Переработка полимеров и композитов в твердой фазе - 37 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

73
матрицу с каналом, содержащим два призматических участка, разде-
ленных участком винтовой формы.
В ходе обработки материал испытывает интенсивную пластиче-
скую деформацию при сохранении идентичности начального и конеч-
ного сечений. Последнее обстоятельство позволяет осуществлять его
многократную экструзию с целью накопления большой деформации,
приводящей к изменению структуры и свойств материала.
Исследования, выполненные на
металлических и полимерных
материалах [30] показали, что при ВТЭ четко выделяются четыре зоны
деформации (рис. 4.22). Зоны 1 и 2 расположены в начале и в конце
винтового участка матрицы.
Сдвиг материала в данных зонах 1 и 2 имеет противоположное
направление, то есть зона 1 матрицы приводит к скручиванию заготов-
ки, а зона 2 к раскручиванию и восстановлению первоначальной
фор-
мы.
Каждая из указанных зон обеспечивает пластическую деформа-
цию от
ε =0 на оси экструдата до ε=0,5÷0,7 на периферии. Деформационная
зона 3 расположена в винтовой части матрицы между зонами 1 и 2 и
охватывает основной объем образца, исключая периферийную зону 4
толщиной 1-2 мм.
Деформация в зоне 3 представляет собой простой сдвиг в про-
дольной плоскости, поворачивающейся
вокруг оси экструзии. Дефор-
мация в зоне 4 представляет собой интенсивный простой сдвиг вдоль
контура (приповерхностный слой периферии 1÷2 мм) сечения образца с
ε≈2.
Наличие в ВТЭ двух новых, отличных от РКУЭ плоскостей
управляемого сдвига открывает дополнительные возможности по де-
формированию структуры и свойств полимеров и композитов. Так из-
меняя степень деформации
сдвига в зонах 1 и 2 можно создавать струк-
туру с отчетливо выраженной анизотропией в поперечном сечении экс-
трудата. Деформационные зоны 3 и 4 создают вихрь, который вытяги-
вает слои материала в плоскости, перпендикулярной оси экструзии.
Последовательное вытягивание и складкообразование приводит к пе-
ремешиванию структуры полимерного композита. Возможность интен-
сивного перемешивания материала является характерной особенностью
ВТЭ. Особенно интенсивное перемешивание наблюдается в зоне 4, где
интенсивный сдвиг приводит к складкообразованию не только на мак-
ро-, но и на микроуровне. При этом площадь поверхности образца вна-
74
чале увеличивается до 50%, а затем возвращается к исходным разме-
рам, что приводит к тому, что материал из внутренних слоев выходит
на поверхность, а с поверхности втягивается вовнутрь.
Таким образом, ВТЭ – это способ интенсивной твердофазной
экструзии полимеров и композитов, который позволяет реализовать в
материале ярко выраженный градиент свойств по сечению экструдата.
Наличие упрочненного поверхностного слоя и более пластичной серд-
цевины представляет интерес для изделий из полимерных композитов с
указанными эксплуатационными характеристиками.
Усилие на заготовку создается гидравлическим прессом (1) (рис.
4.1), оборудованным образцовым манометром типа МКД (5) до 100 Бар
и индикатором часового типа (3) с ценой деления 1*10
-5
м, с помощью
которого измеряется перемещение плунжера, передающего давление на
заготовку полимера.
Измерялось давление Р
ф
, необходимое для винновой твердофаз-
ной экструзии исследуемых материалов в зависимости от состава, тем-
пературы экструзии, угла подъема винтовой нарезки матрицы, количе-
ства проходов образца через испытательную ячейку (рис. 4.23). За дав-
ление формования Р
ф
принималась величина удельного осевого давле-
ния, при котором имело место непрерывное прохождение материала
заготовки через зону пластического деформирования (зону сдвига); при
этом давление экструзии остается постоянным Для точного определения
1
3, 4
2
Р
ф
Рис. 4.22 Схема винтовой твердофазной
экструзии материала:
1–зона скручивания образца; 2–зона восста-
новления первоначальной формы образца;
3–зона сдвига материала в продольной плос-
кости, поворачивающейся вокруг оси экстру-
зии; 4–зона простого сдвига приповерхност-
ного слоя (1-2 мм) экструдата

Страницы