Механические свойства представляют собой комплекс показа гелей, определяющих поведение пластмасс под действием меха­нических усилий. Под действием механических сил полимерные материалы деформируются, а при достаточно сильных или дли­тельных воздействиях разрушаются. В соответствии с этим различают деформационные и прочностные свойства. В отдель­ную группу выделяют фрикционные свойства, проявляющиеся при движении твердого полимерного теза по поверхности друго­го тела.

Механические испытания пластмасс различаются типом до формации (растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг, кручение и . д.) и режимом нагружения (динамический или статический).

Механические показатели необходимы при инженерной «цеп­ке работы изделий, при выборе материала для создании новых изделий, для различных конструкторских расчетов.

и*

Под механической прочностью понимают способность тела противостоять разрушению под действием внешних сил.

). Прочность при растяжении (разрушающее напряжение при

растяжении) характеризуется нагрузкой, при которой разруша­ется образец, отнесенной к площади начального поперечного '•сечения образца.

Метод испытания пластмасс на растяжение заключается а ■следующем. Образцы в виде лопаток или прямоугольной полос - , ки закрепляются в зажимах или специальных захватах разрыв­ной машины, после чего прикладывается растягивающее усилие при постоянной скорости. В момент разрушения образца фик­сируется удлинение (в мм) и разрушающая нагрузка. Разру­шающее. напряжение при растяжении в (МПа) рассчитывают по формуле

Cv=p/Sa, (f. l)

где Р — нагрузка, при которой образен разрушался, Н; So — площадь на­чального поперечного сечения образца, мм1.

Прочность при сжатии (разрушающее напряжение при ежсы :тии) характеризуется напряжением при сжатии, соответствую­щем нагрузке, вызывающей разрушение образца.

Метод испытания пластмасс на сжатие заключается в сле - J. дующем. Образец в форме прямоугольной призмы, прямого J цилиндра или прямой трубки стандартных размеров помещается, между двумя плитами, которые сближаются при постоянной ■скорости. В момент разрушения фиксируется нагрузка, при ко­торой это разрушение произошло.

Разрушающее напряжение при сжатии (в МПа) рассчиты­вают по формуле

Oc.M = PISu> (1.2)

тле Р — нагрузка, при которой произошло разрушение образца, Н; So — пло­щадь начального поперечного сечения образца. мма.

Прочность при изгибе (разрушающее напряжение при изги­бе) характеризуется изгибающим напряжением, возникающим в момент разрушения образца.

Метод испытания пластмасс на изгиб заключается в следую­щем. Образец свободно кладется Па опоры и к его середине под прямым углом прикладывается изгибающая нагрузка. В мо­мент разрушения образца по шкале фиксируется величина прогиба (в мм) и изгибающая нагрузка. Определение проводит­ся на испытательной машине {типа РПУ-!) в статических условиях с точностью ±1%!. Испытательная машина должна иметь устройство с нагружающим наконечником и опорами. Их сближение должно проходить равномерно с постоянной скоро­стью,'

Изгибающее напряжение при разрушении (в МПа) рассчи­тывают по формуле

Gn—3Plf (2bh2), (1.3)

где Р — нагрузка, Н; ! — расстояние между опорами, мм; l>. h — со от не тс т - ненно ширина и толщина образца, мм.

Прочность при ударе (ударная вязкость) характеризуется энергией, затрачиваемой при ударе на разрушение образца без надреза или с надрезом.

Метод испытания пластмасс заключается в следующем. Образец в форме бруска стандартной формы и размеров с над­резом или без надреза свободно кладется на опоры прибора так, чтобы удар пришелся на середину широкой стороны образ­ца. Прибором для испытания служит маятниковый копер. В мо­мент испытания под действием свободно падающего маятника происходит разрушение образца. По шкале прибора отмечают энергию удара, затраченную маятником на его разрушение.

