Файл: Степнов И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий.pdf

С изменением диаметра матрицы напряжения от внешней на­ грузки изменяются пропорционально их квадратам:

При уменьшении габаритного диаметра матрицы минимум сум­ марных напряжений сдвигается влево. Оптимальные значения тол­ щины стенок из условий прочности при одинаковом материале на­ ходят по формуле

h = K y ^ .

Для чугуна при указанных выше параметрах значение коэффи­ циента /Сч = 5,4• 10-2, а для стали 4X13 при Е — 18,45-ІО10 Па р = 0,3;

толщины стенок для прессформы из стали 4X13 из усло­ вий прочности должны быть

/гс = 0,65/гч.

матрицы при расчетных параметрах: р= 1 МПа, q = 200-103 Вт/м2-0 С приведены на рис. 62. Здесь кривая 1 выражает зависимость для серого чугуна СЧ 21-40, а кривая 2 — для стали 4X13.

Полученные значения оптимальных толщин стенок из условия минимальной величины суммарных напряжений оказываются не­ сколько меньше, чем в производственной практике, особенно при небольших диаметрах изделий.

На основании приведенных выше формул можно определить значения кривизны отдельно от действия внешней нагрузки и тем­ пературных перепадов.

Предварительные расчеты толщин целесообразно производить лишь по температурным деформациям, корректируя их в дальней­ шем с учетом внешних нагрузок.

129

Например, для радиуса кривизны р найдем значение h от дей­ ствия лишь температурных перепадов по формуле

Кривизна от действия внешнего давления 1,0М Па при толщине стенки 27 мм для пресс-формы из чугуна с модулем упругости 0,7 X ХІО5 МПа и коэффициентом Пуассона р = 0,27 будет иметь зна­ чения:

по краю при r=R

При R = 200 мм и р= 19,2- ІО3 мм f = 1 мм.

Как следует из приведенных выше примеров,' кривизна в сере­ дине, вызванная действием внешнего равномерно распределенного давления и перепада температур, является величиной одного по­

130

рядка. Однако изменение кривизны под действием внешней на­ грузки одновременно зависит от габарита деталей пресс-формы, а следовательно, будет убывать с их уменьшением.

Для обеспечения одинаковых значений кривизны от действия внешних нагрузок выполняют условие:

Отсюда можно определить необходимую жесткость пластины (матрицы или пуансона) для радиуса Дг-

D2 — Di P2Rt

р А

Подставив значения изгибной жесткости, получим:

Приведенная зависимость позволяет установить необходимую толщину стенок деталей пресс-формы при изменении габарита, материала деталей пресс-формы или удельного давления прессова­ ния. Последнее может быть обусловлено изменением толщины сте­ нок изделия,' свойств стекломассы и режимов прессования. Как следует из приведенных выше формул, деформации обусловли­ ваются при прочих одинаковых условиях изгибной жесткостью пластины.

По мере увеличения изгибной жесткости кривизна, обусловлен­ ная действием внешнего давления и перепада температур, убы­ вает по гиперболическому закону.

При радиусе матрицы 200 мм изменение кривизны под дейст­ вием внешней нагрузки с увеличением толщин стенок до 20—30 мм происходит особенно резко, а затем более плавно, как для чугуна, так и для стали [42]. Из сопоставления кривизны от действия внешнего давления и перепада температур следует, что в послед­ нем случае ее значения в 4—5 раз больше. Размах колебаний кри­ визны при изменении перепада температур по толщине стенки с их увеличением убывает по гиперболическому закону аналогично из­ менению кривизны.

С увеличением толщин стенок более 30 мм колебание кривизны убывает плавно.

Из анализа формул следует, что кривизна является функцией геометрических размеров детали пресс-формы (R, /г), теплофизи­ ческих и механических свойств ее материалов (р, Я, р, Е), а также теплофизических свойств прессуемой стекломассы и условий экс­ плуатации, отраженных в формулах величинами р, q, z.

Кривизна от действия внешней нагрузки по диаметру пластины изменяется от минимального значения по краям до максималь­

131

ного — в середине. При одинаковой толщине пластинок кривизна в середине примерно в 5,5 раз больше, чем по краям.

Кривизна от действия перепада температур по толщине плас­ тины при ее постоянном сечении во всех точках одинаковая.

Таким образом, от действия перепада температур деформиро­ ванная формующая поверхность представляет собой сферу. Для обеспечения постоянного значения суммарной кривизны толщина пластины должна возрастать от периметра к центру. На величину кривизны пластины при ее толщине более 20 мм в большей сте­ пени, чем внешняя нагрузка, влияет перепад температур по тол­ щине стенок.

С учетом изложенных выше факторов и обобщения опыта по конструированию пресс-форм для аналитического выражения за­ висимости между диаметрами стеклянных изделий и толщинами стенок матриц можно ориентироваться следующими формулами:

■ Верхние предельные значения толщин стенок матриц малой

Большие значения толщин стенок следует брать для пуансо­ нов малой жесткости — плоских с малой кривизной.

Из изложенного можно сделать следующие выводы.

1.Толщина стенки формы является функцией весьма большого количества факторов, обусловленных геометрическими размерами

итеплофизическими свойствами прессуемого изделия, а также раз­ мерами, теплофизическими и механическими свойствами материала основных деталей пресс-форм.

2.В заводской практике конструирования пресс-форм толщины стенок выбирают ориентировочно, поэтому их значения для анало­ гичных стеклянных изделий колеблются в довольно широких пре­

делах.

3.Отношение толщин стенок матриц к толщинам стенок изде­ лий с возрастанием последних убывает по гиперболическому за­ кону.

4.Для каждого значения толщины стенок изделия имеется оп­ тимальное значение толщин стенок матриц и пуансонов по тепло­

вому режиму.

5. Для материалов пресс-форм с меньшими значениями коэф­ фициентов температуропроводности и тепловой аккумуляции (на­

132