Maskin BCs, HIOF. Terje Måseide

Transkript

1 Maskin BCs, HIOF Terje Måseide

2 Utviklingen av plast og plastprodukter fortsetter.

3 Og med et høyere fokus på valg av materiale, og en kunnskap om begrensninger og fordeler for materialet,

4 vil plast kunne tilpasses de fleste applikasjoner.

5 Ett prosjekt på oppfordring av Borg Plast-Net, i regi av Høgskolen i Østfold. Har som intensjon å gi en fremgangsmåte og bevisstgjøring for materialvalgprosessen, samt belyse og skape interesse for plast som konstruksjonsmateriale

6 Bakgrunn Borg Plast-Net (BPN) er et åpent kompetansenettverk for plastrelatert virksomhet, dvs. bedrifter, institusjoner eller enkeltpersoner innenfor produksjon av plast- og komposittprodukter, verktøyproduksjon, utdanningssektoren, FoU og plastgjenvinning samt andre virksomheter der plast inngår som en vesentlig del av produktet eller virksomheten. De ser ett vesentlig potensial i en utskiftning av tradisjonelle råmaterialer med nye plast materialer, inkludert kompositter, i produksjon av en rekke komponenter og deler, innenfor de fleste industrier. På bakgrunn av dette ønskes det en dokumentasjon av potensielle økonomiske og materialtekniske fordeler. Prosjektet belyser Materialtekniske fordeler ved plast som erstatning for andre råmaterialer, spesielt metaller, i komponenter og konstruksjonselementer. Viktigheten av å tenke form, formfaktoren. Matematisk og grafisk teknikk for riktig materialvalg ved bruk av materialfaktorer. Utledning av materialfaktoren. En presentasjon og innføring i de førsteordens testmetoder som materialet må gjennomgå for å verifiseres til tenkt bruk, og de materialtekniske mekanismer som ligger til grunn, relatert til erstatning av skålfjærer i stål med en løsning som innebærer bruk av elastomer. Produkteksempler

7 Agenda for presentasjonen i. introduksjon til plast og kompositt som konstruksjonsmateriale, med generelle fordeler og begrensninger. Belyst ved produkteksempler. ii. Belysing av materialvalgprosessen ved Formfaktoren Materialfaktoren Dimensjonerings eksempel iii. Lett innføring i førsteordens testmetoder som er nødvendig for å verifisere nye materialer til erstatting av skålfjærer i stål

8 plast og kompositt som konstruksjonsmateriale Metall har lenge hvert det foretrukne materiale for mange industrier. Egenskaper som høy varmemotstandsdyktighet, modul, og allsidighet har gitt materialet en rekke fordeler Men med økt kjennskap til polymerer og valg av kompositter, tilbys det nå spesialiserte plasttyper som erstatning til bruken innenfor de fleste applikasjoner.

9 Typisk har man sett på plast og metall som to vidt forskjellige verdener. - Plast tilbyr design frihet, integrering av funksjoner, lav tetthet, ingen korrosjon, farge og gjennomsiktighet. - Mens metaller innehar høy styrke, stivhet, kan bli maskinert og sveiset, samtidig som de tilbyr høye toleranser og ivaretaing av materialegenskaper også ved høye temperatur Ulikheter som utlignes mer og mer

10 Tenk form Beste valg av materialet, for en gitt applikasjon, avhenger av formen materialet er tilgjengelig i, eller potensielt kan bli formet til - konstruksjonselementer kan gis tverrsnittsutforminger som forbedrer materialeffektiviteten ved bending For tverrsnittsforming for stivhet ved bøyning oppnås dette ved å distansere materiale fra nøytralaksen tilbyr 2.5 ganger stivheten av kvadratet, men til samme areal og masse gir samme stivhet som kvadratet men til en fjerdedel av arealet, og dermed en fjerdedel av massen.

