кандидат технических наук, доцент, первый проректор
Ph. D. (Engineering), Associate Professor, First Vice-Rector
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры сопротивления материалов машиностоительного профиля
Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Department of resistance of materials of a machine-building profile
В работе рассматривается технологический процесс изготовления уплотнительных фторопластовых колец из ленточной заготовки и исследуется возможность их получения методом холодной навивки ленты на цилиндрическую оправку и разрезания спирали на кольца без последующей операции нагрева и термофиксации размеров. Основанием для принятия такой технологии является анализ механических свойств фторопласта-4 и его деформационное поведение в условиях силового воздействия. Исследования показывают, что высокая пластичность материала и склонность фторопласта-4 к хладотекучести способствуют возникновению необратимых деформаций при низких температурах и невысоких нагрузках и делают возможность получения фторопластовых изделий методом холодного формования реально осуществимой, подобно тому, как это происходит в металлах, но с учетом особенностей свойств полимера. Поскольку процесс перестройки структуры и достижение ею равновесного состояния имеет релаксационный характер, необходимым этапом холодного формоизменения является выдержка изделия под нагрузкой в течение времени, требуемого для сохранения деталью заданных размеров. При этом точность размеров получаемых колец в значительной степени определяется точностью инструмента (цилиндрического калибра), на который производится навивка ленты. Рассматривая данную схему деформирования как чистый изгиб, при котором в заготовке возникают области растяжения и сжатия, и принимая для фторопласта модель твердого деформируемого тела с возможностью возникновения упругих и остаточных деформаций, авторами впервые обосновано и доказано, что при сжатии фторопласт-4 ведет себя как жестко-пластичный материал, а при растяжении модель его поведения соответствует упругопластичному материалу, сохраняющему даже при значительных необратимых изменениях некоторую долю упругих деформаций. Это приводит к пружинению детали после разгрузки и изменению проектного размера, что следует учитывать при разработке технологического процесса и проектировании инструмента. Авторами разработана методика расчета калибровочного инструмента с учетом эффекта упругого последействия в изделии, позволяющая получать фторопластовые кольца требуемых размеров и формы. Полученные результаты являются достоверными и подтверждены экспериментально.
A technological process of production of sealing fluoroplastic rings from a band workpiece is considered and the possibility of their production by a method of cold coiling of the tape on a cylindrical mandrel is investigated; the helix is cut in rings without subsequent heating operation and thermal fixing of sizes. The basis for adoption of such a technology is the analysis of mechanical properties and deformation behavior of fluoroplastic-4 in the conditions of power influence. Researches show that high plasticity of material and tendency of fluoroplastic-4 to cold flow contribute to emergence of irreversible deformations at low temperatures and low loadings and make possible obtaining fluoroplastic products by method of cold formation just as it occurs in metals, but taking into account particularities of polymer properties. Since the process of reorganization of structure and achievement of the equilibrium state has relaxation character, a necessary stage of cold forming is the endurance of a product under loading during the time required for preservation of given sizes by a detail. At the same time the accuracy of sizes of obtained rings is substantially defined by the tool accuracy (cylindrical caliber) on which is produced by winding of the tape. Considering this scheme of deformation as a pure bending at which there are areas of stretching and compression in a billet, and accepting for a fluoroplastic a model of a solid deformable body with possibility of elastic and residual deformations, it is for the first time proved by authors that fluoroplastic-4 behaves at compression as a rigid and plastic material, and at stretching the model of its behavior corresponds to elastic-plastic material. It means that zone of compression is completely captured by irreversible deformation and its sizes after unloading aren’t restored, and stretching zone even at considerable irreversible changes keeps some share of elastic deformations. After unloading, even after completion of relaxation processes, it leads to springing and, as a result, to partial restoration of its form and changes of its design size that should be considered during the development of technological process and designing of the tool. Authors have developed the method of calculation of the calibration tool taking into account effect of elastic after-effect in a product allowing obtaining fluoroplastic rings of required sizes and forms. The obtained results are reliable and are confirmed experimentally.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.