Prevención de la fluencia en frío y la deformación en componentes de PE que soportan cargas

Si utiliza PE o Bloques de HDPE como pastillas, camisas o piezas de cojinetes, tal vez haya visto esto:
la pieza parece perfecta el primer día, luego, al cabo de unos meses, la superficie “fluye” lateralmente, los tornillos se asientan más profundamente y aparecen huecos.

Eso es arrastrarse y flujo frío.
Y una vez que ocurre, no sólo pierdes apariencia, también pierdes margen de seguridad.

En este artículo hablaremos de cómo mantener su componentes de PE portantes en forma, y cómo Caucho Dongxing utiliza esta forma de pensar cuando suministramos planchas de HDPE y piezas a medida.

¿Qué son la fluencia y la deformación en frío en los componentes de PE portantes?

Creep es deformación lenta y permanente bajo carga constante.
La carga no es muy alta, pero nunca desaparece.

En el caso de los metales, la fluencia se produce sobre todo a altas temperaturas.
En el caso del PE y el HDPE, la fluencia se produce incluso a temperatura ambiente, especialmente bajo carga muerta.

El flujo frío es la forma en que los usuarios suelen describir lo que ven:

• bordes de una almohadilla de HDPE setas fuera a lo largo del tiempo
• los agujeros de los tornillos se oval
• una superficie plana desarrolla un plato en el centro

Puntos importantes para el diseño:

• La fluencia depende de nivel de estrés, tiempo, y temperatura
• PE “recuerda” el historial de carga: los plásticos no olvidan la carga tan fácilmente
• No se puede diseñar sólo a partir de una curva tensión-deformación a corto plazo

Así que tu objetivo es sencillo:
mantener la tensión y la temperatura lo suficientemente bajas, y sujetar la pieza para que no pueda escurrirse lentamente.

Tensión límite y temperatura en láminas de HDPE

Para arrastrarse, tensión media importa más que un pico único.
A los diseñadores les gusta hablar de factor de seguridad y presupuesto de fluencia aquí.

Reglas generales (no es una norma, sólo sentido común):

• menor tensión = fluencia más lenta
• mayor temperaturaen = fluencia más rápida
• necesidades de larga duración (más de 10 años) estrés muy conservador

Puede utilizar un mapa sencillo como éste cuando piense en sus almohadillas y placas de HDPE:

Sólo para mostrar la tendencia. El diseño real debe utilizar datos reales de fluencia procedentes de ensayos de materiales.

Utilice esta tabla como una “comprobación de cordura” rápida.
Si ves que estás en el lado derecho / celdas inferiores, ...creep será su invitado diario.

¿Qué puede modificar?

• Aumentar la superficie de contacto → menor tensión superficial
• Aumentar el grosor donde la compresión es alta
• Evite montar el HDPE demasiado cerca de tuberías calientes, motores, hornos

Para trabajos pesados de larga duración, no querrá que la pieza “sólo esté bien”.
Lo quieres un poco sobrediseñado.

Apoyar correctamente las piezas de PE: Sin almohadillas autoportantes

Un error clásico: un almohadilla gruesa de PE independiente, cargado como una columna corta.

El PE no es acero.
Si lo dejas solo con una carga muerta alta, se abultamiento lateral lentamente.

Utilice soportes de acero y sujeciones laterales

Un diseño más robusto tiene este aspecto:

• Plancha de HDPE sobre chapa de acero → el acero soporta la flexión, el PE el contacto y el impacto
• Topes laterales o marco para evitar que la sábana “salga”
• Suficientes pernos para que la carga se reparta, no toda en un “punto caliente”.”

Los expertos lo llaman “norma ”no PE autónomo.

Buenos escenarios:

• Almohadillas de guardabarros: Placa frontal de HDPE atornillada a un soporte de acero
• Almohadillas para balancines de grúa: Capas de HDPE intercaladas con acero o, al menos, pesadas almohadillas de acero bajo el plástico.
• Pies de máquina: Revestimiento de HDPE dentro de un zapato de acero, ...no sólo sentarse libremente sobre hormigón...

Cuando diseñe su próxima pieza, pregúntelo:

“Si dejo este bloque de HDPE solo durante 5 años bajo esta carga muerta, ¿hacia dónde fluirá?”.”

Si la respuesta es “se sale del marco”, aún necesitas más apoyo.

Distribución de la presión de contacto para evitar puntos calientes de fluencia

El miedo empieza donde el estrés es mayor.
En muchos casos esa no es la zona media, es una carga puntual o un contacto de línea.

Situaciones típicas de “punto crítico de estrés”:

• Un pie estrecho de acero que presiona sobre una almohadilla plana de HDPE
• Cabeza de tornillo o arandela demasiado pequeña, que muerde la superficie.
• Estera de protección del suelo asentada sobre un borde de piedra en lugar de suelo plano

Para controlar esto, puedes:

• Utilice arandelas más grandes o placas de distribución de cargas
• Da forma al pie de acero y a la almohadilla de PE para que coincidan → más superficie, menos presión.
• Añadir costillas o una segunda capa para repartir la carga entre más superficie

Para su protección del suelo y alfombras de carretera, Esto significa:

• Piensa en la superficie de contacto de la rueda, no sólo el grosor de la estera
• Evitar que las esteras descansen sobre tres piedras pequeñas; darles una sub-base más sólida.
• Para las máquinas de orugas, asegúrese de que el patrón de la almohadilla y el diseño de la alfombrilla no crean cargas puntuales disparatadas.

Básicamente estás cazando y matando puntos de presión antes de que maten a tu felpudo.

