Термины, связанные с цементом. Термических напряжений

Главная --> Справочник терминов

Термических напряжений Различия в свободных объемах полимера и растворителя являются причиной различия их термических коэффициентов расширения, которые значительно меньше у полимера, чем у растворителя. Поэтому при комнатных, и в особенности при повышенных температурах, мономерная жидкость должна расширяться значительно больше, чем лолямер-ная. Однако растворитель в растворе находится как бы в уплотненном состоянии и подобен сконденсированному сжатому газу. Теплота, затраченная на это «сжатие», должна быть равна «теплоте испарения* ц иметь противоположный знак, Этот отрицательный вклад, являющийся как бы результатом взаимодействия молекул растворителя друг с другом, добавляется к положительной эдтальпйи смешения — результату'дисперсионного взаимодействия между неполярными полимером и растворителем.

Одно из типичных применений полипропилена — плакировка резервуаров, предназначенных для транспортировки и хранения химически агрессивных жидкостей, в том числе различных продовольственных товаров. Известной помехой в изготовлении крупных плакированных баков служит различие термических коэффициентов расширения полипропилена и стали,' что не является, впрочем, конструкционно неразрешимой задачей [13]. В последние годы

Расчетные а(;Г" экспериментальные исэ значения термических коэффициентов объёмного расширении и температуры стеклования Т для ряда стеклообразных полимеров Calculated a(.p and experimental асэ values of thermal coefficients of volumetric expansion and the glass transition temperature Tg for a series of glassy polymers

Так же как и теплоемкость, ее и р зависят от температуры, физического и фазового состояния и структурных характеристик полимера. Температурная зависимость термических коэффициентов « и р по характеру аналогична температурной зависимости теплоемкости. Для аморфных полимеров в области низких температур значение а невелико и при 7-^0 а -"О До Т термические коэффициенты расширения а и [1 примерно равны между собой и несколько повышаются с ростом температуры При Гс наблюдается резкое увеличение а. к $ (скачок термического коэффициента) в узком температурном интервале (2—5 К) Ниже приведены коэффициенты линейного расширения некоторых полимеров выше и ниже Тс:

Различия в свободных объемах полимера и растворителя яа-ляются причиной различия их термических коэффициентов расширения, которые значительно меньше у полимера, чем у растворителя. Поэтому при комнатных, и в особенности при повышенных температурах, мономерная жидкость должна расширяться значительно больше, чем полимерная. Однако растворитель в растворе находится как бы в уплотненном состоянии и подобен сконденсированному сжатому газу. Теплота, затраченная на это «сжатие», должна быть равна «теплоте испарения» к иметь противоположный знак. Этот отрицательный вклад, являющийся как бы результатом взаимодействия молекул растворителя друг с другом, добавляется к положительной энтальгши смешения — результату дисперсионного взаимодействия между неполярными полимером и растворителем.

Как отмечалось ранее, внутренние напряжения возникают при ограничении деформации полимера подложкой. Их уровень зависит в основном от модуля упругости клея, термических коэффициентов линейного расширения клея и субстрата, геометрии клеевого соединения, а также от температуры.

Компаунды подразделяются на пропиточные (обычно ненаполненные) и заливочные, применяемые с наполнителями. Условия работы и механизм разрушения компаундов весьма свой образны, что затрудняет их выбор для данной конструкции п,, обычным диэлектрическим и физико-механическим характеристикам. Как правило, на конструкции (часто сложной конфпгу рации), в которых используют заливочные компаунды, не действуют значительные внешние нагрузки, которые могут привест < к разрушению компаунда. Обычно компаунд разрушается по,; действием внутренних напряжений, возникающих вследствие or раничения термических и усадочных деформаций компаунда же сткими конструкциями. Напряжения, возникающие вследствп • разности термических коэффициентов расширения компаунда г конструкции, будут более подробно рассмотрены ниже. Здес, только отметим, что эти напряжения действуют в течение длительного времени, что часто приводит к разрушению изделий 1ь> в момент изготовления, а в процессе эксплуатации, и, следова тельно, к аварийному выходу оборудования из строя. Поэтом; для прогнозирования времени жизни изделия в данных уел) виях необходимо изучение процессов релаксации внутреншк напряжений и длительной прочности материала в сложных нолях внутренних напряжений.

