Устойчивость пластмасс к негативным окружающим воздействиям – причина востребованности материала в производстве деталей, изделий, конструкций для работы в экстремальных условиях. Внешние факторы, быстро разрушающие металлы, древесину, стекло, значительно меньше влияют на пластики. Однако уверенность в реальной эксплуатационной долгосрочности необходимо подтверждать информацией, полученной посредством лабораторных испытаний.
Численные значения прочностных характеристик, полученные при испытаниях, требуются для выбора материала при конструировании, определения оптимальной технологии обработки, варианта повышения прочности. Исследования нужны, чтобы рассчитать периодичность замены детали, прогнозировать поведение полимеров в нестандартных условиях.
Специфика испытаний полимерной продукции в экстремальных условиях
Влияние нестандартных факторов окружающего пространства может ускорить износ, деформировать или разрушить пластиковое изделие, деталь механизма. Работающие в экстремальных условиях компоненты кроме воздействий внешней среды испытывают все виды механических нагрузок, свойственных эксплуатации в обычном режиме. Последствиями комплексного воздействия зачастую становятся химические преобразования и деструкция, стимулирующая старение материала.
Характерное проявление старения пластика – появление трещин, из-за которых кратно снижаются прочностные показатели, сокращается рабочий ресурс. Поведение полимерных изделий при старении неравнозначно. У одних пластмасс падение прочности постепенно увеличивается до полного разрушения, у других – ускоренная стартовая стадия сменяется продолжительным периодом без значительных изменений.
Скорость старения ускоряют следующие экстремальные обстоятельства:
- Агрессивность среды. Работа в агрессивной среде может вызвать набухание детали, диффузию активного вещества в тело пластика, результатом которой становится деструкция. Механические свойства пластмасс могут измениться от контакта с ароматическими, алифатическими растворителями, смазочными средствами, горючими материалами, растворами окислителей, щелочей, кислот.
- Давление. При избыточном давлении появляются трещины и деформационные изменения, снижаются первоначальные параметры прочности и пластичности.
- Влажность. Диффузия молекул воды в полимер влияет на межмолекулярное взаимодействие. Изменения до определенных пределов способны повысить прочность, но при дальнейшем увеличении доли влаги могут разрушить структурные связи. Отрицательное воздействие воды больше отражается на гидрофильных разновидностях, чем на гидрофобных полимерах.
- Ионизация. Действие ионизирующего излучения зачастую ускоряет разрушение материала, но может увеличивать прочность посредством радиационной сшивки.
- Температура. Ключевое влияние на поведение пластмасс оказывают экстремально высокие и низкие температуры. Причем реакция термопластов ощутимо отличается от реагирования реактопластов на охлаждение или нагрев. Жесткость и прочностные показатели термопластичных материалов уменьшаются с ростом температур. При понижении значительно сокращаются параметры ударной вязкости и пластичности, материалы становятся хрупкими. Реактопласты меньше реагируют на температурные изменения. Но при высоких температурах может необратимо разрушиться их сетчатая решетка, а при низких показаниях термометров быстрее проявляется хладноломкость.
Испытания пластиковых изделий, выпускаемых для работы в экстремальных условиях, проводят по специализированным технологиям с учетом потребительских требований к продукции. К примеру, методику испытаний с целью выявления температурного предела хрупкости при сдавливании регламентирует ГОСТ 16783-2017. Правила измерения температур, при которых детали и конструкции из пластмасс могут сопротивляться прогибающим воздействиям, устанавливает ГОСТ 34371-2017. Способы определения морозостойкости декларирует ГОСТ 22346-2017.
Основные технические средства для испытаний пластмасс в экстремальных условиях
Для изучения сопротивляемости пластмассовых изделий механическим воздействиям в экстремальных условиях потребуются следующие лабораторные установки и вспомогательные приспособления:
- Универсальная испытательная машина МИМ. Инновационная многоцелевая установка предоставляет возможность воспроизводить в лабораторных условиях все разновидности нагрузок, прилагаемых с постоянной скоростью или плавно нарастающим ускорением.
- Маятниковый копер МИК. Лабораторный прибор моделирует резкое сильное воздействие твердосплавного бойка на исследуемый образец. Установка предназначена для измерения параметров ударной вязкости, устойчивости к появлению и дальнейшему разрастанию разрушающих трещин.
- Приспособления и захваты. Вспомогательные атрибуты и конструкции, предназначенные для определенного вида тестирования, ускоряют и облегчают процедуру расположения образцов в районе испытаний. Использование специализированных приспособлений и захватов исключает высвобождение, кручение, сдвиг пробы под воздействием нагрузки.
- Машина для динамических испытаний МИМ. Новаторская установка имитирует много- и малоцикловые воздействия: сжатие-растяжение, серийные удары, многократный изгиб. Аппарат применяется в изучении усталостной прочности, способности противостоять воздействиям с изменяющимся направлением, мощностью, временем приложения.
- Система температурных испытаний. Прибор формирует в герметичном корпусе температурный фон с необходимыми для испытаний показателями. Для настройки и автоматического поддержания требующейся температуры установка оснащена цифровым терморегулятором.
Выбрать технические средства для испытаний пластмасс в искусственно созданных экстремальных условиях помогут эксперты компании «ГОСТ».