Влияние упругого ядра на размеры кольцевого изделия при изгибе фторопластовой ленты

Abstract

Статья посвящена изучению возможности изготовления фторопластовых изделий методом холодного формоизменения прессованных заготовок и исследованию особенностей механического поведения фторопласта, проявляющихся при деформировании и влияющих на качество и точность изготавливаемых деталей. Рассмотрена технология изготовления фторопластовых уплотнительных колец, получаемых методом навивки ленточной заготовки на цилиндрическую оправку с дальнейшей выдержкой в навитом состоянии и последующим разрезанием спирали на кольца. Важным этапом разработки технологического процесса являются расчет и проектирование инструмента (оправки-калибра), обеспечивающего получение кольцевых изделий требуемых размера и формы. Деформационное поведение фторопласта в условиях силового воздействия значительно отличается от поведения известных классических материалов и обладает целым рядом особенностей и специфических проявлений. Поэтому задача создания расчетной методики для разработки инструмента сложная и требует обоснованного подхода при выборе механической модели полимера. Учитывая, что фторопласт имеет структуру с высокой степенью кристалличности, механизм и последовательность протекания в нем деформаций под воздействием нагрузки во многом подобны поведению металлов и других низкомолекулярных материалов. Это позволяет использовать для расчета фторопластовых изделий методы и подходы, принятые в механике твердых тел, однако учитывая при этом, что деформационные процессы в полимерах протекают во времени и имеют другую природу упругих и остаточных деформаций. При изгибе фторопластовой ленты при наматывании ее на оправку определяющую роль играют остаточные деформации, обеспечивающие изделию необходимые размеры и форму. Однако не менее важны и упругие деформации, которые после снятия нагрузки вызывают пружинение и изменение размеров готового изделия. Доказывается, что даже при высоких степенях деформирования в области нейтрального слоя всегда будет присутствовать упругая зона конечной ширины, которая с учетом всех накапливаемых упругих деформаций оказывает определенное влияние на точность изготавливаемых изделий. При этом фторопласт является разномодульным материалом, имеющим упругость при растяжении значительно более высокую, чем при сжатии, а поэтому упругое восстановление в большей мере связано именно с областью растянутых волокон. На основании анализа деформационного поведения фторопласта с учетом специфики его механических свойств авторами разработана методика расчета инструмента для получения колец заданных размеров. Предложенная методика с достаточной степенью точности согласуется с результатами экспериментальных исследований.