11 - formfaktorer Formfaktoren Ф er ett uttrykk for effektiviteten av ett formet tverrsnitt under gitt belastningssituasjon, - en dimensjonløs faktor som definerer formens effektivitet - uavhengig av komponentens størrelsesorden Høyest verdi av Ф for formen betyr mest effektiv form minst mulig bruk av materiale

12 M Materialfaktorer Hver kombinasjon av funksjon, hensikt, og begrensinger for komponenten, fører til en materialfaktor Materialfaktoren er en kombinasjon av relevante materialegenskaper for ett gitt materiale, som karakteriserer materialets ytelse for aktuelle komponent Formålet med faktoren er å kunne enkelt rangere materialer etter hvordan de yter under gitt kombinasjon av funksjon, objekt og begrensing. Funksjon hensikt begrensning = Kalkulerbare uttrykk for material faktorene kan enkelt leses fra tabeller, eller utledes manuelt med tilstrekkelig forkunnskap

13 Bruk av faktorene Materialets ytelse Setter man de to faktorene sammen får man ett uttrykk for gitt material og form kombinasjons ytelse Ytelsen P for materialfaktoren og formfaktoren kombinert kan skrives av sammenhengen P = ƒ [ G, M ] Eller dersom faktorene er separate variabler, på formen P = ƒ 1 (G) ƒ 2 (M) Hvor G =formfaktoren Ф Maksimering av ytelsen for alle geometrier G, oppnås da følgelig ved en maksimering av verdien for materialfaktoren ƒ 2 (M) og omvendt.

14 Er materialene tilgjengelig etter forskjellige tverrsnitt, multipliseres formfaktoren Ф inn i egenskapen for telleren i materialfaktoren. Eksempelvis Formfaktoren for IPE bjelke ved elastisk bøying Ф e B = settes inn i materialfaktoren for en stiv, lett bjelke, med høyden som fri variabel M = E 1/3 /ρ og vi får M = (EФ e B) 1/3 /ρ Høyest verdi av M er beste kombinerte løsning

15 Styrke - en viktig og overveiende faktor for mange komponenter og konstruksjonselementer typisk har polymerer en E-modul på mellom MPa og en strekkfasthet på mellom 10og 90MPa sterkt forsterkede plastmaterialer kan oppnå verdier på henholdsvis rundt MPa og 342MPa verdiene for stål; MPa for E-modul og mellom MPa for strekkfastheten Men faktum er det at de fleste bruksområder krever langt lavere verdier enn det som konstruksjonsmaterialet faktisk leverer.

16 og vi har i dag termoplaster som har hvert spesielt anvendbare som metallerstatning med stor suksess nylon og polyamide, PA polybutylene terephthalate, PBT acetal eller polyoxymethylene, POM polyphenylene sulfide, PPS polyarylamide, PARA polyphthalamide, PPA polyetheretherketone, PEEK kan ytterligere forbedres ved innkomplimentering av forsterkende komponenter som glass eller karbon fiber Dermed kan diverse polymerbaserte komposittmaterialer levere styrke tilsvarende metall legeringer og samtidig inneha karakteristikker som metaller ikke kan tilby.

17 Eksempel: stiv, lett plate Funkjson: bære en last -> beam Begrensning: inneha en stivhet på S = F/δ = 900N/29.2mm = 30.8 Ved belastning på ca90kg midt på platen vil nedbøyingen være 29.2mm Metall Stivheten av denne platen er gitt av sammenhengen: S = F/δ = C 1 EI/L 3 begrensningsligning hvor C 1 = lastfaktor -> her for fritt opplagt bjelke, sentrert enkeltlast I = annet arealmoment L = 500mm mellom opplagrene Hensikten eller objektet: lavest mulig vekt For platen er dette gitt av sammenhengen m = ALρ objektligning

18 kompositt Begrensing gitt av: δ = (FL 3 /6D) b hvor bøyestivheten D ved svakt kjernemateriale kan forenkles til D = E 1 t 1 3 /12 + E 2 t 2 3 /12 + Og stivheten ved skjær, S, er gitt ved S = Gh/k (k = skjærkonstanten) Grunnet ikke isotroppisk materiale

19 Forbehold om mindre avvik for kompositt - Ved en last på 900Newton, - og hvor ønsket nedbøying δ = 29.2mm, vil alle kombinasjoner av h og b, langs linjen for stivhet S = 30.8, fylle dette kriteriet. Alle kombinasjoner over denne linjen vil ha en høyere stivhet, og dermed gi en lavere nedbøying enn 29.2mm, ved en kraft F = 900N.