Elección de grados y compuestos de PE resistentes a la fluencia

No todos los PE se comportan igual bajo cargas de larga duración.

Algunas directrices rápidas:

• HDPEbuen equilibrio entre rigidez y tenacidad, habitual en almohadillas y planchas
• UHMWPEexcelente desgaste, muy bueno para el deslizamiento y el impacto, pero sigue necesitando un buen soporte
• Grados rellenos (vidrio, minerales): a menudo más rígidos, menor fluencia, pero quizá menor resistencia al impacto.

Para bloques de carga, almohadillas de balancín, y láminas de HDPE bajo carga estática, normalmente se desea:

• mayor densidad
• mayor cristalinidad
• un grado que se prueba para la fluencia, no sólo para la resistencia a la tracción

Aquí es donde un productor como Caucho Dongxing ayuda:

• Sabemos qué Planchas de HDPE almohadillas de ajuste a largo plazo
• Adaptamos el grado a ciclo de trabajo: soporte ligero, grúa pesada, defensa de babor, pista de hielo, etc.

No tienes que convertirte en científico de polímeros.
Pero debe preguntar a su proveedor sobre curvas de fluencia y datos a largo plazo, no sólo “¿es fuerte este HDPE?”.

Diseñar con datos de fluencia a largo plazo, no sólo con una prueba

Un único ensayo de tracción a 23 °C no dice casi nada sobre Deformación a 10 años.

Para los componentes que soportan carga seria, usted quiere por lo menos:

• Módulo de fluencia en función del tiempo (1 h, 10 h, 1000 h...)
• Datos en su temperatura real de trabajo
• Datos a niveles de tensión cercanos a la tensión de diseño

Los ingenieros a veces hablan de “presupuesto rastrero”:

• ¿Cuánta deformación permanente puede aceptar esta pieza a lo largo de su vida útil?
• ¿0,5 mm? ¿2 mm? ¿10 mm?

Si conoces el presupuesto, puedes leer la curva de fluencia y decir:

• “A 4 MPa y 30 °C, después de 5 años seguimos dentro de 1 mm de deformación. OK”.”
• O “A 8 MPa y 50 °C esta pieza se sale de nuestro presupuesto. Necesitamos una tensión menor o un diseño diferente”.”

Para muchos clientes, Caucho Dongxing no sólo vende un bloque.
También comprobamos:

• carga por almohadilla
• tamaño y patrón de tornillos
• vida útil prevista, entre 5 y 10 años

A continuación, sugerimos el grosor, el grado y, a veces, incluso el diseño del bastidor, para que el comportamiento de fluencia se mantenga bajo control.

Escenarios reales con las planchas de HDPE de caucho Dongxing

Terminemos con algunos casos sencillos, al estilo de la vida real.

1. El balancín de la grúa que se hunde lentamente

Pones una grúa sobre bloques de HDPE.
El primer día tiene muy buena pinta.

Después de una temporada, ya ves:

• bordes de la almohadilla fluyen,
• El pie metálico deja una “huella” profunda,
• es más difícil nivelar la grúa.

¿Por qué? Estrés demasiado alto en una zona pequeña, quizá clima cálido.

Arregla ideas:

• mayor tamaño de la almohadilla → menor tensión superficial
• placa de apoyo de acero bajo HDPE
• adaptar mejor la forma del pie a la almohadilla

Este es exactamente el tipo de trabajo en el que nuestro Planchas de HDPE se cortan y laminan en almohadillas de varias capas.

2. Esteras de protección del suelo para sucesos repetidos

Pones alfombras en la hierba para camiones y ascensores.
Al principio todo es plano.

Más tarde se ven “olas” y copias de celo en el felpudo.
Parte de eso es suelo, parte es fluencia del plástico bajo carga muerta repetida.

Cómo mejorar:

• elija una estera más gruesa o más rígida
• subbase de control (no asentada sobre rocas afiladas)
• compruebe la carga de las ruedas y la superficie de contacto, no sólo el peso total del camión

Aquí, los clientes suelen decir “necesitamos alfombrillas de quita y pon”.
En realidad, usted necesita esteras diseñadas con un poco de overkill sobre el nivel de estrés y el apoyo.

3. Pista De Hielo O Tablas Deportivas Inclinadas Hacia Fuera

Los tableros utilizan revestimiento de PE o UHMWPE como dashher.
Si el soporte es débil, los paneles empiezan a inclinarse un poco hacia fuera después de muchas temporadas.

Piensas “problema de estructura”.
Muchas veces también es flujo en frío de capas de PE y espuma detrás.

Mejor diseño:

• rigidez correcta del bastidor
• plancha de PE o HDPE más rígida para la zona de impacto principal
• soporte más uniforme detrás de la hoja, menos huecos

De nuevo, se trata de apoyo + estrés, no sólo de nombre material.

Resumiendo, evitar el flujo frío y la fluencia en componentes de PE portantes no es magia:

1. Visite estrés y tensión bajo control.
2. Nunca dejes sola a la educación física: dale respaldo y soporte lateral de acero.
3. Matar puntos de presión antes de que maten a tu almohadilla.
4. Elige grados de PE resistentes a la fluencia y pedir datos a largo plazo.

Si ya lucha con almohadillas, alfombrillas o tablas deformadas, puede enviar su dibujo y condiciones de trabajo a Caucho Dongxing.
Podemos examinar sus niveles de tensión, sugerirle un mejor grado y disposición de la plancha de HDPE y ayudarle a construir piezas que se mantengan en forma a largo plazo, no sólo para las primeras fotos.