دانلود ترجمه مقاله نورد مواد پلیمری با محدودیت های جانبی (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۰۱) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

نورد مواد پلیمری با محدودیت های جانبی

Rolling of polymeric materials with side constraints

چکیده

۱- مقدمه

۲- طراحی ماشین نورد

۳- آزمایش

۴- نتایج

۵- نتیجه‌گیری

چکیده

اغلب مشاهده می‌گردد که تغییر شکل پلاستیکی پلیمرهای کریستالی به‌خصوص در مرحله‌ی ترسیم سبب ایجاد مقادیر قابل توجهی کاویتاسیون می‌شود. کاویتاسیون می‌تواند در فرآیند نورد به‌دلیل مؤلفه‌های تراکمی فشرده شود. یک روش نوآورانه برای به‌دست آوردن مواد پلیمری با جهت‌دهی بالا استفاده از نورد تک‌جهته در یک کانال در محدوده‌ی یک نورد با یک نورد دیگر با ضخامت متناسب در عرض کانال می‌باشد. دیوارهای جانبی کانال در یک نورد باعث ایجاد محدودیت‌های جانبی می‌شوند، در حالی‌که بقیه‌ی نوردها مانند یک پیستون در قالب ناودانی عمل می‌کنند. در نورد همراه با محدودیت‌های جانبی، حفره ایجاد نمی‌گردد و این یک مزیت نسبت به نورد معمولی، فشرده‌سازی قالب ناودانی یا اکستروژن حالت جامد می‌باشد، چون این عامل امکان به‌دست آوردن پروفیل‌ها یا شکل‌های نسبتا ضخیم و بی‌نهایت بلند با سرعت پیوسته را فراهم می‌کند. مساحت سطح مقطع قابل پروفیل‌های ایجاد شده بسیار بالا می‌باشد. در این پژوهش، روند طراحی ماشین نورد شرح داده شده است. مثال‌های کمی از فرآیند نورد با نرخ ۴٫۲۳ m min-1 در پلیمر آرایش‌یافته‌ی پلی‌پروپیلن (iPP) و اشکال پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) ارائه شده است. استحکام کششی میله‌های نورد برای هر دو پلیمر در نسبت تراکم ۴/۵-۶/۶ با سطح مقطع نهایی ۱۰-۱۲ میلیمتر در فشار ۲۰۰ MPa انجام شده است. جهت‌گیری میله‌های iPP و HDPE سبب ایجاد یک بافت بالا و قوی شده که منجر به تولید HDPE با فعالیت (۱۰۰) [۰۰۱]، (۰۱۰) [۰۰۱] و لغزش بلورهای (۱۰۰) [۰۱۰] می‌شود که در این بین IPP (010) [001]، (۱۱۰) [۰۰۱] و سیستم لغزشی (۱۰۰) [۰۰۱] فعال می‌باشند. علاوه بر این لغزش‌های حالت دوطرفه نیز در تخلیه مؤثر می‌باشند. ترکیبات مناسب نرخ نورد، درجه حرارت، ضخامت اولیه‌ی بار نورد و همچنین وزن مولکولی پلیمر سبب ایجاد قدرت بیشتر در میله‌ها می‌شوند.

۵- نتیجه‌گیری

کاویتاسیون بر روی شکل‌دهی پلاستیک موجب کاهش جهت‌گیری مواد پلیمری شده است. تغییر شکل حفره‌ی آزاد در حالتی‌که صفحه‌ی کرنش متراکم می‌شود، موجب جهت‌گیری مواد پلیمری با قدرت بسیار بیشتر در مقایسه با جهت‌گیری مواد به‌وسیله‌ی شکل‌دهی بدون محدودیت می‌شود. تغییر شکل در حالت محدودیت جانبی موجب تحت فشار قرار دادن مواد می‌شود که در هنگام تراکم از ایجاد کاویتاسیون ناگهانی جلوگیری می‌کند، همچنین مواد ایجاد شده در این محدودیت دارای ساختار و بافت مناسبی هستند. در این پژوهش یک روش جدید برای فرآیند نورد در داخل یک کانال که شبیه به تراکم صفحه‌ی کرنش در داخل قالب ناودانی است، ارائه شده است. خواص جهت‌گیری مواد به‌وسیله‌ی یک نورد مشابه که در یک کانال متراکم تغییر شکل داده شده است، به‌دست می‌آید. مدل ارائه شده دارای یک مزیت بزرگ در مقایسه با حالت‌های تولید پیوسته‌ی جهت‌گیری مواد در طول نامحدود مانند فرآیند نورد معمولی است.

Abstract

It is often observed that the plastic deformation of crystalline polymers, especially on drawing, causes significant amount of cavitation. Cavitation can be suppressed in the process of rolling due to compressive component. An innovative method of obtaining highly oriented polymeric materials is by unidirectional rolling in a channel formed on the circumference of one roll with another roll, having the thickness matching the width of the channel. The side-walls of the channel on one roll constitute the side constraints while the other roll works like a plunger in channel-die. Rolling with side constraints is cavity-free and is advantageous over conventional rolling, channel-die compression or solid state extrusion since it gives the possibility of obtaining relatively thick and infinitely long highly-oriented shapes or profiles in a fast continuous manner. The resulting profiles can have considerably high cross-section area. The design of the rolling machine is described. Few examples of rolling with the rate 4.23 m min−۱ of isotactic polypropylene (iPP) and high density polyethylene (HDPE) shapes are presented. Tensile strength of the rods rolled to the compression ratio 5.4–۶٫۶ with final cross-section of 10–۱۲ mm approached 200 MPa for both polymers. The oriented rods of iPP and HDPE demonstrated high and sharp texture produced in HDPE by the activity of (100) [001], (010) [001] and (100) [010] crystallographic slips while in iPP (010) [001], (110) [001] and (100) [001] slip systems were active. In addition to those slips twinning modes were active on unloading. Appropriate combination of rolling rate, temperature, initial thickness of rolled bar, as well as molecular weight of the polymer will apparently lead to rods with higher strength.

۵- Conclusions

Cavitation on plastic deformation reduces greatly the strength of oriented polymeric materials. The cav ity-free deformation as the plane-strain compression leads to oriented polymeric materials with the strength much higher than the material oriented by deformation with no constraints imposed. In that deformation mode the side constraints imposed on the material during its compression help to prevent unwanted cavitation, as well as to produce material with well defined and sharp texture. The reported here new method of rolling inside a channel resembles the plane–strain compression in a channel-die. The properties of the oriented material obtained by such rolling are similar to that deformed by channel die compression. The proposed method has, however, a big advantage over the compression mode allowing continuous production of oriented material of unlimited length, similarly to conventional rolling.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

نورد مواد پلیمری با محدودیت های جانبی

Rolling of polymeric materials with side constraints