20 Løses objektligningen med hensyn på høyden m = ALρ -> m = (bh)lρ -> h = og settes inn i begrensningsligningen S = C 1 E (b /12) /L 3 som videre løses med hensyn på massen, m = får vi direkte ett uttrykk for vekten av en plate som fyller stivhetsbegrensingen Felles faktor for de to ligningene er arealet. For aluminium av type 5083 h321, vil absolutt laveste oppnålige vekt for platen, når minimumsbredde ikke kan undersetige 70mm, være m = = [gram] formfaktoren Ф e B = пh/3b ved elastisk bending sier at desto større h/b forhold jo bedre, ligningen er derfor på formen med h som ukjent, og satt inn for lavest mulig b

21 kompositt platen kommer ut med en vekt på 206.4gram ved en bredde på 73mm

22 Fiberarmerte plast direkte utsatt for flammer ved 900ºC Av figur ser man resultatet av en branntest utført på to sandwichpaneler med kjerne av PVC og biaksialt glassfibersikt på begge sider. Testens varighet er en time ved en temperatur på 900 C. Elementet til høgre med LEO belegg er strukturelt upåvirket. Teknologien baner vei for bruk av kompositt i skipsoverbygg offshoremoduler jernbanevogner busser bygg og anlegg bekledning av tuneller jernbanestasjoner undergrunnsban - Stadig større behov for lette, sterke og brannsikre tunellkledninger for bruk i planlagte lengre undersjøiske tunellprosjekt

23 Skal kunne spare 10-15% av totalvekt bare på isolasjonsaspekter mot standard paneltyper

24 Ved situasjoner hvor man har flere begrensninger, som for eksempel en viss styrke eller kostnad, skiftes bare begrensningsligningen ut Denne nye begrensningsligningen settes så på samme måte inn i masseligningen eller ligningen for ett hvilket som helst annet objektiv. Begrensningsligningen for styrken av en plate er F f = C 2 (Iζ y /y m L) og for hver begrensing som konstruksjonen må overkomme, settes det opp en ligning som består av begrensingen og objektivet. Disse løses med hensyn på objektivet på lik linje som eksempelet med aluminium Det mest restriktive svaret som beregnes er dimensjonerende. Er objektivet lavest mulig vekt, vil masseligningen som krever høyest masse for å møte sin begrensning, være dimensjonerende. Man kan så søke konkurrerende materialer med høyere materialfaktor M.

25 Grafisk kan vi bruke materialfaktoren ved å sette opp ett diagram i programvarer som CES EduPack Vi setter da y-aksen lik telleren og x-aksen lik nevneren. Materialfaktoren for gitt materiale regnes ut, og en linje med denne stigningsgraden tegnes inn, Gradient line selection Her vist av materialfaktoren for stivhet til lavest vekt for aluminium, mot materialer fra materialklassene metall, polymerer, og polymerbaserte kompositter M = E 1/3 /ρ = 70 1/3 /2.66 = 1.55 Alle materialer på linjen vil yte likt med aktuelle materiale. De til venstre og over yter bedre, de under yter dårligere

26 CES EduPack kan også enkelt gi grafisk oversikt over aktuelle materialer ved bruk av to materialfaktorer. Materialfaktor M 1 langs x-akse, materialfaktor M 2 langs y-aksen. Materialfaktoren for stivhet til lavest kostnad for en bjelke er M = E 1/3 /C m ρ hvor C m = [kostnad/kg materiale] M 1 x-aksen -> M 2 y-aksen -> stiv bjelke til lavest mulig vekt, hvor høyden er fri M 1 = [E-modul (1/3) ] / [densitet] stiv bjelke til lavest mulig kost, hvor høyden er fri M 2 = [E-modul (1/3) ] / [kostnad pr. kg] x[densitet] Høyere verdi langs y-aksen tilsier stivhet til rimelig pris. Mens materialer lengre til høgre langs x-aksen vil ha høy stivhet i forhold til vekt.

