкий ровный слой разделительного воска на поверхность формы.
• При полировке вручную нанесите на небольшой участок и начните полировку в течение одной минуты после нанесения. Силовой буфер, оснащенный махровой тканью или подушечкой из овечьей шерсти, сократит рабочее время на больших поверхностях.Держите силовой буфер в постоянном движении, чтобы не допустить нарастания трения, которое может прожечь восковое покрытие. Поверхность следует отшлифовать до глянца.
• Чтобы обеспечить полное покрытие, повторите процесс нанесения и полировки не менее трех раз при инициализации новых или восстановленных свечей.
• Подождите один час, чтобы растворители испарились, создавая более прочный восковой барьер.

После высыхания и полировки последнего слоя ПВА можно наносить на пробку.Для достижения наилучших результатов выполните следующие действия:

• ПВА можно наносить кистью, но для достижения наилучшего результата наносите с помощью пистолета-распылителя на расстоянии 12–18 дюймов от основания.
• Обычно наносят в три слоя: первый — тонкий туман, позволяющий полностью высохнуть в течение 10-15 минут. Затем нанесите два более толстых слоя текучести, позволяя каждому полностью высохнуть (30-45 минут каждый).
ПВА
• должен образовывать гладкую глянцевую поверхность, которая не будет сжиматься или отрываться от углов или изогнутых поверхностей.
• Может наноситься поверх полиэфирного ремонта или гелевого покрытия в качестве поверхностного слоя для безвоздушного отверждения.

Перед началом сборки формы к заглушке должны быть добавлены разделительные фланцы или перегородки по всем плоскостям разделения, описанным ранее. Это форма, которая разделяет сегменты формы во время строительства. Эта форма удаляется после формования одной стороны. Как и сама заглушка, эти разделительные фланцы изготовлены из наименее дорогих материалов, которые позже будут поддерживать затвердевающий стекловолокно. Известно, что глина, мазонит, вощеный картон для плакатов, тонкий лист металла и игральные карты работают.Обычно «змейку» из глины скатывают в ладони и прижимают к вилке по плоскости разъема. Когда симметрия проста, силуэтный вырез можно сделать из масонита и прикрепить глиной. Проще использовать плакатную доску или игральные карты на заглушках сложной формы. Ножницами можно быстро вырезать контуры, необходимые до того, как плотина будет вставлена ​​в глину. Используйте палочку для смешивания, чтобы соскрести излишки глины со стороны, которая будет формироваться первой. Для выполнения той же работы можно сконструировать более сложные приспособления, однако этот метод обеспечит повторяемые результаты.

На этом этапе любые установочные шпонки или дюбели для повторного выравнивания сегментов составной формы должны быть добавлены к разделительному фланцу. Если фланец сделан из глины, эти шпоночные пазы можно просто вставить в мягкий материал. К ним также легко добавить мазонит, потому что он обеспечивает хорошую поддержку для крепления дюбелей. Если вы используете бумажную или металлическую плотину, просто сделайте ключ из глины и приклейте его к поверхности. Сначала будет вылеплен шпоночный паз, затем удалите глину, а другая часть формы будет изготовлена ​​с помощью подходящего ключа.Независимо от материала, из которого изготовлена ​​перегородка, распылите или аккуратно протрите последний слой разделительной смазки.

