Prevenzione del flusso di freddo e del creep nei componenti in PE portanti

Se si utilizza PE o Blocchi in HDPE come pastiglie, guarnizioni o parti di cuscinetti, forse l'avete già visto:
il pezzo sembra perfetto il primo giorno, poi dopo alcuni mesi la superficie “scorre” lateralmente, i bulloni si posizionano più in profondità e compaiono delle lacune.

Questo è strisciante e flusso freddo.
E quando succede, non si perde solo l'aspetto, ma anche il margine di sicurezza.

In questo articolo parleremo di come mantenere la vostra Componenti portanti in PE in forma, e come Gomma Dongxing utilizza questo pensiero quando fornisce lastre di HDPE e pezzi personalizzati.

Che cosa sono il creep e il cold flow nei componenti in PE portanti?

Creep è deformazione lenta e permanente sotto carico costante.
Il carico non è eccessivo, ma non si esaurisce mai.

Per i metalli, il creep è principalmente una storia di alta temperatura.
Per il PE e l'HDPE, il creep si verifica anche a temperatura ambiente, in particolare in condizioni di carico morto.

Il flusso freddo è il modo in cui gli utenti spesso descrivono ciò che vedono:

• bordi di un tampone in HDPE fungo fuori nel tempo
• i fori dei bulloni diventano un po' ovale
• una superficie piana sviluppa un piatto al centro

Punti importanti per la progettazione:

• Lo scorrimento dipende da livello di stress, tempo, e temperatura
• PE “ricorda” la cronologia del carico - le plastiche non dimenticano il carico così facilmente
• Non è possibile progettare solo sulla base di una curva di sollecitazione-deformazione a breve termine.

Il vostro obiettivo è quindi semplice:
Mantenere le sollecitazioni e la temperatura sufficientemente basse e sostenere il pezzo in modo che non possa spremersi lentamente.

Sollecitazioni e temperature limite nelle lastre di HDPE

Per lo strisciamento, sollecitazione media conta più di un picco una tantum.
Ai designer piace parlare di fattore di sicurezza e budget strisciante qui.

Regole generali (non si tratta di uno standard, ma solo di senso ingegneristico):

• sollecitazione inferiore = scorrimento più lento
• temperatura più elevatan = scorrimento più rapido
• esigenze di lunga durata (oltre 10 anni) stress molto conservativo

È possibile utilizzare una semplice mappa come questa quando si pensa ai tamponi e alle piastre in HDPE:

Solo per mostrare la tendenza. La progettazione reale deve utilizzare i dati di creep effettivi provenienti dai test sui materiali.

Utilizzate questa tabella come un rapido “controllo di sanità mentale”.
Se vedete che siete nella celle a destra / in basso, strisciante sarà il vostro ospite quotidiano.

Quindi, cosa si può modificare?

• Aumentare l'area di contatto → sollecitazione superficiale inferiore
• Aumentare lo spessore dove la compressione è elevata
• Evitare di montare l'HDPE troppo vicino a tubature calde, motori, forni.

Per i lavori pesanti a lungo termine, non si vuole che il pezzo sia “solo OK”.
Lo vuoi un po' troppo progettata.

Supporto corretto delle parti in PE: Nessun cuscinetto indipendente

Un errore classico: un cuscinetto in PE spesso che sta in piedi da solo, caricato come una colonna corta.

Il PE non è acciaio.
Se lo si lascia in piedi da solo, con un carico morto elevato, si rigonfiamento laterale lentamente.

Usare il supporto in acciaio e i fermi laterali

Un layout più robusto si presenta così:

• Foglio di HDPE sopra una lastra di acciaio → l'acciaio sopporta la flessione, il PE gestisce il contatto e l'impatto
• Battute laterali o telaio per impedire al foglio di “uscire”
• Un numero sufficiente di bulloni in modo che il carico sia condiviso, non tutto su un unico “punto caldo”.”