27 Plast representerer rundt 50% av materialvolumet i bilindustrien, står for bare 20% av vekten

28 Utkonkurrering av metall i bilindustrien Utskiftingen av metall til fordel for plast har pågått innenfor bilindustrien i lengre tider. Primært for reduksjon av vekt, bensinforbruk og utslipp. Men også forenkling av tilvirkningsprosesser hvor tradisjonelle metoder med metall krever flere produksjons trinn, og deler, enn hva som kan oppnås ved helstøpte plastmoduler, hvor one-step løsninger og one-shot støping er kjente begrep. Plast er ett sterkere material over metall av mange grunner. Eksempelvis høyere varmemotstand ved friksjon og høyere motstandsdyktighet mot olje. Dette oversettes direkte til motoreffektivitet, og motoren forbruker mindre energi for å holdes i gang. Plast representerer videre rundt 50% av materialvolumet i bilindustrien, men star for bare 20% av vekten. Nye plastmaterialer kan utvide mulighetene for metallerstatning i bilindustrien, og tilby høyere stivhet og temperaturtoleranse til en lavere vekt enn eksisterende deler. For bilindustrien har fordelene ved en plastovergang hvert: Vektbesparelse Utslipps reduksjon Redusert bensinforbruk Lavere vedlikeholds kostnader Forlenget levetid av komponenten Eliminering av komponenter; helstøping Redusert produksjonstrin Redusert etterbehandling Lamborghini Sesto Elemento Kraft/vektforhold på 1.75 kilograms per hp km/h på 2.5sekund - V10 motor med 570hp - hovedsakelig laget av CFRP - carbonfiber reinforced plastic

29 Amerikanske SABIC Innovative Plastics, som verdensledende innen tilbyding av termoplastløsninger, står for mange nye materialer og teknologier som frembringer forandringer i design og bruk hos forbrukeren. Selskapets familie av Noryl GTX resin, sluppet november 2010, har redusert den termiske utvidingskoeffisienten med 20-40% sammenlignet med tidligere termoplaster, og gir designere mer frihet for konstruering av større høykvalitets, høypresisjons bodypanel enn tidligere mulig. Materialet er en blanding av polyamide og polyphenylene ether, og muliggjør signifikante ekspansjoner for bruk av termoplast for karosseridesign. Ved design av en ny frontfanger for den kinesiske sportsbilprodusenten Chery Automobile, har materialet ført til en reduksjon i vekten på mer en 50%, 1.37kg mot tidligere 2.80kg ved bruk av stål. Det nye materialet tilbyr også større holdbarhet mot støt ved lavere hastigheter. Ett annet prosjekt bedriften har jobbet igjennom er utviklingen av ett komplett ratt og styresystem i termoplast. Noe som i tillegg til vektbesparelsen også reduserer utslippene relatert til produksjonen med 80% opp mot den tidligere varianten av formstøpt magnesium.

30 En kilde til kostnadsreduksjon En god produsent vil samarbeide med ingeniører for å oppnå riktig valg av materiale til sluttproduktet og i tillegg til plastens materialtekniske fordeler, er selve tilvirkningsprosessen også en kilde til kostnadsbesparelse Spesielt tilpassede produkter av mindre volum kan enkelt maskineres rimeligere Design modifisering er mulig uten større omstillinger av produksjonsutstyr Ett stegs tilvirkning Kan fjerne behovet for etterbehandling Redusering av nødvendige komponenter Ferdigstøpes med farge Plast er formbar og kan formes lett til komplekse geometrier Enklere og raskere er ekvivalent med penger spart. Plast av høy kvalitet er typisk rimeligere enn metaller av høy kvalitet

31 Materiale plast, kan være nøkkelen til å redusere kostnaden for ett produkt, eller å nå gitt budsjett for prosjektet. Gode tilvirknings og bearbeidings egenskaper reduserer tid og kostnad relatert til produksjon og fremstilling. Brukskostnader til produktet vil også reduseres i en rekke tilfeller.