Нанесение гелькоута

После того, как эти шаги будут завершены, пора приступить к нанесению поверхностного покрытия. Tooling Gel Coat — это стойкое к истиранию гелевое покрытие для изготовления форм, где первостепенное значение имеют сохранение блеска, превосходная твердость, исключительная стойкость к образованию трещин и минимальное искажение. Наше гелевое покрытие Orange Tooling # 188 и Black Tooling Gel Coat # 186 идеально подходят для изготовления форм.Хотя поверхностное покрытие можно наносить кистью, более равномерный результат будет достигнут при его распылении. Гелевые покрытия и другие материалы для поверхностного покрытия слишком толстые для распыления с помощью обычного автомобильного распылительного оборудования, поэтому необходимо использовать специальный пистолет для нанесения гелевого покрытия с гравитационной подачей (№ 120). Как правило, пистолеты для стаканов подходят для одноразовых стаканчиков, вмещающих до литра материала. После смешивания необходимого количества катализатора можно приступать к нанесению поверхностного покрытия. Как только вы начнете распыление, продолжайте движение материала; не начинайте и не останавливайтесь в конце каждого прохода, как при распылении краски через обычное сифонное оборудование.Однако будьте осторожны, иначе слишком много материала будет накапливаться слишком быстро. Используя для тестирования измеритель толщины гелевого покрытия # 122-A, нанесите на пробку однородную толщину 20-25 мил. Лучше всего это достигается за три прохода по 7-8 мил каждый. НЕ допускайте закрепления каких-либо начальных проходов перед добавлением следующего слоя. Для достижения наилучших результатов все милы должны отверждаться как одна пленка. Эпоксидные покрытия можно наносить щеткой, и при правильном смешивании проблем не возникает.

Товар	Описание
# 188 — Гелевое покрытие Orange Tooling	Это гелевое покрытие для оснастки создает стойкое к истиранию покрытие для форм с превосходной стойкостью глянца и твердостью.
# 186 — Гелевое покрытие Black Tooling	Это гелевое покрытие для оснастки создает стойкое к истиранию покрытие для форм с превосходной стойкостью глянца и твердостью.
# 120 — Пистолет для гелевого покрытия	Быстрый и простой в использовании пистолет для гелькоута, используемый для изготовления деталей небольшого и среднего размера.
# 122 — Датчик толщины гелевого покрытия	Простой и точный способ определить толщину вашего гелькоута.

После того, как поверхностное покрытие нанесено, очень важно стабилизировать его с помощью первого слоя армирования. Это поможет предотвратить усадку поверхностного покрытия или отрыв от поверхности вилки. Первый слой армирования также является наиболее важным слоем в форме, который нужно укладывать, не задерживая пузырьков воздуха. Все воздушные карманы непосредственно под поверхностным слоем склонны к растрескиванию. Когда стружка выпадает после изготовления одной или двух частей, вся поверхность формы покрывается кратерами и требует повторной шлифовки.

Этот процесс также помогает предотвратить тепловую деформацию в формах из полиэстера. Через час гелькоут остынет на ощупь. Начните с нанесения слоя легкой поверхностной ткани. Облицовочные ткани служат для стабилизации гелькоута на заглушке и помогают предотвратить печать через более тяжелые армирующие ткани, используемые для структуры формы. Один слой стеклоткани № 262 объемом 4 унции и полиэфирной формовочной смолы № 77 будет слегка нагреваться во время отверждения, но не настолько, чтобы исказить хрупкое поверхностное покрытие.Когда первый армирующий слой остынет на ощупь, его можно отшлифовать для подготовки к нанесению большего количества материала. Остальные слои можно довольно быстро добавить на эту стабилизированную поверхность, не опасаясь термической деформации.

Нанесение конструкционного материала

Если используется мат из рубленых прядей, разорвите (не разрезайте) мат на небольшие куски. Потрепанные края хорошо сочетаются друг с другом, не задерживая воздух, как это бывает с острыми краями, остриженными ножницами.На участках фланца потребуются полосы, обрезанные до нужной ширины, чтобы соответствовать углу разделительной перегородки. Однако это, наверное, единственная область, где они нужны. Если используются грубые ткани, они легче ложатся на жесткие контуры, если их обрезать с рулона под углом 45 градусов. Предварительно отрежьте большую часть арматуры, чтобы можно было добавлять 2-3 слоя за раз, прежде чем смола начнет гелеобразование.

Используя щетку с натуральной щетиной, предварительно смочите поверхность смолой с соответствующим катализатором, затем поместите мат на заглушку.Арматура впитает большую часть смолы. Используйте кисть, чтобы добавить смолу на любые участки, на которых видны сухие пятна на вашем материале. Еще раз, начните с размещения предварительно нарезанных полос в углах, где разделительная перегородка встречается с пробкой. Затем нанесите потертые участки на основную поверхность внахлест на фланец. Замазку для фрезерованного стекла можно также нанести на углы такого типа, чтобы не пропускать воздух.

