Температура

Было время, когда исследователи полимеров потратили много усилий на измерение долговременного поведения пластмассовых материалов, В литературе можно все еще отыскать результаты этих исследований, если, конечно, искать очень усердно. Но, похоже, что, по большей части, мы ограничиваемся только просмотром перечней данных, которые ничего не говорят о долговременном поведении, и не отражают результатов воздействия температуры на пластмассовый материал.

Это очень расстраивает (или должно очень расстраивать) инженеров-проектировщиков, которые пытаются выбрать подходящий материал для конкретного применения, и это серьезное препятствие на пути процесса от производства из металла к производству из пластмассы. Представьте себе, что можно сказать инженеру, что свойства материала изменяются при повышении температуры, и не иметь при этом никаких количественных данных для того, чтобы ответить на вопрос о том, какова степень этих изменений.

И дело не в том, что неизвестно, откуда взять ответ на этот вопрос. Можно оснастить любую разрывную испытательную машину камерой искусственного климата, и осуществлять испытания образцов при самых различных температурах для получения необходимых кривых «напряжения – деформации». Можно провести динамомеханический анализ (DMA) материала для получения большого объема информации о поведении материала в зависимости от температуры.

Так, например на Рисунке1 дается график зависимости модуля упругости от температуры для 33% армированного стекловолокном PA 66. Используя эту кривую, инженер может определить жесткость материала в любой точке между комнатной температурой и точкой плавления. А вместо этого, инженерному сообществу обычно предоставляется только температура прогиба под нагрузкой, параметр, бесполезность и несущественность которого находятся за гранью разумного.

Время

Но недостаточно знать только влияние температурного фактора. У нас должен быть какой-то способ фиксирования воздействия и времени, и напряжения. Основной отговоркой для того, чтобы не проводить долговременные оценки, такие как испытания на ползучесть, является то, что в нашем мире, с его дефицитом времени, просто не хватает времени для таких вещей.  Хорошими новостями является то, что, когда дело доходит до явлений релаксации, таких как релаксация ползучести, мы можем регулировать соотношение между температурой и временем для того, чтобы быстро получить очень хорошую оценку долговременного воздействия длительного нагружения при практически любых условиях, которые мы захотим определить.

Для того, чтобы сделать это, мы опирается на принцип, который гласит, что одни и те же процессы релаксации, которые протекают быстро при повышенных температурах, будут иметь место и при пониженных температурах, но будет происходить несколько медленнее. Если мы можем экспериментальным путем установить количественное соотношение между временем и температурой, мы можем использовать результаты кратковременных испытаний для создания прогноза относительно долговременного поведения.