32 Viktige designaspekter ved plast I situasjoner der materialet blir utsatt for en vedvarende belastning, vil deformasjonen øke med tiden ved avlastning vil primertøyningen ε 1, den elastiske tøyningen, gjenvinnes umiddelbart. primær sigingen ε 2 gjenvinnes over tid mens sekundær tøyningen ε 3 aldri vil gjenvinnes.

33 Materialegenskapene kan være mer temperturfølsomme enn for metall Her vist for konstant last av ett HDPE rør dimensjonerende spenning avtar lineært for økende belastningstid inntil man kommer til en kritisk grense hvor dimensjonerende spenning faller dramatisk jo høyere brukstemperaturen er, jo lavere er den kritiske spenningen for materiale

34 Plast som materiale har mange fordeler, men har også svake sider. Men er man oppmerksom på materialtekniske begrensinger kan de med dagens teknologi og mangfold tilpasses brukt til de fleste applikasjoner. Vektreduksjon er ikke lenger eneste drivkraft for erstatning av metaller og andre råmaterialer til fordel for plast og kompositter

35 Stadig flere fordeler for forbruker og produsent Skreddersy egenskaper Fortsette å spare penger også etter endt tilvirkningsprosess Flere egenskaper til % mindre egenvekt enn metall Forbedringer i produktets ytelse, totale kostnad, produksjonseffektivitet, holdbarhet og estetikk forbedringer som ofte oppnås simultant ved en overgang til plast, eller komposittplast, som konstruksjonsmateriale for komponenten Et suksessfullt produkt gir valuta for pengene og imøtekommer brukerens krav. Det kan være heldig på flere områder å legge mer tid inn i materialvalgprosessen for å finne beste materiale for jobben og utnytte dets egenskaper til det fulle.

36 Økt servicetid med 600 % Vedlikeholdsfri

37 Selvsmørende kulelager Det amerikanske selskapet Igus, som tilbyr sprøytestøpte kulelager i polymer viser til flere fordeler med en overgang til deres produkter fremfor tradisjonelle kulelager i bronse. De selvsmørende kulelagrene iglide tilbyr lengre brukstid til en lavere kostnad og er totalt vedlikeholdsfritt. De innehar en lav slitasje og er fullstendig motstandsdyktig mot korrosjon, skitt, smuss og kjemikalier. Over 20 forskjellige blandinger av polymer med forsterkende tilsetningsstoffer og faste smøremidler er tilgjengelig til å møte de fleste kulelager applikasjoner. Allerede tusener av bronselager har blitt byttet ut innenfor alle industrier fra medisinsk, til matvareindustrien, pumper og marine utstyr. Følgende fordeler har blitt oppnådd for erstatting av metall, bronse og teflonbelagte kulelager: Selvsmørende Vedlikeholdsfri Lang levetid til en lav kostnad Lav friksjonskoeffisient Høy slitasjestyrke Høy lastkapasitet Høy temperatur toleranse Skitt, smuss og UV toleranse Ingen korrosjon Selvjusterende Kjemisk motstandsdyktighet Vibrasjonsdemping Lav vekt 40% kostnadsbesparelse mot metall Harriston Industries har implementert 144 iglide kulelager i sin potetplanter, og økt servicetiden med 600%.