Раскатайте воздух из ламината и прижмите материал к поверхности пробки, по крайней мере, через каждый второй слой.Начните с использования валика со щетиной # 1105, который будет лопать много пузырей внутри мата. Затем переключитесь на зубчатый валик насыщения, чтобы уплотнить ламинат. Обязательно используйте валик, который касается всей поверхности. Для этого приложения есть множество форм и размеров.

В большинстве форм с матом из рубленых прядей используется около 8-10 слоев. Более тяжелые ткани, такие как тканый ровинг № 223 или 20 унций. Tooling Fabric можно добавить после третьего слоя мата для более быстрого увеличения нароста и прочности формы.Использование тканых материалов, таких как наши стекловолоконные ткани на 10 унций или 7-1 / 2 унций, улучшает физические свойства формы. Подумайте о чередовании рисунков переплетения ткани от 0/90 до 45/45 градусов, чтобы прочность оставалась одинаковой. Не наносите более 3-4 слоев за один раз, чтобы свести к минимуму тепловыделение или экзотермию.

Для более крупных форм, требующих большей прочности, жесткости и толщины, рассмотрите возможность использования материала многослойного сердечника. Листы из пенопласта являются наиболее распространенными материалами для сэндвич-сердцевины, используемыми при строительстве форм.Пенопластовый сэндвич-сердечник позволит вам создавать более толстые и жесткие формы, не добавляя значительного веса и материала к вашему проекту. Материалы сэндвич-сердечника более подробно обсуждаются в статье Центра обучения «Рекомендации по использованию сэндвич-сердечников».

Благодаря своим улучшенным физическим свойствам, коррозионной стойкости и водостойкости, изофталевая полиэфирная смола часто выбирается для форм, где стабильность размеров и механические свойства имеют решающее значение. Наша изофталевая полиэфирная смола № 90 демонстрирует меньшую усадку и дает более прочные и долговечные формы, чем стандартные формовочные смолы общего назначения.Эта смола рекомендуется для более толстых форм и форм, требующих увеличения срока службы при изготовлении нескольких деталей.

После того, как все слои будут размещены и должным образом застынут, разделительную перегородку можно снять с задней части нового фланца и выбросить. Используйте чистую тряпку, чтобы стереть излишки глины, которые могут остаться на поверхности. Будьте осторожны, чтобы при этом не поцарапать вилку. Нанесите свежую смазку для пресс-формы на только что обнаженный фланец, так как это будет форма, против которой будет построен его ответный элемент.Еще раз следуйте описанной выше последовательности от покрытия поверхности до окончательного армирования, пока не будут построены все сегменты формы.

Если нужно добавить поддерживающие конструкции ящика для яиц, сейчас самое время. Большинство из них сделано из фанеры или другого недорогого плоского материала. Сделайте бумажные шаблоны контура формы, где панель будет прикрепляться, чтобы уменьшить количество пропущенных отверстий. Обрежьте древесину по форме, чтобы она хорошо прилегала к форме и любым другим частям самого каркаса. Используйте смолу и арматуру, чтобы прикрепить ее к задней части формы.Таким же образом присоедините все другие похожие детали к форме и прикрепите их друг к другу, как было задумано. После отверждения это придаст пресс-форме еще большую жесткость.

Когда все части будут завершены и затвердели, пора обрезать форму и просверлить все окончательные зажимные отверстия для болтов. Сначала просверлите отверстия, чтобы, если какая-либо часть формы предварительно высвободится во время обрезки, все еще выровнялось позже. На самом деле лучше всего обрезать пилой. Пильные полотна для лобзиков с абразивной кромкой режут быстрее и с меньшими усилиями, чем большинство пневматических шлифовальных машин.Завершение строительства по периметру.

