Nûçe

01 Esasê Performansa Bandorê

Gelek kes, gava "berxwedana li hember bandorê" dibihîzin, yekser li ser "xweragirî" difikirin. Lê belê bi rastî çi ye xweragirî? Bi kurtasî, ew e ka gelo materyalek dikare dema ku bandor lê tê kirin enerjiyê bi bandor belav bike.

Eger enerjî bi awayekî nerm belav bibe, materyal "zexm" e; eger enerjî li yek xalê kom bibe, ew "qirêj" e.

Ji ber vê yekê polîmer çawa enerjiyê belav dikin? Bi taybetî bi sê rêyan:

• Tevgera beşê zincîrê: Dema ku hêzek derveyî lê dixe, zincîrên molekulî enerjiyê bi rêya zivirîna navxweyî, xwarbûn û xişandinê belav dikin. Zincîrên molekulî dikarin "xwe birevînin", bitewînin û bilivin;

• Deformasyona mîkro-herêmê: Mîna lastîkê, perçeyên lastîkê di matrîksê de çirandinê çêdikin û enerjiya lêdanê dimijin. Avahiya qonaxa hundirîn dikare deform bibe û dûv re baş bibe; 

• Mekanîzmayên xwarbûna şikestin û vegirtina enerjiyê: Avahiya navxweyî ya materyalê (wek mînak rûberên qonaxê û dagirtin) rêya belavbûna şikestinê çerx dike, şikestinê dereng dixe. Bi gotineke hêsantir, şikestin bi xêzek rast naçe lê ji hêla avahiya navxweyî ve tê têkbirin, xwarbûn û bêbandorkirin.

Dibînî, hêza bandorê ne di rastiyê de "hêza li hember şikestinê li ber xwe dide" ye, lê belê "şiyana belavkirina enerjiyê bi rêya ji nû ve veguhastina wê" ye.

Ev yek diyardeyek hevpar jî rave dike: hin materyal xwedî berxwedana kişandinê ya pir zêde ne û di dema lêdanê de bi hêsanî dişkên; bo nimûne, plastîkên endezyariyê yên wekî PS, PMMA, û PLA.

Materyalên din, her çend xwedî hêzek navîn bin jî, dikarin li hember bandorê li ber xwe bidin. Sedem ew e ku yên berê cihekî wan tune ku "enerjiyê belav bikin", lê yên paşîn "enerjiyê belav bikin". Mînak pel û çîpên PA ne,PP, û materyalên ABS.

Ji perspektîfeke mîkroskopîk ve, dema ku hêzek derveyî di cih de lê dixe, pergal rêjeyeke pir zêde ya westandinê dijî, ewqas kurt e ku heta molekul jî nikarin di wextê xwe de "bertek nîşan bidin".

Di vê nuqteyê de, metal enerjiyê bi rêya şemitandinê belav dikin, seramîk enerjiyê bi rêya şikestinê berdidin, di heman demê de polîmer bi rêya tevgera zincîra beşê, şikestina dînamîk a girêdana hîdrojenê, û deformasyona hevrêzkirî ya herêmên krîstalî û amorf bandorê dimijin.

Eger zincîrên molekulî xwedî tevgerîna têr bin ku helwesta xwe biguherînin û xwe di demê de ji nû ve rêz bikin, enerjiyê bi bandor belav bikin, wê hingê performansa bandorê baş e. Berevajî vê, heke pergal pir hişk be - tevgera beşa zincîrê sînordar be, krîstalînîtî pir zêde be, û germahiya veguherîna cama pir zêde be - dema ku hêza derveyî tê, hemî enerjî li ser xalekê kom dibe, û şikestin rasterast belav dibe.

Ji ber vê yekê, bingeha performansa bandorê ne "hişkbûn" an "hêz" e, lê belê şiyana materyalê ye ku di demek pir kurt de enerjiyê ji nû ve belav bike û belav bike.

 

02 Notched vs. Unnotched: Ne Yek Test, Lê Du Mekanîzmayên Têkçûnê

"Hêza bandorê" ku em bi gelemperî qala wê dikin, di rastiyê de du celeb in: 

• Bandora bê xêz: "Kapasîteya belavkirina enerjiyê ya giştî" ya materyalê vedikole; 

• Bandora bi çinîn: "Berxwedana serê şikestinê" vedikole.