38 Elastiske egenskaper gir praktiske løsninger Polymerenes elastiske egenskaper baner vei for nye løsninger innenfor både husholdningen og veinettet. NX-Cap, er ett nytt norskdesignet lokk hvor man enkelt kan lukke og åpne krukker ved et enkelt trykk. En forenklende nyvinning hvor man slipper å bruke muskler for å åpne dagligdagse kjøkkenartikler. mindre vedlikehold med gummiasfalt Siden 2007 har det svenske vegvesenet gjennomført forsøk med vegstrekninger hvor de blandes inn varierte mengder gummi fra oppmalte bildekk. Foreløpige resultater viser til en selvlegende effekt, grunnet elastisiteten motstandsdyktighet mot piggdekk mindre sprekkdannelse enn for vanlig asfalt

39 Hva får du til en redusert kostnad? redusert støy redusert vekt redusert kraftforbruk

40 Andre dokumentert fordeler ved tannhjulene er forbedret mekanisk effektivitet redusert treghetsmoment -> lengre levetid høy slitestyrke og kjemisk motstandsdyktighet -> lengre levetid Studier i Europa viser at plastmaterialer som alternativ til metall reduserer bensinforbruk i Europeiske biler med 750liter over en forventet levetid på km pr bil. Dette alene understreker en sterk forbedring i CO 2 utslipp Enda viktigere ser vi at mengden plastmateriale som er nødvendig er signifikant mindre enn for hva som er tilfelle ved bruk av metall. 100kg plast er nødvendig for å erstatte komponenter for kg konvensjonelt metall Potensialet for redusert oljeforbruk er på 12x10 6 tonn innebærer en årlig reduksjon i CO 2 utslipp på 30x10 6 tonn i vestlige Europa

41 årlig reduksjon i CO 2 utslipp på 30x10 6 tonn i vestlige Europa alene

42 Bare 15 % av potensielle bruksområde for plast er realisert i dag

43 MATERIALTESTING FOR SKÅLFJÆRERSTATNING For å erstatte skålfjærer i stål med en løsning som innebærer bruk av plastmaterialer, fortrinnsvis såkalte elastomerer, har samarbeidsbedriften utarbeidet en liste potensielle materialalternativer. Figur 1 Dagens arrangementløsning. Figur 2 Anbefalt geometri for erstatning av skålfjærene (disk springs) Figur 1 viser dagens arrangement med bruken av skålfjærer i stål for boltsystemet. Fra figur 2 ser vi foreløpig løsning for en elastomer erstatning.

44 Fjærsystemet skal erstatte festeanordninger for jernbaneskinner, og skal forspennes med en statisk og kontinuerlig kraft oppta krefter som svinger uregelmessig med uregelmessig kraft De er derfor viktig å verifisere om materiale opprettholder forspenningen og den fjærende og støtdempende egenskapen, som er objektet. De viktigste materialtekniske forhold for fjærsystemer, er Maksimal fjærkraft Fjærvandring eller deformasjon

45 For et elastomer for tenkt applikasjon i ett fjørings- og dempingssystem, kan en uforutsett deformasjon eller spenningsutligning forringe tenkt egenskaper og bør testes opp mot. Test temperaturer Testing bør for dette produktet foregå i begge ytterpunkter av brukstemperaturene, og ved vanlige temperatur. En test ved alternerende temperatur innenfor naturlige temperatur svingninger bør også vurderes. Last situasjon For best resultat bør både statisk og dynamisk lastsituasjoner utprøves. Kompresjon Kompresjon for testmateriale bør sette lik forspenningen for bolten, og lik maks kompresjon under bruk. Geometri for test prøven Geometrien bør for dette forsøket sammenfalle i størst mulig grad med reel geometri. Generelt Dynamisk last og vibrasjoner øker kryping og spenningsutligningen, grunnet varmeutviklingen Relevante tester Compression set (ISO 815, ASTM D 395) kapittel Stress relaxation in compression (ISO 3384) kapittel Creep in compression (ISO 8013) kapittel Flex cracking test (ISO 132) Tension fatigue (ISO 6943) Tension set (ISO 2285, ASTM D 412)