Извлечение формы из пробки

Когда форма полностью затвердеет (24-48 часов), настало время для момента истины — вынуть форму из пробки! Отжимные клинья могут использоваться, чтобы помочь снять форму с заглушки. Fiber Glast предлагает клинья разобщения различных размеров с разной жесткостью. Эти пластиковые клинья следует использовать вместо отверток и шпателей, потому что они не повреждают поверхность формы.Вставьте клинья по периметру формы и аккуратно постучите ими на место, равномерно продвигаясь по форме. Специальные клинья для выпуска воздуха (# 958-A), которые прикрепляются к воздушному компрессору, также могут использоваться для жестких деталей. Воздушная подушка, попадающая между пробкой и формой, обеспечивает давление там, где не может достичь клин. Если в заглушку был установлен фитинг для использования сжатого воздуха, присоедините воздуховод и осторожно введите принудительный воздух между заглушкой и формой. Постепенно эти двое должны разделиться.Если проблема не исчезнет, ​​легкие удары резиновым молотком могут вызвать вибрацию формы, вызывающую расслоение. Однако будьте осторожны, поскольку тяжелые удары могут сломать форму. Эти комбинированные подсказки безопасно освободят секции формы.

Подготовка формы к использованию

После отделения формы от пробки очистите и осмотрите ее поверхность. Остатки антиадгезива ПВА можно смыть теплой водой. Высушите поверхность и найдите серьезные дефекты.Критические проблемы должны быть устранены и устранены. Петли, отверстия для впрыска воздуха и любые другие аксессуары должны быть прикреплены в это время, если они необходимы. Если инструкции были соблюдены и при выпуске ничего не было повреждено, поверхность уже должна быть очень гладкой. Обычно смазки для форм оставляют после себя небольшую текстуру, но ее можно быстро удалить, получив поверхность класса «А». Начните с мокрой шлифовки наждачной бумагой с зернистостью 400, постепенно переходя к зернистости 600, а затем к бумаге с зернистостью 1000.Промойте ведро и поверхность формы перед переходом к следующему сорту бумаги, чтобы удалить оставшуюся зернистость от предыдущей наждачной бумаги. После завершения шлифования отполируйте поверхность формы полировальным составом, например, нашим # 1102-A и # 1103-A Step 1 и 2 Mold Polish для достижения наилучших результатов. Для получения более подробной информации о подготовке поверхности формы и уходе за ней см. Наш технический документ «Подготовка поверхности заглушки и уход за поверхностью формы».

Заключение

Поздравляем всех, кто дошел до этого места.Теперь вы готовы приступить к реализации проектов, которые действительно могут открыть двери для новых творений. Следуя этим простым инструкциям, можно создать точные, высококачественные формы без искажений для изготовления качественных композитных деталей. Эта информация в сочетании с яркой идеей дает возможность строить конструкции, которые многие считают невозможными. Надеюсь, этот технический документ вселил достаточно уверенности и энтузиазма, чтобы вы смогли начать свой первый проект. Как всегда, если у вас есть дополнительные вопросы относительно процесса или продуктов, пожалуйста, позвоните любому из наших опытных сотрудников по телефону 800-838-8984.

Расчет свойств пены — наука, технологии, рынки и тенденции полиуретанов

Свойства пенополиуретана представляют собой свертку физических свойств полимера с механическими свойствами структуры пенопласта. Практически любое твердое вещество может быть вспенено, и поэтому концепции, которые качественно и количественно описывают общие механические свойства пенопласта, могут быть применены к полиуретановым пенам, по крайней мере, в качестве отправной точки.Фактически, во многих местах было показано, что свойства пенополиуретана часто хорошо описываются изображением полиуретанового эластомера с более низкой плотностью [59-61].

Наблюдения за свойствами, передаваемыми от эластомера к вспененному эластомеру, точны, но только в ограниченном смысле. Дело в том, что морфологические факторы, которые отличают полиуретан от немикрофазных разделяющих материалов (например, полистирола / пенополистирола), могут иметь значительное влияние на свойства вспенивания.Химические и физические процессы, происходящие во время процесса пены, могут быть вполне

Рисунок 4.18 Графическое представление уравнения 4.16, рассчитывающего максимальное напряжение как функцию максимального удлинения и молекулярной массы между поперечными связями. Максимальное удлинение при разрыве произвольно, хотя и разумно, установлено на уровне 400%.