Gli addetti ai lavori lo chiamano “Regola del ”no freestanding PE.

Buoni scenari:

• Parafanghi: Piastra di rivestimento in HDPE imbullonata a un supporto in acciaio
• Cuscinetti per stabilizzatori di gru: Strati di HDPE inseriti a sandwich con acciaio o almeno cuscinetti di acciaio pesante sotto la plastica.
• Piedini della macchina: Fodera in HDPE all'interno di un scarpa in acciaio, non solo libero sul cemento

Quando progettate il vostro prossimo pezzo, chiedete pure:

“Se lascio questo blocco di HDPE per 5 anni sotto questo carico morto, dove scorrerà?”.”

Se la risposta è “spinge fuori dal telaio”, è necessario un supporto maggiore.

Distribuire la pressione di contatto per evitare i punti critici di scorrimento

L'insidia inizia dove lo stress è massimo.
In molti casi non si tratta di un'area media, ma di una zona carico puntuale o un contatto di linea.

Tipiche situazioni di “stress hotspot”:

• Un piede stretto in acciaio che preme su un cuscinetto piatto in HDPE
• La testa del bullone o la rondella sono troppo piccole e si incidono sulla superficie
• Tappetino di protezione del terreno appoggiato su un bordo di pietra invece che sul terreno piano

Per controllare questo aspetto, è possibile:

• Utilizzo rondelle più grandi o piastre di ripartizione del carico
• Modellare il piede in acciaio e il cuscinetto in PE in modo da farli combaciare → più superficie, meno pressione
• Aggiungi costole o un secondo strato per ripartire il carico su un numero maggiore di superfici

Per il vostro Protezione del suolo e tappeti stradali, questo significa:

• Pensate al area di contatto della ruota, non solo lo spessore del tappetino
• Evitate che i tappeti poggino su tre piccole pietre; date loro un sottofondo più solido.
• Per le macchine cingolate, assicurarsi che il disegno del pad e del tappetino non crei carichi puntiformi assurdi.

In pratica state cacciando e uccidendo punti caldi di pressione prima che uccidano il vostro tappeto.

Scelta dei gradi e delle mescole di PE resistenti allo scorrimento

Non tutti i PE si comportano allo stesso modo sotto carico a lungo termine.

Alcune indicazioni rapide:

• HDPE: buon equilibrio tra rigidità e tenacità, comune a tamponi e lastre
• UHMWPE: usura eccellente, molto buona per lo scivolamento e l'impatto, ma è comunque necessario un buon supporto
• Gradi riempiti (vetro, minerali): spesso più rigidi, meno creep, ma forse minore resistenza agli urti

Per blocchi portanti, cuscinetti per stabilizzatori, e lastre HDPE sotto carico statico, di solito si vuole:

• maggiore densità
• maggiore cristallinità
• un grado che viene testato per lo scorrimento, non solo per la resistenza alla trazione

È qui che un produttore come Gomma Dongxing aiuta:

• Sappiamo quale Lastre HDPE adattarsi ai cuscinetti a lungo termine
• Abbiniamo il grado a ciclo di lavoro: supporto leggero, gru pesante, parabordo del porto, rompighiaccio, ecc.

Non è necessario diventare scienziati polimerici.
Ma è bene chiedere al proprio fornitore curve di scorrimento e dati a lungo termine, non solo “questo HDPE è forte?”.

Progettare con i dati di creep a lungo termine, non con un solo test

Una singola prova di trazione a 23 °C non ci dice quasi nulla su Deformazione a 10 anni.

Per i componenti portanti seri, è necessario almeno:

• Modulo di scorrimento rispetto al tempo (1 h, 10 h, 1000 h...)
• I dati al vostro temperatura di lavoro reale
• Dati a livelli di sollecitazione prossimi a quelli di progetto

Gli ingegneri a volte parlano di “budget strisciante”:

• Quante deformazioni permanenti può accettare questo pezzo nel corso della sua vita?
• 0,5 mm? 2 mm? 10 mm?

