Усталость
Прочность при долговременном нагружении (статическая усталость)
Если при растяжении образца полиамида приложенное напряжение достаточно велико, то в конечном счете материал разорвется или по механизму хрупкого
разрушения, или с образованием шейки. Ненаполнен-ные полиамиды обычно разрушаются с образованием шейки; наполненные полиамиды могут подвергаться хрупкому разрушению. В общем случае разрушение, происходящее после длительной ползучести, называют статической усталостью. Кривые статической усталости являются огибающими семейства кривых ползучести, проведенными через точки разрыва. Эти кривые характеризуют влияние первоначально приложенного напряжения на долговечность ПА 66 сухого, увлажненного, кондиционированного при различных условиях и наполненного стеклянным волокном. Заметное влияние на долговечность полиамидов оказывает окружающая среда. В различных средах, например в органических жидкостях или водных растворах солей, нагруженные детали могут покрываться трещинами, что приводит к значительному уменьшению их долговечности.
Динамическая усталость
Подобно металлам, термопласты могут разрушаться при действии циклических напряжений меньших, чем предел прочности при статических испытаниях. Это явление называют динамической усталостью. Оно встречается при эксплуатации вращающихся и вибрирующих полиамидных деталей, таких как пропеллеры и шестерни, подвергаемые продолжительному воздействию циклических напряжений. Число циклов, необходимых для разрушения детали, зависит не только от напряжения, но и от температуры, содержания влаги, степени кристалличности материала и частоты действия напряжения. При высоких частотах нагружения (обычно более 300 циклов в минуту) энергия деформации практически полностью переходит в тепло, в особенности при температурах, при которых для данного материала характерно высокое поглощение. Этот эффект ускоряет разрушение изделия вследствие теплового размягчения полимера. Разрушение материала может происходить и в результате образования трещин. Необратимые изменения в материале, например образование трещин и микропустот, тоже рассматриваются как разрушение, но в случае использования их для оценки долговечности, эти явления должны иметь количественные характеристики. Поскольку в частично кристаллических полимерах, какими являются полиамиды, колебания поглощаются только аморфными участками, динамическая усталость, причиной которой является размягчение материала, уменьшается с увеличением степени кристалличности полимера. Результаты изучения влияния упомянутых факторов на динамическую усталость полиамидов приводятся в работах Ридделя с соавторами и Обербаха. В последней работе приводятся также экспериментальные данные для ПА 6 и 66.
Вследствие высокой прочности и замечательных деформационных свойств полиамиды считают чрезвычайно удобной матрицей для армирования стеклянным волокном, введение которого приводит к значительному увеличению сопротивления полиамидов воздействию динамических нагрузок. Механизм разрушения стеклонаполненных пластмасс в результате их динамической усталости обсуждается в работе, где сделан вывод о том, что разрушение в значительной степени инициируется нарушением связи между полимером и наполнителем. Короткие волокна эффективнее, чем длинные, повышают сопротивляемость полиамидов воздействию динамических нагрузок.
Исследования динамической усталости полиамидов обычно производят по стандартной методике при воздействии на испытуемый образец растяжения, сжатия,
сдвига или комбинации различных видов деформации. Результаты таких исследований динамической усталости могут служить лишь приблизительным руководством для применения полиамидных изделий. Более предпочтительными являются данные, полученные в результате моделирования действительных условий эксплуатации деталей.
|
