In der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion und im täglichen Leben gibt es viele Fälle von Deckelrissen, die durch Wärmeausdehnung und Kältekontraktion verursacht werden, was sich direkt auf die Zirkulation und Verwendung von Waren auswirkt, Flüssigkeitslecks verursacht und sogar zu Brandunfällen führt. In der elastischen Mechanik ist die Verformung proportional zur Spannung. Die Hangzhou Dianzi University verwendet die Methode der Verformungsanalyse, um das Problem der Berechnung der internen Spannungsverteilung und der Bruchfestigkeit des Seils zu lösen. Nach Verbesserung der Ableitungsmethode und des Erweiterungskonzepts wurden neue Strukturfunktionen erhalten.

1 Eigenschaften und Dehnungsanalyse des Deckels

Die Geometrie des Deckels kann als Kombination aus Scheibe und Ring betrachtet werden. Für eine Scheibe mit Radius und . Wenn die Radial- und Sehnenschrumpfungsraten des Scheibenabschnitts gleich sind, ist die radiale relative Schrumpfungsrate PD = ΔR/(2R) = ΔR/R und die relative Umfangsschrumpfungsrate PC = 2πΔR/(2πR)= ΔR/R, verglichen mit PC = PD = ΔR/R, das heißt, es gibt keinen offensichtlichen Vorteil in der relativen Schrumpfungsrate in radialer Richtung zur Sehnenrichtung.

2 Belastungsanalyse

2.1 Die Auswirkung der Verformung auf die Spannung

Entsprechend der zur relativen Dehnung proportionalen Spannung ist die Schrumpfspannung in Kett-, Schuss- und Richtung des isotropen Materials äquivalent, und die Richtung der Reißöffnung der Abdeckung sollte unregelmäßig sein. Entsprechend der Zugfestigkeit des Polymermaterials und der tatsächlichen radialen Kraft, die in der Mitte des Kreises konvergiert, sollte es, selbst wenn die Spannung die Festigkeit des Materials übersteigt und ein Bruch auftritt, in der Nähe der Mitte des Kreises auftreten, wo die Spannung konzentriert ist . Die obigen 2 Punkte sind mit der Tatsache vereinbar, dass der Riss am Rand des Abdeckrings auftritt.

2.2 Einfluss des Polymermaterialformprozesses auf die mechanischen Eigenschaften

In Anbetracht dessen, dass LDPE viele Verzweigungen hat, beträgt die Kristallinität etwa 55 % ~ 60 %; HDPE ist linear, mit wenigen Verzweigungen, und die Kristallinität beträgt 85 % bis 90 %. Beim Spritzgießen aus der Mitte der Scheibe wird aufgrund der Fließfähigkeit der Scheibenteil der Abdeckung aufgrund der radialen Strömung hauptsächlich in radialer Richtung angeordnet. Die radiale Zugfestigkeit der Kunststoffabdeckung nach dem Abkühlen und Formen ist hoch, und die Sehnenzugfestigkeit wird deutlich niedriger sein als in radialer Richtung. Unter der Schrumpfungsrate neigt es zu radialer Rissbildung. Die kristallographische Orientierung des Polymermaterials hat einen signifikanten Einfluss auf die Festigkeit, was aus den mechanischen Eigenschaften der biaxial orientierten Polypropylenfolie BOPP erschlossen werden kann. Beispielsweise weist das PVC-Packband mit 1:1-Füllung nach Dehnung und Formgebung einen deutlichen Unterschied in der Kett- und Schussfestigkeit auf. Die mechanische Festigkeit und sogar die Luftdurchlässigkeit von Kunststoffen hängen beispielsweise davon ab, ob Füllstoffe vorhanden sind, die Form der Füllstoffe und ob die linearen Makromoleküle kristallisiert sind. Nachdem das geformte Polymer gestreckt und orientiert wurde, ist seine Zugfestigkeit stark verbessert und es ist leicht in Schussrichtung zu reißen. Risse (normalerweise wie Umreifung). Der Autor hat eine große Anzahl von Aufpralltests an spritzgegossenem Polystyrol (PS) mit zentralem Anguss, transparenten Scheiben und deckelähnlichen PS-Schalen durchgeführt. Statistiken zeigen, dass die Aufprallrisse im Allgemeinen radial sind; Die radiale Biegeleistung von PS ist viel höher als die in Sehnenrichtung. Unter der Wirkung des Biegemoments in Sehnenrichtung bricht die fächerförmige PS-Probe oder die dünne PS-Scheibe leicht entlang der radialen Fließlinie.

3 Einfluss der radialen Konzession der Deckringstruktur auf die Spannung

Der eigentliche Mechanismus der Abdeckung bei der Arbeit ist das Innenteil und die Abdeckung, und die gegenseitige Beeinflussung zwischen den beiden ist eine äußere Kraft. Zur Vereinfachung der Analyse wird angenommen, dass der Inhalt bei Temperaturänderungen nicht schrumpft und der Durchmesser derselbe wie der der Abdeckung ist.

