Модель динаміки розвитку деформації при механічних випробуваннях наповнених полімерних матеріалів в умовах кабельного виробництва

Abstract

При впровадженні у виробництво високо наповнених безгалогенних пластмас, механічна міцність яких в експлуатації безпосередньо залежить від вмісту антипірену і технології накладання, актуальним стає контроль механічних характеристик оболонки кабелю у пожежобезпечному виконанні. Полімерні матеріали і їх композиції є в’язкопружними матеріалами, для яких механічні характеристики залежать від часу дії напруження. Представлено результати оцінки швидкості деформації видовження зразків від часу одноосного розтягування при різних швидкостях розведення затискачів в процесі процедури визначення механічних характеристик для безгалогенних кабельних пластмас при нормативних випробуваннях в умовах виробництва. Показано, що внутрішній і зовнішній шари оболонки кабелю з наповненої безгалогенної пластмаси мають суттєво різні значення нормативного параметру пластичності: свідчення відмінностей в структурі полімеру у внутрішніх і зовнішніх шарах оболонки в наслідок технологічного процесу примусового деформування при екструзії, яка є вимушеною (примусовою) орієнтацією полімерної структури. Наведені експериментальні залежності відносної деформації видовження δL(t) зразків від часу одноосного розтягування при різних швидкостях розведення затискачів, які ілюструють підтверджену великим масивом даних відтворюваність форми залежностей δL(t) для відмінних за структурою подібних наповнених безгалогенних полімерів. Запропоновано модель залежності швидкості деформування від часу розтягування як суми миттєво-пружної, в’язко-пружної і миттєво-пластичної (незворотної): dε/dt = λпр exp ( – t/λпр) + {∫ λ1 exp(–τ/λ1).exp[–(t–τ)/λ2]dτ]}/Δt. Наведені відповідні оцінки параметрів названих складових деформування зразків, одержані при апроксимації експериментальних даних запропонованою моделлю. Запропонована модель, по-перше, дає пояснення наявності характерного максимума (t = tm) відносної деформації як суперпозиції двох взаємозалежних процесів деформування з різним часом післядії λ. По-друге, дозволяє уточнювати вимоги до проведення випробувань: із збільшенням швидкості розведення затискачів час максимуму tm значно зменшується, відповідно чим більша швидкість розведення затискачів, тим меншим має бути відрізок часу Δt між послідовними вимірюваннями довжини контрольної ділянки зразка. Цей висновок експериментально підтверджено для конкретного матеріалу при швидкості 250 мм/хв.

With the introduction into highly filled halogen-free plastics production, the mechanical strength of which in operation directly depends on the flame retardant content and application technology, it becomes important to control the cable sheath mechanical characteristics in a fireproof design. Polymeric materials and their compositions are viscoelastic materials for which the mechanical properties depend on the stress time. The results of estimating the deformation samples rate elongation from the uniaxial stretching time at different dilution rates of the clamps in the mechanical characteristics determining process for halogen-free cable plastics in regulatory tests under production conditions are presented. It is shown that the inner and outer layers of the halogen-free plastic cable sheath have significantly different values of the plasticity normative parameter: differences evidence in the polymer structure in the inner and outer layers of the sheath due to the forced deformation process during extrusion, which is forced polymer structure orientation. Elongation relative deformation experimental dependences δL(t) of the samples on the uniaxial stretching time at different clamps dilution speeds are given, which illustrate confirmed by a large data array the dependencies shape reproducibility δL(t) for different in structure similar filled halogen-free polymers. The strain rate dependence model on tensile time as the sum of instantaneous-elastic, viscoelastic and instantaneous-plastic (irreversible) is proposed: dε/dt = λпр exp ( – t/λпр) + {∫λ1 exp(–τ/λ1). exp[–(t–τ)/λ2]dτ]}/Δt. The appropriate parameter estimates of the named samples deformation components obtained by approximating the experimental data by the proposed model a re given. The proposed model, firstly, explains the presence characteristic relative deformation maximum (t = tm) as a two interdependent deformation processes superposition with different aftermath λ. Secondly, it allows to specify the requirements for testing: with increasing the clamps dilution speed, the maximum time tm decreases significantly, respectively, the higher the clamps dilution speed, the smaller interval time Δt between a successive sample control section length measurements. This conclusion was experimentally confirmed for a specific material at a speed of 250 mm/min.