Se si conosce il budget, si può leggere la curva di scorrimento e dire:

• “A 4 MPa e 30 °C, dopo 5 anni rimaniamo ancora entro 1 mm di deformazione. BENE”.”
• Oppure: “A 8 MPa e 50 °C questo pezzo supera il nostro budget. Abbiamo bisogno di una sollecitazione inferiore o di un layout diverso”.”

Per molti clienti, Gomma Dongxing non vende solo un blocco.
Controlliamo anche:

• carico per cuscinetto
• dimensioni e schema dei bulloni
• durata prevista, ad esempio 5-10 anni

Poi suggeriamo lo spessore, la qualità e talvolta anche il design del telaio, in modo da tenere sotto controllo il comportamento di scorrimento.

Scenari del mondo reale con le lastre HDPE in gomma di Dongxing

Concludiamo con alcuni semplici casi di stile reale.

1. Piattaforma della gru che affonda lentamente

Mettete una gru su blocchi di HDPE.
Il primo giorno sembra ottimo.

Dopo una stagione, si vede:

• flusso dei bordi del pad,
• Il piede metallico lascia una profonda “impronta”,
• è più difficile livellare la gru.

Perché? Stress troppo elevato in una zona piccola, forse con un clima caldo.

Idee per la correzione:

• dimensioni maggiori del tampone → minore stress superficiale
• piastra di supporto in acciaio sotto HDPE
• adattano meglio la forma del piede al cuscinetto

Questo è esattamente il tipo di lavoro in cui il nostro Lastre HDPE vengono tagliati e laminati in cuscinetti multistrato.

2. Tappeti di protezione del terreno per eventi ripetuti

Si stendono tappeti sull'erba per i camion e i sollevatori.
All'inizio tutto è piatto.

In seguito si vedono “onde” e copie di rut nel tappeto.
In parte si tratta di suolo, in parte di scorrimento della plastica sotto carico morto ripetuto.

Come migliorare:

• scegliere un tappetino più spesso o una qualità più rigida
• sottofondo di controllo (non appoggiato su rocce taglienti)
• controllare il carico delle ruote e l'area di contatto, non solo il peso totale del carrello

Qui i clienti dicono spesso “abbiamo bisogno di tappetini da montare e dimenticare”.
In realtà, è necessario disporre di tappetini progettati con un po' di tracotanza sul livello di stress e sul supporto.

3. Pista di pattinaggio o pedane sportive inclinate verso l'esterno

I pannelli utilizzano un rivestimento in PE o UHMWPE come dasher.
Se il supporto è debole, i pannelli iniziano a sporgersi un po' dopo molte stagioni.

Si pensa a un “problema di struttura”.
Molte volte è anche flusso a freddo degli strati di PE e schiuma dietro.

Un design migliore:

• corretta rigidità del telaio
• lastra in PE o HDPE più rigida per la zona d'impatto principale
• supporto più uniforme dietro il telo, meno spazi vuoti

Ancora una volta, si tratta di supporto + stress, non solo di nome materiale.

In breve, prevenzione del flusso di freddo e del creep nei componenti PE portanti non è magico:

1. Mantenere stress e temperamento sotto controllo.
2. Non lasciate mai la PE da sola, ma datele supporto in acciaio e supporto laterale.
3. Uccidere punti caldi di pressione prima che uccidano il vostro pad.
4. Scegliere gradi PE resistenti al creep e chiedere dati a lungo termine.

Se già combattete con pad, tappetini o tavole deformati, potete inviare il vostro disegno e le condizioni di lavoro a Gomma Dongxing.
Possiamo esaminare i vostri livelli di stress, suggerirvi una migliore qualità e disposizione delle lastre HDPE e aiutarvi a costruire pezzi che rimangano in forma a lungo, non solo per le prime foto.