Ударная вязкость

При практическом использовании пластмассовых трубопроводов вероятность ударного воздействия на них достаточно велика. Ударное воздействие наблюдается как в быстром внешнем силовом нагружении, так и в результате гидравлического удара.

При ударных испытаниях следует учитывать те особенности полимерных материалов, которые выделяют их среди других конструкционных материалов и влияют на методику проведения этих испытаний.

Одной из важнейших механических характеристик является удельная ударная вязкость, которая, согласно ГОСТу 4647-62, дожна определяться на соответствующих образцах. Ее значение велико, так как испытание на ударную вязкость является пока единственным стандартным испытанием, характеризующим сопротивляемость материала ударным нагрузкам. Механические характеристики, полученные при опытах наблюдением стандартных условий, дают только общую оценку прочностных и других свойств материала. Так например, стандартное определение удельной ударной вязкости не учитывает особенностей технологического процесса изготовления конструктивных элементов, их конфигурации и условий применения. Фасонные детали пластмассовых трубопроводов могут иметь резьбу, фланцы, различного вида отверстия, рифленые поверхности с прямой или ромбической накаткой, вдавленную или выпуклую маркировку. Все эти конструктивные особенности повышают чувствительность деталей к ударным нагрузкам. Кроме того, в некоторых случаях необходимо оценить влияние наполнителей, введенных в пластик, на ударную вязкость при различных температурах.

В отличие от других видов механических испытаний при определении ударной вязкости необходимо получать хрупкое рушение, которое для большинства полимерных материалов, в том числе и для полиэтилена, не удается получить при комнатной и повышенной температурах, но возможно при отрицательных. Кроме того, хрупкое разрушение можно получить при испытании на ударную вязкость образцов из наполненного полиэтилена в отличие от чистого полимера.

Таким образом, стандартные испытания не исключают необходимости в новых, более совершенных видах динамических испытаний пластмассовых труб или образцов, вырезанных из них. Одним из таких динамических испытаний является определение ударной вязкости на образцах, вырезанных из труб в осевом направлении. На образце делается надрез при помощи лезвия, закрепленного в ювелирные тисочки, или с помощью специального устройства. Делать надрез можно вручную или при помощи делительной машины, в которую вставляется наконечник с лезвием. Известно, что в месте острого надреза образца, испытывающего ударный изгиб, возникает объемное напряженное состояние с растягивающими компонентами напряжений. Такое напряженное состояние препятствует распространению пластической деформации и приводит к хрупкому разрушению. Любые структурные изменения в материале, влияющие на механические свойства, легче всего выявляются при хрупком разрушении.

За удельную ударную вязкость при изгибе принимается от ношение работы разрушения образца к площади ослабленного поперечного сечения.

Разрушить при ударных испытаниях даже надрезанные образцы не удалось для чистого полиэтилена при температуре выше 20º С, а для 10%-ного асбополиэтилена и стеклополиэтилена - при температуре выше 50º С. Во всем диапазоне исследованных температур удельная ударная вязкость значительно выше для образцов из чистого полиэтилена, чем из наполненного. Худшей сопротивляемостью удару обладает стеклополиэтилен. У испытанных полимеров с наполнителями, начиная примерно с +10 и до -40º С, удельная ударная вязкость практически одинакова и изменяется почти по линейному закону. Температурные интервалы резкого снижения ее располагаются примерно в следующем порядке: для ПВП - от 30 до 0ºС, для 10% -ного асбополиэтилена -от 50 до 20º С, для 25% -ного асбополиэтилена - от 80 до 50º С; для стеклополиэтилена - от 70 до 40º С. Верхние границы интервалов относятся к пределам исследованных положительных температур. Введение наполнителей в полимер снижает удельную ударную вязкость при изгибе, поэтому вводимое количество наполнителя должно быть таким, чтобы оно не уменьшило значения удельной ударной вязкости ниже определенного предела.

Модуль деформации при растяжении Полиэтиленовые трубы Теплостойкость и морозостойкость