Fréttir

01 Kjarni áhrifamikils árangurs

Margir hugsa strax um „seigju“ þegar þeir heyra orðið „höggþol“. En hvað nákvæmlega er seigja? Einfaldlega sagt snýst það um hvort efni geti dreift orku á áhrifaríkan hátt þegar það verður fyrir höggi.

Ef orkan dreifist jafnt er efnið „seigt“; ef orkan er einbeitt á einum stað er það „brothætt“.

Hvernig dreifa fjölliður orku? Aðallega í gegnum þrjár leiðir:

• Hreyfing keðjuhluta: Þegar utanaðkomandi kraftur kemur á móti dreifa sameindakeðjurnar orku með innri snúningi, beygju og rennsli. Sameindakeðjurnar geta „snúið sér undan“, beygst og rennt;

• Örsmávaxandi aflögun: Eins og gúmmí valda gúmmíagnir sprungumyndun í grunnefninu og taka í sig höggorkuna. Innri fasabyggingin getur afmyndast og síðan náð sér á strik; 

• Sprungubeygju- og orkuupptökuferli: Innri uppbygging efnisins (eins og fasaviðmót og fylliefni) gerir sprunguútbreiðsluleiðina krókótta og seinkar sprungumyndun. Einfaldara sagt liggur sprungan ekki í beinni línu heldur er rofin, sveigð og óvirklega hlutleyst af innri uppbyggingunni.

Sérðu, höggstyrkur er í raun ekki „styrkur til að standast brot“ heldur „hæfni til að dreifa orku með því að beina henni áfram“.

Þetta skýrir einnig algengt fyrirbæri: sum efni hafa ótrúlega mikinn togstyrk og brotna auðveldlega við árekstur; til dæmis verkfræðiplast eins og PS, PMMA og PLA.

Önnur efni, þótt þau séu miðlungssterk, þola högg. Ástæðan er sú að þau fyrrnefndu hafa engan stað til að „dreifa orku“ en þau síðarnefndu „dreifa orku“. Dæmi eru plötur og stengur úr PA,PPog ABS efni.

Frá smásjársjónarmiði, þegar utanaðkomandi kraftur kemur á kerfið samstundis, upplifir það afar mikla álagshraða, svo stuttan að jafnvel sameindirnar geta ekki „brugðist við“ í tæka tíð.

Á þessum tímapunkti dreifa málmar orku með rennsli, keramik losa orku með sprungum, en fjölliður taka á sig högg með hreyfingu keðjuhluta, kraftmiklu vetnistengisrofi og samhæfðri aflögun kristallaðra og ókristölluðra svæða.

Ef sameindakeðjurnar hafa nægilega hreyfanleika til að aðlaga stöðu sína og endurraða sér í tíma, dreifa orku á skilvirkan hátt, þá er árekstrargetan góð. Aftur á móti, ef kerfið er of stíft - hreyfing keðjuhluta er takmörkuð, kristöllunin er of mikil og glerhitastigið er of hátt - þegar utanaðkomandi kraftur kemur á staðinn, einbeitir öll orkan sér að einum punkti og sprungan breiðist beint út.

Þess vegna er kjarninn í höggþoli ekki „hörku“ eða „styrk“, heldur hæfni efnisins til að dreifa og losa orku á mjög skömmum tíma.

 

02 Hakkað vs. Óhakkað: Ekki ein prófun, heldur tvær bilunaraðferðir

„Áhrifastyrkurinn“ sem við tölum venjulega um hefur í raun tvær gerðir: 

• Óskorað högg: Kannar „heildarorkudreifingargetu“ efnisins; 

• Skáráhrif: Kannar „viðnám sprunguoddsins“.

Óskorað högg mælir heildargetu efnisins til að taka í sig og dreifa höggorku. Það mælir hvort efnið geti tekið í sig orku í gegnum rennsli sameindakeðjunnar, kristallamyndun og aflögun gúmmífasa frá því að það verður fyrir átaki þar til það brotnar. Þess vegna bendir hátt skorað högg oft til sveigjanlegs, samhæfðs kerfis með góða orkudreifingu.

Skotprófun mælir viðnám efnis gegn sprunguútbreiðslu við spennuþéttni. Það má líta á það sem „þol kerfisins gegn sprunguútbreiðslu“. Ef víxlverkun milli sameinda er sterk og keðjuhlutar geta endurraðað sér hratt, mun sprunguútbreiðsla „hægja á sér“ eða „óvirkjast“.

Þess vegna hafa efni með mikla höggþol oft sterkar millifletistengi eða orkudreifingarferla, svo sem vetnistengi milli estertengja í pólýkarbónati eða losun og fellingar á millifleti í gúmmíherðingarkerfum. 

Þetta er einnig ástæðan fyrir því að sum efni (eins og PP, PA, ABS og PC) standa sig vel í óskoruðum höggprófunum en sýna verulega minnkun á höggþoli með skorðum, sem bendir til þess að smásæjar orkudreifingaraðferðir þeirra virka ekki á áhrifaríkan hátt við spennuþéttni.

 

03 Hvers vegna eru sum efni höggþolin?

Til að skilja þetta þurfum við að skoða sameindastigið. Höggþol fjölliðuefnis er stutt af þremur grundvallarþáttum:

1. Keðjuhlutar hafa frígráður:

Til dæmis, í PE (UHMWPE, HDPE), TPU og ákveðnum sveigjanlegum PC-efnum, geta keðjuhlutar dregið úr orku með breytingum á lögun við árekstur. Þetta stafar í raun af orkuupptöku með hreyfingum innan sameinda eins og teygju, beygju og snúningi efnatengja.

2. Fasabygging hefur jafnakerfi: Kerfi eins og HIPS, ABS og PA/EPDM innihalda mjúk fasa eða tengifleti. Við árekstur taka tengifletirnir fyrst upp orku, losna og sameinast síðan aftur.Eins og hnefaleikahanskar — hanskarnir auka ekki styrk, en þeir lengja álagstímann og draga úr hámarksálagi. 

3. Millisameinda „klístranleiki“: Sum kerfi innihalda vetnistengi, π–π víxlverkanir og jafnvel tvípólvíxlverkanir. Þessar veiku víxlverkanir „fórna“ sér til að taka upp orku við árekstur og jafna sig síðan hægt og rólega.

Þess vegna munt þú komast að því að sum fjölliður með pólhópum (eins og PA og PC) mynda mikinn hita eftir árekstur - það er vegna „núningshita“ sem myndast af rafeindum og sameindum. 

Einfaldlega sagt er sameiginlegur eiginleiki höggþolinna efna að þau dreifa orku nógu hratt og hrynja ekki öll í einu.

 

HANDANUHMWPE ogHDPE blaðeru verkfræðiplastvörur með framúrskarandi höggþol. Sem aðalefni í námuvinnsluvélum og verkfræðiflutningaiðnaði hafa þær komið í stað kolefnisstáls og orðið kjörinn kostur fyrir klæðningar fyrir vörubíla og kolageymi. 

Mjög sterk höggþol þeirra verndar þá gegn höggum frá hörðum efnum eins og kolum og verndar flutningatæki. Þetta dregur úr skiptiferlum búnaðar, bætir framleiðsluhagkvæmni og tryggir öryggi starfsmanna.