راهنمای طراحی قطعه و قالب (فصل سوم: طراحی ساختاری – بخش 1)

بسپار/ایران پلیمر در این فصل فرض شده است که خواننده دانش کاری درباره ی مهندسی مکانیک و طراحی قطعه دارد و از این رو روی جنبههای طراحی ساختاری که منحصربه‌فرد است یا بهویژه به پلاستیکها مربوط است تمرکز شده است. دو هدف اصلی این فصل این است که نشان دهد چگونه از داده‌های منتشرشده برای توضیح رفتار غيرعادي پلاستيکها در طراحي قطعه استفاده شود و نشان دهد چگونه از مزیت طراحي فرایند قالب گیری براي برآوردن نيازهاي ساختاري استفاده شود.

ملاحظات ساختاری در پلاستيک ها
هنگام طراحی قطعات پلاستیکی، نه تنها مقدار بارهای مکانیکی را درنظر بگیرید، بلکه نوع و مدت زمان آن‌ها را نیز در نظر بگیرید. پلاستیک ها می‌توانند رفتار کاملا متفاوتی وابسته به بارگذاری لحظه‌ای، طولانی مدت یا نوسانی نشان دهند. همچنین دما و دیگر شرایط محیطی می‌تواند به‌طور چشمگیری بر عملکرد مکانیکی پلاستیکها تاثیر بگذارد. بسیاری از جنبه‌های رفتار پلاستیک، از جمله گرانروکشسان بودن (viscoelasticity) و حساسیت به انواع عوامل فرایندی، باعث میشود پیش‌بینی عملکرد قطعه در یک محیط خاص بسیار دشوار باشد. محاسبات ساختاری را به‌صورت محافظه‌کارانه و با بهکارگیری ضرایب ایمنی کافی استفاده کنید. پیشنهاد میشود نمونه اولیه را حتما آزمایش کنید.
در طراحی قطعات پلاستیکی باید نه‌تنها نیازهای ساختاری که در کاربرد نهایی انتظار میرود، بلکه بارها و تنش‌های مکانیکی که در طول عملیاتی مانند ساخت، مونتاژ و حمل و نقل وارد میشود، را درنظر بگیرید. این منابع بارهای مکانیکی اغلب نیازمند داشتن بهترین ساختار در قطعه پلاستیکی هستند. به‌دقت تمام بارهای ساختاری را که قطعه باید در طول کل چرخه مصرف خود تحمل کند را محاسبه کنید. خواص مکانیکی پلاستیکها متفاوت از فلزات در چندین مورد مهم است: 
•  پلاستیکها استحکام و سفتی بسیار کمتر نشان می‌دهند. 
•  خواص مکانیکی پلاستیکها وابسته به زمان و دما است. 
•  پلاستیک¬ها معمولا رفتار مکانیکی غیرخطی نشان می‌دهند و 
•  فرایند و جهت‌گیری جریان می‌تواند تا حد زیادی بر خواص تاثیر بگذارد. 

سفتی 
طراحی قطعات با سفتی کافی می‌تواند دشوار باشد، به‌خصوص اگر قطعه در ابتدا فلزی باشد. اگر طراحی شما نیاز به استحکام و یا سفتی یک قطعه فلزی داشته باشد، شما باید تفاوت زیاد بین خواص مکانیکی پلاستیک و فلز (جدول 1) را درنظر بگیرید. افزایش ضخامت دیواره ممکن است سفتی کمتر پلاستیکها را جبران کند. با این‌حال، در عمل، فرایند قالبگیری، ضخامت دیواره را تا حدود 35/6 میلیمتر در قطعات قالب‌گیری تزریقی توپر محدود میکند. 

(ادامه دارد…)

متن کامل این مقاله را که در شماره   202 ماهنامه بسپار  در نیمه مردادماه  منتشر شده است، بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید.

برگردان: دکتر فاطمه خودکار
[email protected]