Как отмечалось ранее, внутренние напряжения возникают при ограничении деформации полимера подложкой. Их уровень зависит в основном от модуля упругости клея, термических коэффициентов линейного расширения клея и субстрата, геометрии клеевого соединения, а также от температуры.

Компаунды подразделяются на пропиточные (обычно ненаполненные) и заливочные, применяемые с наполнителями. Условия работы и механизм разрушения компаундов весьма свой образны, что затрудняет их выбор для данной конструкции ц,, обычным диэлектрическим и физико-механическим характеру стикам. Как правило, на конструкции (часто сложной конфпгу рации), в которых используют заливочные компаунды, не действуют значительные внешние нагрузки, которые могут привест < к разрушению компаунда. Обычно компаунд разрушается по,; действием внутренних напряжений, возникающих вследствие or раничения термических и усадочных деформаций компаунда же сткими конструкциями. Напряжения, возникающие вследствп • разности термических коэффициентов расширения компаунда г конструкции, будут более подробно рассмотрены ниже. Здес, только отметим, что эти напряжения действуют в течение длительного времени, что часто приводит к разрушению изделий ш-в момент изготовления, а в процессе эксплуатации, и, следова тельно, к аварийному выходу оборудования из строя. Поэтом1 для прогнозирования времени жизни изделия в данных уел) виях необходимо изучение процессов релаксации внутреншк напряжений и длительной прочности материала в сложных нолях внутренних напряжений.

Различия в свободных объемах полимера и растворителя яа-ляются причиной различия их термических коэффициентов расширения, которые значительно меньше у полимера, чем у растворителя. Поэтому при комнатных, и в особенности при повышенных температурах, мономерная жидкость должна расширяться значительно больше, чем полимерная. Однако растворитель в растворе находится как бы в уплотненном состоянии и подобен сконденсированному сжатому газу. Теплота, затраченная на это «сжатие», должна быть равна «теплоте испарения» и иметь противоположный знак. Этот отрицательный вклад, являющийся как бы результатом взаимодействия молекул растворителя друг с другом, добавляется к положительной энтальгши смешения — результату дисперсионного взаимодействия между неполярными полимером и растворителем.

Ниже приводятся температурные зависимости термических коэффициентов расширения ПЭВД:

цами». Он необходим для снятия местных термических напряжений, которые розникают в материале в процессе производства или на стадиях обработки и которые, если их не снять, в дальнейшем могут привести к растрескиванию или рассыпанию изделия. Только газовое пламя позволяет строго соблюдать температуры и время выдержки изделий, необходимое для снятия напряжений. Эти показатели зависят от размеров (прежде всего от толщины стенок) стеклоизделий, качества и состава стекла. Для охлаждения столовых стекольных изделий (с 500 до 20 °С) требуется примерно 30 мин.

Закалка стали приводит к повышению твердости и ударной вязкости. Она отличается от отжига в основном скоростью охлаждения и способом его осуществления. При охлаждении стальные изделия погружают в воду или нефтяные масла для превращения аустенита в мартенсит. Иногда для завершения процесса превращения требуется отпуск, т. е. искусственное старение, заключающееся во вторичном нагреве до 300—400 °С для снятия термических напряжений и снижения хрупкости.

жига при 700—1200°С. Для снятия напряжений наклепа механически упроченных изделий из этих сплавов требуется термообработка при 450—850 °С. Более низкая температура (250—300 °С) необходима для выравнивания термических напряжений.