Bandora bêqoq şiyana giştî ya materyalê ji bo mijandin û belavkirina enerjiya bandorê dipîve. Ew dipîve ka gelo materyal dikare enerjiyê bi rêya şemitîna zincîra molekulî, şikestina krîstalîn û deformasyona qonaxa lastîkî ji kêliya ku ew rastî zorê tê heya şikestinê bimijîne. Ji ber vê yekê, puana bandora bêqoq a bilind pir caran pergalek nerm û lihevhatî bi belavbûna enerjiyê ya baş nîşan dide.

Testa bandora xêzkirî berxwedana materyalê li hember belavbûna şikestinê di bin şert û mercên giraniya stresê de dipîve. Hûn dikarin wê wekî "tehamuliya pergalê li hember belavbûna şikestinê" bifikirin. Ger têkiliyên navbera molekulan xurt bin û beşên zincîrê dikarin bi lez ji nû ve werin rêzkirin, belavbûna şikestinê dê "hêdî bibe" an "pasîv bibe".

Ji ber vê yekê, materyalên ku berxwedana bandora çirkirî ya bilind hene pir caran têkiliyên navrûyî yên bihêz an mekanîzmayên belavkirina enerjiyê hene, wekî girêdanên hîdrojenê di navbera girêdanên ester de di polîkarbonatê de, an jî rakirina girêdan û çirandina navrûyî di pergalên hişkkirina lastîkî de. 

Ji ber vê yekê jî hin materyal (wek PP, PA, ABS, û PC) di ceribandina bandora bêqotkirin de baş performansê nîşan didin lê kêmbûnek girîng di berxwedana bandora qotkirî de nîşan didin, ku ev yek nîşan dide ku mekanîzmayên wan ên belavkirina enerjiya mîkroskopîk di bin şert û mercên giraniya stresê de bi bandor naxebitin.

 

03 Çima hin materyal li hember bandorê berxwedêr in?

Ji bo fêmkirina vê yekê, divê em li asta molekulî binêrin. Berxwedana li hember bandorê ya materyalek polîmer ji hêla sê faktorên bingehîn ve tê piştgirî kirin:

1. Beşên zincîrê xwedî pileya azadiyê ne:

Mînakî, di PE (UHMWPE, HDPE), TPU, û hin PC-yên nerm, beşên zincîrê dikarin enerjiyê bi rêya guhertinên konformasyonî di bin bandorê de belav bikin. Ev di bingeh de ji vegirtina enerjiyê ji hêla tevgerên nav-molekulî ve wekî dirêjkirin, xwarbûn û zivirandina girêdanên kîmyewî derdikeve holê.

2. Avahiya fazê xwedî mekanîzmayeke tamponkirinê ye: Sîstemên wekî HIPS, ABS, û PA/EPDM fazên nerm an jî rûberên nerm dihewînin. Di dema lêdanê de, rûber pêşî enerjiyê dimijin, ji hev vediqetin, û dû re ji nû ve têne hev.Mîna lepikên boksê - lepik hêzê zêde nakin, lê ew dema stresê dirêj dikin û stresa lûtkeyê kêm dikin. 

3. "Çepikbûna" navbera molekulan: Hin sîstem girêdanên hîdrojenê, têkiliyên π-π, û heta têkiliyên dîpol jî dihewînin. Ev têkiliyên qels xwe "feda" dikin da ku di dema lêdanê de enerjiyê bimijin, û dû re hêdî hêdî vedigerin.

Ji ber vê yekê, hûn ê bibînin ku hin polîmerên bi komên polar (wek PA û PC) piştî lêdanê germahiyek girîng çêdikin - ev ji ber "germahîya sürtûnê" ya ku ji hêla elektron û molekulan ve çêdibe ye. 

Bi kurtasî, taybetmendiya hevpar a materyalên li hember bandorê berxwedêr ev e ku ew enerjiyê bi lez belav dikin û hemî di carekê de hilnaweşin.

 

WÊDAUHMWPE ûPelê HDPEs berhemên plastîk ên endezyariyê ne ku li hember bandorê berxwedêriyek pir baş hene. Wekî materyalek sereke di pîşesaziyên makîneyên madenê û veguhestina endezyariyê de, wan şûna pola karbonê girtine û bûne bijarteya bijarte ji bo pêlavên kamyonan û pêlavên bunkerên komirê. 

Berxwedana wan a li hember bandorê ya pir xurt wan ji bandorên materyalên hişk ên wekî komir diparêze, û alavên veguhastinê diparêze. Ev yek çerxên guheztina alavan kêm dike, bi vî rengî karîgeriya hilberînê baştir dike û ewlehiya karkeran misoger dike.