Тара и ее производство - Ефремов Н.Ф.
ISBN 5-8122-0274-5
Скачать (прямая ссылка):
Значения коэффициентов концентрации напряжений Кк в различных точках сварных соединений приведены в табл. 5.8.
Таблица 5.8
Значения коэффициентов концентрации напряжений Кк в различных точках сварных соединений полимерных пленочных материалов [22]
Тип соединения 1а 16 2а 26 За 36
Нахлесточное 1.0 1.0 0,4 0.4 1.3 t.o
Т-образное 1.0 1.0 1.8 0,0 1.2 1.3
199
Величину Кк определяли как отношение напряжения в различных точках сварного шва к напряжению в основном материале:
«к—- (5.37)
Значительное влияние на прочность сварного соединения оказывает утонение свариваемого материала в зоне шва (рис. 5-38, а). Утонение материала в нахлесточных соединениях, работающих на сдвиг, значительно снижает прочность, поскольку нагрузку воспринимает сильно ослабленное сечение а-а (рис. 5.38, б). Кроме того, в месте перехода от утолщения 2 к тонкому шву создается дополнительная концентрация напряжений, что также приводит к ослаблению сварного соединения. Утонение в Т-образных соединениях, работающих на раз-дир, повышает прочность, так как нагрузку воспринимает утолщенная часть соединения 2 {рис. 5.38, в).
Для нахлесточных сварных соединений расчетную (эксплуатационную) нагрузку (усилие) P3 определяют из соотношения [33]
где Ь и I — ширина и длина шва соответственно; 1тсд] — допустимое напряжение сдвига (среза).
Рис. 5.38. Схема утонения шва и образования наплывов в околошовной зоне в процессе сварки (а) и влияния наплывов на испытания нахлесточных (б) и Т-образных {в) сварных соединений
200
ТодКс. (5.39)
R
где тсд — нормальное разрушающее напряжение сдвига (среза) для основного материала; K1* — относительная прочность сварного соединения; п— коэффициент запаса прочности.
Относительную прочность сварного соединения определяют как отношение разрушающего напряжения сварного шва тсд ш к разрушающему напряжению основного материала:
К,,—-. (540)
'од
Экспериментально у становлено [5, 33], что при контактно-тепловой сварке нахлесточных соединений ПЭВД, ПЭНД и ПП > 0,9. Для некоторых видов сварки значения K0 приведены в табл. 5.9.
Коэффициент запаса прочности п зависит от вида прикладываемой к упаковке нагрузки, изменений рабочей темпера-туры, агрессивности внешней и внутренней среды, климатических и других условий эксплуатации. Значения коэффициента п для сварных соединений некоторых термопластов приведены в табл. 5,10 и 5.11.
Максимальная деформация сварных соединений єсв не должна превышать допустимую деформацию едоп:
-fiE
доп • (5-41)
CB
где — граничная деформация; t\ — коэффициент запаса допустимой деформации.
Значения Erp и i\ для некоторых термопластов приведены в табл. 5.11.
Условия эксплуатации в табл. 5Л 1 классифицируются следующим образом.
I. Окружающая среда — воздух; статическая нагрузка при нормальной температуре и небольшом давлении: конструкция простой формы; в случае отказа конструкции опасность для окружающего персонала и оборудования отсутствует.
201
Таблица 5.9
Относительная прочность сварного соединения K0 в зависимости от способа сварки и температуры
окружающей среды
Способ сварки Материал Относительная прочность
к ратковр еменная длительная
20 'С 60 "С 20 "С 60 'С
Газовым теп лонос иге л ен с присадкой ПВХ 0,6 0,4 0,4 —
ЛЭНД 0,6 — 0,4 0,4
ПП 0.6 —- 0,4 0.4
Контактная тепловая ПВХ O1S — 0,6 -
ПЭНД 0.8-1,0 — 0.8 0,8
ПЛ 0.8-1,0 — 0.8 0.8
Э кс труди руе мой присадкой ПВХ - — - -
пэнд 0,7 — 0.5 0,5
ПП - — -
Таблица 5.10
Коэффициенты запаса прочности п сварных соединений для конструкций из винипласта
Условия эксплуатации п = 1-М ,4 л = 1.5-2,2 л = 2.3-3
Механическая нагрузка Рабочая температура Среда <лиматические условия статическая постоянная неагрессивная в помещении статическая постоянная неагрессивная на открытом воздухе динамическая переменная агрессивная на открытом воздухе
Таблица 5.11
Коэффициент запаса прочности п для сварных соединений из термопластов исходя из требований прочности и допустимой деформации
Условия эксплуатации ПВХ, л ПВХ. л ПЭВД,л ПП. л (trp = 2?)
I 2,5 0.7-1 1.3-1,5 1,5-1.7
I 3.4 1-1,1 1.5-1,8 1,8-2
111 5 1.3 2-2,2 2,2-3
202
II. Статическая нагрузка при переменной температуре и среднем давлении; конструкция простой формы; в случае отказа конструкции опасность отсутствует.
III. Изменяющаяся нагрузка при переменной температуре и высоком давлении: наличие сред, не оказывающих химического воздействия; конструкция сложной формы; в случае отказа конструкции имеется опасность для персонала, окружающих устройств.
Разрушающее напряжение сдвига нахлесточного соединения определяют по результатам испытаний на растяжение по формуле
^> = ы' (5-42]
где Pp - разрушающее усилие.
Процесс изготовления мягкой тары совмещен с процессом заполнения ее продукцией- Поэтому на сварные швы могут попадать частицы заполняемого продукта. Особенно часто это встречается при заполнении тары жидкой и порошкообразной продукцией. На рис. 5.39 показаны стадии получения упакованной порошкообразной продукции в мягкую тару типа «пакет* с одним продольным и двумя поперечными швами. Заполненная дозой продукта цилиндрическая пленочная заготовка с продольным и нижним сварными швами подается вниз на расчетное расстояние (рис. 5.39, а). После этого встречным движением сварочных электродов горизонтального шва приводятся в соприкосновение противоположные стороны цилиндрической пленочной заготовки (рис. 5.39, б). Из-за негерметичности дозирующего устройства в зону сварного шва могут попадать частицы заполняемого продукта. При сварке продольного шва происходит укупоривание заполненного нижнего пакета и оформление нижнего шва верхней заготовки пакета. ІЬрячие прилегающие к свариваемым швам участки полимерной пленки контактируют с продуктом (рис. 5.39, в), поэтому швы и околошовная зона могут содержать вплавления продукта, являющиеся концентратором напряжений и снижаю-