При определении толщины слоя клея следует учитывать различия в теплофизических свойствах склеиваемых элементов, чтобы исключить возникновение больших термических напряжений, особенно при нестационарных условиях работы. Важен также учет технологических и производственных возможностей: изготовление сопрягаемых деталей с необходимой точностью, наличие оборудования и оснастки, обеспечивающих требуемые температурно-временные режимы и давление склеивания.

При определении толщины слоя клея следует учитывать различия в теплофизических свойствах склеиваемых элементов, чтобы исключить возникновение больших термических напряжений, особенно при нестационарных условиях работы. Важен также учет технологических и производственных возможностей: изготовление сопрягаемых деталей с необходимой точностью, наличие оборудования и оснастки, обеспечивающих требуемые температурно-временные режимы и давление склеивания.

При длительном действии повышенной температуры на клеевые соединения происходит изменение прочности вследствие термической или термоокислительной деструкции или же вследствие действия термических напряжений из-за разности коэффициентов линейного расширения склеиваемых материалов и клея. Последнее обстоятельство является большей частью решающим при эксплуатации клеевых соединений в условиях низких температур или резкого температурного перепада. Если склеиваемые материалы при действии температуры высыхают и при этом деформируются, то также возникают напряжения (влажност-ные), которые могут быть более губительными, чем термические. Поэтому очень важно выяснить преимущественный механизм старения.

где Ен — модуль наполненного материала в отсутствие термических напряжений; Еп — модуль ненапряженной матрицы; ап, «н — коэффициенты термического расширения соответственно матрицы и наполнителя; еу — удлинение в точке кривой напряжение а — деформация е, где dalds = 0.

В настоящее время для получения наполненных и армированных полимеров широко применяются как полимерные порошкообразные (дисперсные) наполнители, так и полимерные армирующие материалы на основе синтетических волокон. Их использование обеспечивает определенные преимущества перед применением стекловолокнистых и других минеральных наполнителей: повышенную ударную прочность, меньшую плотность, повышенную водостойкость и пр. Кроме того, коэффициенты термического расширения полимерных наполнителей и связующих очень близки, что создает дополнительный эффект упрочнения наполненной системы в результате снижения термических напряжений. Применение органических наполнителей дает также возможность использовать отходы, получаемые при переработке полимеров.

Со многих точек зрения, чистый кремнезем Si02 почти безупречен как материал для получения стекла. В расплавленном состоянии он легко охлаждается без кристаллизации или расстекло-вывания. Его температурный коэфициент расширения так мал, что он может быть легко охлажден без значительных термических напряжений, и полученный продукт относительно мало чувствителен к последующему нагреванию и охлаждению (его склонность к расстекловыванию при новом нагревании относительно незначительна). Кремнезем механически прочен и обладает высокой сопротивляемостью химическим и физическим воздействиям; начинает размягчаться только при очень высокой температуре.

Предположим, что температурный градиент по листу значительно не уменьшился и никаких внутренних термических напряжений не возникло. Но когда лист достигнет комнатной температуры и охлаждение останавливается, то температурный градиент вовсе исчезает. С того времени как температура охлаждаемого листа переходит за предел, ниже которого уже не происходит быстрого устранения внутренних напряжений, температура внутренней части листа начинает понижаться больше, чем температура наружной части. При этом, очевидно, внутренняя часть листа садится больше, чем внешняя, вследствие чего внутренняя часть листа находится под натяжением, внешняя — под сжатием. Другими словами, стекло теперь находится в состоянии внутренних механических напряжений. Можно установить наличие этих напряжений в стекле и их постепенное исчезновение, производя измерения двойного лучепреломления (см. стр. 405—'408).

от описанных выше термических напряжений), которые, вероятно, служат причиной рассыпания разбиваемого необожженного стекла.

Термореактивных материалов Термостойкую круглодонную Тетраэдрическую конфигурацию Тиоколовые герметики Титрования определяют Титрование контрольной Токсическими свойствами Толщиномер погрешность Техническими трудностями