Ударную вязкость образцов без надреза (в кДж/м2) рассчи­тывают по формуле

a = Aj(bh), (1.4)

где А — энергия улара, затраченная на разрушение образца без надреза, Дж;

I) , h — соответственно ширина и толщина образца по его середине, мм.

Ударная прочность образцов с надрезом меньше, чем образ­цов без надреза, особенно для термопластов (например, для полистирола, полиамидов в 8—32 раз, для целлулоида, этролов в 3—4 раза).

Твердость (поверхностная прочность) характеризуется спо - собносшоЗГатериала'сопротивляться внедрению инородного те­ла. Твердость оценивают как отношение силы, под действием Которой внедряется инородное тело, к размеру отпечатка, ■образовавшегося при его внедрении. Существует несколько ме­тодов определения твердости, которые различаются по значени­ям нагрузок, глубины внедрения, времени приложения нагрузки и по форме инородного тела, внедряемого в образец.

В СССР и большинстве европейских стран твердость опре­деляют по методу Бринелля, в США — по методу Роквелла, а при экспресс-испытаниях — по методу Шора,

Метод испытания полимерного материала на твердость за­ключается во вдавливании в материал стального шарика иод заданной нагрузкой и измерении глубины его вдавливания в поверхность образца через определенное время действия на­грузки при испытании, приложенной после предварительного нагружения. Испытание проводят на приборе ТП-1.

Твердость (в МПа) для глубины вдавливания шарика /(,>, равной 0,25 мм, рассчитывают но формуле

_________ Р-0,21______________________________ р

arf-0;25(/i — 0,25 - i-0,21) '

где Р- нагрузки при испытании, Н; d диаметр шарики, мм; h — глубина ндннлинапия шарика, мм; 0.21 коэффициент иринеденнн нагрузки к глуби­не n. iuii. tiniHiiHt; hj.

Фрикционные свойства пластмасс. характеризуются коэффи­циентом трения и показателями износа. При малых значениях этих величин говорят об антифрикционных свойствах пласт­масс.

Коэффициент трения и представляет собой отношение силы трения скольжения F (тангенциальной силы) к нормальной на­грузке Р:

i = F/P. (1.6)

Коэффициент трения характеризует сопротивление двух тел взаимному перемещению под действием тангенциальной силы. Это сопротивление связано с преодолением адгезионных связей н с деформацией микровыступов на поверхностях трущихся тел (число их зависит от степени обработки поверхностей, т. е. от их шероховатости). У фрикционных пластмасс (фенопласты с асбестовым наполнителем) коэффициент трения составляет

0. 3 0,8, у антифрикционных (фторопласты, полиамиды, поли­

формальдегид и др.)—0,14 без смазки и 0,01 при наличии смазки (воды или масла).

Коэффициент трения пластмасс определяют при их скольже­нии по стали со скоростью 30 см/с. Тормозные материалы ис­пытывают также па фракционную теплостойкость, при которой коэффициент трения определяют при вариации скоростей и нагрузок а интервале, характерном для работы тормозов.

Износ (истирание) характеризует интенсивность разрушения поверхностного слоя пластмасс при трении.

Износостойкость фторопластов в 40 раз выше, чем бронзы и в 10 раз выше, чем баббита, а износостойкость капрона, напол­ненного графитом, в 160 раз выше, чем бронзы и в 40 раз выше, чем баббита.

Износостойкость пластмасс оценивают по их истиранию при грении по поверхности с острыми (абразивные зерна) и тупыми (металлическая сетка) выступами. Испытание пластмасс на истирание проводят при их скольжении по стали и чугуну при разных скоростях н нагрузках, а также при качении с 25%-ным или 12%-ным проскальзыванием.

Показателем износа может служить, например, потеря мас­сы образца за определенное время при данных условиях испы - гания.

Фрикционные свойства пластмасс позволяют решать вопрос о целесообразности их применении для изготовления деталей подшипников, элементов зубчаты, передач, транспортирующих механизмов т. д.

Фрикционные свойства некоторых материалов приведены » табл. 1.7.