отличаются от тех, которые возникают при изготовлении полиуретанового эластомера, и они могут изменять свойства пены, приводя к большему или меньшему фазовому разделению, разным уровням связности сети и молекулярной массы между сшивками.Все физические концепции, которые создают конкретный полиуретановый эластомер, отражаются на полимерной морфологии пенополиуретана, но условия обработки могут привести к неожиданным отклонениям. Кроме того, на свойства пены сильно влияет выбор катализатора и поверхностно-активного вещества, которые могут влиять на физические свойства и не могут быть легко учтены в прогнозных расчетах [62].

Для пен с открытыми порами уравнение, связывающее модуль Юнга и модуль сдвига пены с модулем не вспененного материала, дается уравнением 4.17. Эти уравнения полезны для широкого спектра полимеров, плотностей и термических свойств полимеров [63].

Где Ei — модуль Юнга, G — модуль сдвига, а p — плотность. Измеренные отклонения от этих простых соотношений могут быть значительными и могут быть результатом несовершенства стоек ячеек пены, а также наличия закрытых ячеек или частично закрытых ячеек внутри пены. Можно ожидать, что отклонения от ожидаемых свойств будут чувствительны к структурным дефектам, поскольку пены обычно испытывают на сжатие, а модуль упругости при изгибе Eb, изгибающее напряжение ob и максимальная деформация на нижней поверхности изгибающей балки eb исключительно чувствительны к геометрии ( Уравнение4.18)

В уравнении 4.18 L — пролет опоры, b — ширина балки, h — высота балки, m — наклон линейной упругой части кривой прогиба под нагрузкой, а P — заданная точка на кривая прогиба нагрузки.

Пенопласты с закрытыми порами сложнее пенопластов с открытыми порами с фундаментальной точки зрения, хотя немного сложнее с точки зрения вычислений. Пенополиуретан производят из исходного жидкого состояния.По мере того как химические и физические процессы продолжаются с образованием пены, материал будет вытягиваться из расширяющегося пузырька ячеек к краям. В пенопласте с открытыми ячейками ячейки образуют закрытые ячейки до тех пор, пока утончающаяся лицевая мембрана ячейки не разорвется, и открытые ячейки не проникают в непрерывный открытый канал от одного конца пены к другому. В случае пен с закрытыми порами внутреннее давление газа, которое создается внутри отдельных пузырьков ячеек, недостаточно для разрушения истончающейся лицевой мембраны ячеек до остекловывания системы [64].В этом случае значительная часть свойств пены при растяжении будет обусловлена ​​вспененным материалом, содержащимся на лицевых сторонах ячеек.

Дополнительный вклад в свойства ячейки при растяжении будет вносить газ, который задерживается в закрытых ячейках. Если образец сжимается заданной деформацией е, объем пены уменьшается согласно уравнению 4.19, где v — коэффициент Пуассона.

Однако газ занимает только пространство, не занятое краями и гранями пузырьков пены, так что объем газа уменьшается на

, где p / ps — отношение плотности пены к плотности твердого вещества.Изменение внутреннего давления газа в ячейке при сжатии дается законом Бойля.

Давление, противодействующее сжатию и влияющее на жесткость пены, представляет собой разницу между рассчитанным p и внутренним давлением газа без деформации (p ‘).

Таким образом, вклад газа, заключенного в закрытые ячейки, в модуль упругости пены определяется уравнением 4.22.

Таким образом, модуль пенопласта с закрытыми ячейками может быть рассчитан из простого допущения аддитивности как сумма модулей от краев ячеек, граней ячеек и внутреннего давления газа (уравнение.4.23) [63].

Где q> — доля твердого вещества на краях пузыря, а 1- q> — доля на гранях ячейки. Нет никакого вклада модуля сдвига от внутреннего давления газа в ячейке, поэтому он не появляется в этом уравнении. На Рисунке 4.19 сравнивается соотношение модулей пены

Рисунок 4.19 Графические представления уравнений 4.17 и 4.23, показывающие отношение модулей пены к твердому полимеру как функцию плотности и доли полимера на краях ячеек (q>).

к невспененному полимеру в зависимости от отношения плотности пены к плотности твердого вещества с использованием уравнений 4.17 и 4.23. Для справки: жесткий пенополиуретан (с закрытыми порами) имеет значение q> 0,8 [65].