塑料蠕变: 跟踪零件的加载和恢复

首次加载时,机加工塑料支架可以使固定装置远离其底座, 然后在长时间持有期间让差距缩小. 卸货后, 差距可能会再次拉开. 仅在最后阶段进行测量会错过停止装配工作的条件.

塑性蠕变是持续应力下随时间变化的变形. 对于购买的零件, 有用的问题是在保持施加负载的情况下组件可以接受多少运动. 加载前获取的尺寸报告本身无法回答该问题.

保持初始加载位置, 保持期间的移动, 并分别卸载后恢复. 这些观察结果支持关于所提出的材料和加工几何形状是否合适的不同结论.

测量负载下的工作间隙

考虑一个示例性的塑料支架,其在固定底座上方承载金属夹具. The critical requirement is the clearance between the fixture and the base at a marked location. The free-state thickness of the support is a different measurement.

Side-view illustration of a loaded metal fixture on a plastic cantilever, with the working gap marked between the fixture and a fixed base.

Record the starting geometry before loading, then apply the specified load and record the first loaded reading at a defined elapsed time. Keep the load location, support contacts, measuring point and reference fixed. Loading takes time, so an undefined “initial” reading makes comparisons between trials less useful.

Suppose the first loaded gap is 0.30 mm and the required minimum is 0.20 毫米. Under those same conditions, the additional closure allowance is:

Additional closure allowance = 0.30 - 0.20 = 0.10 毫米.

这些是说明性尺寸, not material data. 初始加载运动已包含在 0.30 毫米读数. 从卸载位置测量的预测也必须包括该运动. 温度变化所需的任何进一步余量, 配合零件的变化或测量不确定度也必须符合可用裕度.

在可行的情况下直接测量功能差距. 柔性支撑上另一点的位移读数可能不等于间隙变化. 同样地, 测试架的移动, 接触面的固定或夹具的滑动可能会出现在装配读数中. 即使在运动原因被隔离之前,间隙也可能无法满足其功能要求.

在整个测试过程中使用同一个样本的一份记录:

观察点负载状态及测量阅读建立了什么
装载前记录条件, 卸载的几何体和参考点.起始状态; 它不建立负载间隙.
首次加载阅读记录施加的负载, 从加载开始测量的工作间隙和读取时间.起始加载位置和最小间隙之上剩余的余量.
保留期间保持施加指定的负载; 创纪录的差距, 按计划时间间隔经过的时间和相关环境条件.在观察的保持期间测量的间隙是否仍然可接受. 仅凭记录并不能将材料蠕变与夹具移动分开.
卸货后立即记录卸载位置以及负载移除和测量之间的延迟.第一个观察到的恢复状态; 它不能取代最终加载的读数.
经过规定的恢复期后记录卸载位置, 再次经过的恢复时间和条件.当时剩余的偏移量, 无需证明它是永久性的或加载测试通过.

如果该要求适用于整个保留期间, 选择可以检测相关变化的记录方法和频率. 在开始和结束时获取的两个读数不能描述未观察到的温度偏移或它们之间的暂时干扰.

兹维克罗尔的 塑料蠕变测试概述 解释静态负载下的应变记录, 测试装置变形的环境控制和校正. 上表是组件级规划辅助工具, 不能替代指定的标准测试方法.


选择保持测试必须代表什么

保留期限应根据做出的决定而定. 试验可以筛选提议的支持, 比较两个指定版本或验证商定的运行间隔. 这些是不同的说法. 仅仅因为没有可见的变化,短期试验并不能建立多年可接受的服务.

选择条件之前, 检查材料供应商的时间相关数据. 蠕变曲线可以显示在规定的应力和温度下总应变随时间的变化. 蠕变模量曲线表示指定负载条件和经过时间的刚度. 单个材料常数也无法取代图纸审查中的每个短期模量值.

检查指定等级, 物质条件, 压力水平, 温度, 时间范围和加载方式. 对于机加工零件, 还确定数据是否适用于提供的库存形式和方向. 模制测试样本的数据并不能自动证明挤压板或成品支撑件的合格性.

仔细阅读应变参考. 如果一条曲线给出了卸载状态下的总应变, 再次添加完整的初始应变将计算两次. 如果它只给出加载后的增加, 忽略初始运动会低估总位移. 同样的区别也适用于 0.10 示例中的毫米余量: 这是第一次加载读数后的额外关闭, 不是从卸载位置允许的总移动量.

材料应变必须与零件的几何形状相关. 对于均匀压缩的垫片, 缩短与其负载高度上的应变有关. 弯曲的支撑具有不同的位移模式. 数据表上的应变百分比不是, 就其本身而言, 夹具临界间隙处的毫米值.

温度和湿度的变化会引起尺寸移动和蠕变. 隔离蠕变时保持控制; 在评估实际服务周期时重现并记录相关变化. 更热的, 较短的试验需要与预期条件建立合理的关系,然后才能支持较长寿命的主张. 在测量前冷却零件会导致另一种状态变化.

还要检查组件是否控制力或位移. 将塑料元件保持在固定变形状态会导致其反作用力随着时间的推移而下降; 这是压力放松. 螺栓连接可能会随着其构件变形而改变力和位移. 如果保留夹紧力是功能要求, 仅有差距记录是不够的. 更广泛的材料选择影响涵盖在 Delrin 与 UHMW 比较.


将恢复与加载的结果分开

释放力之前读取最后一次加载的读数. 然后将卸载和恢复记录为单独的事件, 和自己的时代. 移除零件, 将其带到检查室并等待测量会产生一段时间间隔,在此期间可能已经发生恢复.

德尔林的 蠕变和应力松弛指南 描述卸载后立即恢复,然后恢复较慢. 因此,一个等待期后剩余的移动量不应自动标记为永久变形.

显示初始运动的定性位移随时间图, 负载下的额外运动, 以及卸载后立即和延迟恢复.

用于说明性支持, 缺口跌破 0.20 mm 在所需的保持期间未达到间隙要求. 稍后卸载的测量无法反转结果. 康复仍然是有用的证据: 它有助于描述响应并计划下一次调查, 前提是加载的记录被保留.

如果第一次加载的读数已经不可接受, 研究初始几何形状, 归咎于长期蠕变之前的刚度和支撑布置. 如果在持有期间差距超过限制, 研究与时间相关的运动和测试设置. 如果对于商定的试验来说差距仍然可以接受, 报告持续时间和条件; 不要将结论延伸到证据之外.

重复加载引入了另一个问题. 单次保持然后恢复并不能显示该部件如何响应重复的服务周期. 重复使用相同的样本也会将其早期的负载历史记录带入下一次试验. 记录历史或使用定义的新鲜样本比较.

对于一个 CNC machining review, 在组件上标记工作间隙并确定用于判断它的负载和保持条件. 同意谁提供材料数据, 谁运行任何组件试用, 命令中包含哪些证据. 卸载的机加工零件的尺寸检查和记录的保持测试回答了不同的问题; 采购范围应明确需要哪些.

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