3.1 Einfluss von Zugeständnissen auf die Radial- und Sehnenspannungsleistung

Wenn der Scheibenteil der Abdeckung radial schrumpft, tritt aufgrund der Flexibilität des Polymermaterials ein gewisses Maß an Kriechen in der Verbindungsecke des Abdeckungsrings und des Scheibenteils auf, das heißt, der Abdeckungsringteil hat eine gewisse Verformung Fähigkeit. ) reduziert das Ergebnis der Konzession die durch die radiale Obstruktion erzeugte Spannung. Da das Material in Sehnenrichtung einen geschlossenen Ring bildet, schrumpft das Ringmaterial selbst nach der Sehnenrichtung ineinander, und der eigentliche Effekt ist kein Zugeständnis.

3.2 Beitrag der Valgusverformungsrate des Abdeckrings zur Sehnenspannung

Nachdem sich der Scheibenteil radial zurückgezogen hat, wird der ringförmige Abdeckring einem Moment der Umstülpung ausgesetzt. Angenommen, der Kontaktpunkt zwischen dem Abdeckring und dem inneren Objekt sei O, und das Längenverhältnis der Kraftarme an beiden Enden von O sei α=lB/lA, wie in Abbildung 2 gezeigt. Nach dem Schrumpfen ist die natürliche Position des Der Abdeckring sollte bei R-△R außerhalb der Mitte des Kreises liegen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Umfangslänge des Abdeckrings C1 = 2π(R – △R). Aufgrund der Verstopfung des Inhalts der Abdeckung wird unter der Wirkung der radialen Kontraktionskraft des Scheibenteils die untere Kante B des Abdeckungsrings um den O-Punkt herum umgestülpt. Um die Berechnung zu vereinfachen, wird ein Starrkörpermodell angenommen, und der horizontale Abstand zwischen der Unterkante B des umgestülpten Abdeckrings und dem Kontaktdrehpunkt O zwischen dem inneren Objekt und dem Abdeckring ist △r = α△R = 1B ·△R/lA. Da die natürliche Position des Abdeckrings nach dem Schrumpfen bei R-△R liegen sollte, beträgt der horizontale Abstand zwischen der Unterkante B und der Oberkante A nach dem Verstopfen und Umstülpen:

Die Umfangsausdehnungsrate PC1 der Unterkante B relativ zur Oberkante A beträgt:

Und die relative Schrumpfungsrate der Scheibenkante PC = △C/C = △R/R, offensichtlich ist die relative Umfangsdehnung, nachdem die untere Kante B umgestülpt ist, die obere Kante A und die Scheibenkante (1 α)(1 △R /R) mal. in. Mit der Änderung der Position des Drehpunkts O, α > 1 in vielen Fällen, so ist die relative Verformung in Sehnenrichtung des unteren Randes des Abdeckrings B viel größer als die relative Verformung in Sehnenrichtung des Randes der Scheibe, und der Schrumpfriss des Deckels fällt damit zusammen. seine Unausweichlichkeit.

4 Lösungen und Maßnahmen

Um die Rißneigung des Deckels zu verringern, wird die untere Kante des Deckelrings entsprechend dem Längenverhältnis der Arme auf beiden Seiten der Spitze verformt, was die Position des Drehpunkts O verringern kann; Erhöhen Sie die radiale Toleranz der Kappe und machen Sie die Flaschenmündung leicht nach innen geneigt, um das innere Spannungsmoment zu verringern und die innere Spannung zu verringern. Das Hinzufügen eines Teleskoprings entlang der radialen Richtung am Rand des Scheibenabschnitts der Abdeckung kann die Verformung des Scheibenrands verringern und schließlich die Verschiebung der oberen und unteren Ränder des Ringabschnitts verringern, wodurch der verursachte Innenwiderstand stark verringert wird durch die sehnenartige Verformung des Rings. Gegenwärtig sind einige abdeckungsförmige Produkte mit einer ringförmigen vorstehenden Struktur basierend auf der Kantenstruktur des zu knickenden Objekts konstruiert, was den radialen Widerstand verringern kann, aber Sehnenspannung nicht vermeiden kann. Die Flexibilität von Polymermaterialien nimmt bei niedriger Temperatur ab, was sich direkt auf die Tieftemperaturstabilität der deckelförmigen Struktur auswirkt und die Sprödigkeit verstärkt.

5. Schlussfolgerung

Der Kaltschrumpfriss des Deckels erfüllt die mechanischen Analysebedingungen ab der Unterkante des Deckelrings. Unter der Annahme, dass die Kett- und Schussschrumpfraten gleich sind, sind die Schrumpfung in radialer und in Sehnenrichtung konsistent, und die Richtung der freien Schrumpfspannung auf der Plattenoberfläche hat keine signifikante Auswirkung. Der radiale Rückzug der Abdeckung verringert die Erzeugung radialer Spannungen, aber es gibt keinen Raum für einen Rückzug in Sehnenrichtung, der größere Spannungen erzeugen kann. Die relative Verformungsrate des Rings, die durch den Umstülpungstrend des unteren Rands des Abdeckrings verursacht wird, ist groß, was die Sehnenspannung des Rands des Abdeckrings ausdehnt, was die Hauptursache für Schrumpfrisse ist. Die radial orientierte Kristallisation beim Spritzgießen von Polymermaterialien schwächt die Festigkeit in Sehnenrichtung und ist auch eine Ursache für das Reißen der Kunststoffabdeckung. Durch gezielte Maßnahmen kann die Rissneigung verringert werden.