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HDPE管材成型工藝條件對其應力開裂的影響

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-05-16  瀏覽次數:1444
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核心提示:HDPE管材有許多優良的性能,如質輕、抗腐、內壁光滑、使用壽命長等,又以其較高的強度應用在承壓輸送各種介質的管道上,但其環境
 HDPE管材有許多優良的性能,如質輕、抗腐、內壁光滑、使用壽命長等,又以其較高的強度應用在承壓輸送各種介質的管道上,但其環境應力開裂性能較差,一些HDPE管道在長期負荷作用下和一定時間后會出現應力破損現象。
 
    1.1 冷卻速度的影響
 
    溫度是HDPE結晶過程中最敏感的因素,不同的結晶程度對管材的力學性能有較大的影響。某廠HDPE管在水冷真空定徑箱中成型,管壁斷面有不同的熱歷史,不同的熱歷史對HDPE有不同的結晶行為閱,形成了不同結晶度的聚集結構。管材外表層受水急驟冷卻能夠很快的越過最佳的結晶溫度,形成一層結晶度較低的聚集結構區。外表層和中間層有一個能夠獲得晶核數量及生長速率最有利的結晶層,這個區域晶體生長好,聚集結構穩定。如果這時控制好一定的水溫和相應的牽引速度,就可增加該層的厚度。因HDPE熱傳導慢,最佳結晶溫度在中間層和內層停留的時間較長,結晶能夠在充分的條件下進行,所得到的是數量較少、顆粒較大的聚集結構區域。這種內外結構的不均勻性對管材的力學性能影響較大,低結晶區使管材具有韌性,高結晶區具有剛性,隨著結晶度的增加,脆性增大。當壓扁到2/3時內表面出現裂紋;繼續壓扁,裂紋向外表面擴展。我們認為使用密度高的均聚物擠出成型管材更應該注意成型工藝。
 
    1.2 熔融溫度的影響
 
    成型中熔融溫度與在該溫度下停留的時間會影響殘存晶核的數量,晶核的存在與否及晶核的大小,對成型時的結晶速度有很大的影響.如果熔融溫度低,熔融時間短,殘核沒有受到破壞,成型時晶核結晶速度快,晶體的尺寸大小均勻,能形成較穩定的聚集結構;如果熔融溫度高,熔融時間長,原有結構破壞得就越多,殘余的晶核就越少,成核的時間就長,結晶速度就慢,結晶尺寸也大,結構不穩定,從而影響了管材的強度。熔體溫度都較高,應力開裂時間都很短。我們曾用預熱時間長、預熱溫度較高的機頭內熔體成型管材做短期靜水壓強度試驗,其時間只有4.3h。熔融溫度對HDPE成型時的熔體破裂也有較大影響。成型時熔體受到剪切應力,當剪切應力達到或超過某一臨界值時,熔體就會出現破裂。熔體溫度不同,對應的剪切速率也大不相同。為保證管材的力學性能,成型時要控制好成型溫度,盡量避免熔體破裂。
 
    1.3 牽引速度的影響
 
    在管材成型過程中,熔體擠出口模的速度應與牽引管材的速度相協調。如果牽引速度大于擠出速度,部分大分子順著牽引方向取向,在牽引力的作用下,彈性還沒有回復就被冷卻定型,特別是在口模已定的情況下,靠調整牽引速度來加工薄壁管,這樣的管材更易在軸線方向上產生裂紋。
 
 
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