Справочник по композиционным материалам

Конструкция изделий

Основные принципы конструирования изделий всех типов ха­рактерны и для армированных формовочных композиций. Прак­тически можно получить изделие любой конфигурации, если стоимость и сложность формы не являются лимитирующими фак­торами. Как уже говорилось, деталь может иметь толстые и тон­кие сечения, и примеры, приведенные в 15.1.3, демонстрируют высокую сложность многих изделий. Тем не менее следует избе­гать резких переходов от толстых сечений к тонким.

Изделия могут иметь прямые углы, но лучше делать закругле­ния с большим радиусом. Получение очень тонких секций (тол­щиной менее 1,6 мм) вызывает определенные трудности, завися­щие от направления формования. Создание отверстий в направле­нии формования не является проблемой, но при этом происходит некоторое снижение прочности из-за стыков, образующихся при обтекании композицией штифтов, которые формируют отверстия. Требования к технологическим уклонам формы малы по сравне­нию с металлическими отливками, и иногда минимальный уклон достигается в пределах допустимых отклонений размеров. Однако 182 рекомендуется, чтобы уклон был минимальным из допускаемых назначением изделия. Заформовывание в деталях металлических или других вставок, снабженных резьбой, вызывает примерно те же трудности, что и получение отверстий. Как правило, вставки (закладные детали), которые отформованы заодно с деталью, лучше сопротивляются воздействию крутящих и осевых усилий, чем вставки, помещенные внутри детали после формования.

При конструировании изделий из армированных композиций возникают специальные вопросы, связанные с низкой деформи­руемостью или растяжимостью этих материалов. По терминоло­гии, принятой для металлов, их предел текучести и предел проч­ности идентичны. Это означает, что сравнительно небольшая де­формация (даже при высоком напряжении) приведет к разруше­нию детали. Например, образец для испытания на изгиб толщиной 3,2 мм и шириной 25,4 мм, имеющий предел прочности при изгибе аи = 138 МПа, разрушится при приложении нагрузки 113 Н, а при толщине 1,6 мм — 27 Н. Таким образом, очевидно, что сравнительно небольшие усилия, прилагаемые к такому изделию с тонкими сечениями при обращении с ним, например в процессе извлечения из формы или последующей сборки и т. п., могут вызвать его повреждение, несмотря на то, что при эксплуатации уровень напряжений окажется ниже.

Выход из положения состоит в том, что все сечения любых де­талей из ВКМ или ЛФМ должны быть достаточно толстыми или иметь такие очертания, чтобы приложенные локальные нагрузки не вызывали напряжение, превышающее предельное. Большие плоские поверхности должны разделяться витками или ребрами жесткости. Края должны быть отбортованы или иметь большую толщину. Если изделие имеет крепежный фланец или выступа­ющие опоры с болтовыми отверстиями, необходимо предусмотреть косынки большого размера, идущие от смежной стенки и выходя­щие за болтовые отверстия.

Можно отметить, что увеличение толщины вызывает лишь не­большое повышение стоимости, и иногда материал, добавленный в каком-то одном месте изделия, может быть снят из другого, менее критического места. Несмотря на то, что увеличение тол­щины действительно влияет на цикл формования, это влияние значительно меньше, чем, например, при аналогичном изменении конструкции деталей из термопластов, которое приводит не только к непропорциональному удлинению цикла, но может даже по­требовать применения литьевой машины большего размера.