46 5.1.1 Compression Set - ISO 815 Den permanente deformasjonen som opprettholdes etter kompresjonen har opphørt. Viktig egenskap for elastomerer og dempende materiale Varig deformasjon i kompresjon er uttrykt som en prosent del av den opprinnelige deformasjon. den gjenværende deformasjonen i materialet etter avlastning, og etter at avsatt innhentingstid for materialet er utløpt. Ved ISO 815 er dette satt til 30minutter. Test prøven komprimeres eller forspennes, ved en spesifisert temperatur over en gitt tidsperiode mellom to (eller tre) stålplater. Kompresjonsbegrensere mellom stålplatene fastsetter maksimal kompresjon av prøvestykke. Varig deformasjon ved kompresjon C er gitt av formelen C = [(h o - h i ) / (h o - h n )] * 100

47 5.1.2 Stress relaxation in compression - ISO 3384 Spenningsreduksjonen i materialet under konstant deformasjon med hensyn på tiden. God metode for aldringstesting Når en konstant deformasjon skal påføres ett elastomer, vil spenningen som trengs for å holde denne deformasjonen ikke være konstant, men avta med tiden. - Den indre spenningen for materialet avtar med andre ord med tiden. Vi får en spenningsreduksjon under kompresjon. ISO viser til to metoder for test av spenningsutligningen, A og B, som både kan utføres i væske og i luft. Metode A: Kompresjonene blir påført, og alle motkrefter i materiale blir målt ved test temperaturen. Metode B: Kompresjonene blir påført, og alle motkrefter i materiale blir målt ved standard laboratorium temperatur, 23ºC. Materialprøvene lagres ved denne temperaturen.

48 5.1.3 Creep in compression - ISO 8013 Øking av deformasjon eller kryp i materialet under konstant kompresjon. Relevant hvor materialet skal brukes for å støtte opp under en gitt last Når ett elastomerer blir utsatt for en konstant kraft, vil ikke deformasjonen holdes konstant, men øke som en funksjon av tiden. - Kryping uttrykkes som en % del, ekvivalent med total deformasjon minus initial deformasjon delt på initial deformasjon multipliser med 100. Ved ekstrapolering av verdier for beregning av krypning for materialet ved tidsspekter vesentlig lengre enn ved testingen, bør forsiktighet utøves, selv om det innledningsvis i kapittelet generelt bemerkes at kjemisk kryping fremgår lineært med tiden.

49 Kryp testing, spenningsutlignings test og varig deformasjon i kompresjons test er alle metoder for resultat dokumentasjon av en påført belastning for ett materiale som en funksjon av tiden. - tidsavhengige unike viskoelastiske egenskaper for materiale Kryp er øking av deformasjonen under påkjenning av en konstant kraft over tid. Spenningsutligning er nedgangen i indre spenninger for materialet under konstant deformasjon. Varig deformasjon er den permanente deformasjonen som vedvarer i materialet etter avlastning, og består hovedsakelig av sekundertøyningen. Vanligvis tillates det en innhentingsperiode for primærsigingen ε 2, som tidligere nevnt, gjenvinnes over tid. For hvert av de nevnte tre fenomenene finnes det to distinkte årsaker, fysisk og kjemisk: i. Den fysiske er grunnet materialets viskoelastisitet. ii. Den kjemiske er grunnet aldring av materialet som følge av kjemiske reaksjoner. Det er oftest vanskelig å determinere hvem av disse mekanismene som er skyldig i resultatet. Men typisk er fysiske effekter dominerende ved kort tids testing, mens kjemiske effekter gjør seg mer gjeldende ved en lengre tidshorisont. Fysisk kryping er direkte proporsjonal med logaritmisk tid Kjemis krypning opptrer lineært med tiden Høyning av temperaturen akselererer begge mekanismene. Foruten å teste det overstående, kan disse testen også være med på å karakterisere materialets aldringsegenskaper, motstandsdyktighet mot kjemikalier, samt motstandsdyktighet mot eleverte og senkede temperaturer

50 Plastmateriale kan nok ikke erstatte alle komponenter, men materialet har sin plass og rolle, som øker i omfang hver dag. Er man oppmerksom på styrker og begrensninger for materiale, kan plast tilpasse de fleste applikasjoner. En ekstra takk rettes til: Terje Måseide, Roar Varildengen, Høgskolen i Østfold Tor Prøitz, Borg Plast-Net Alf Jensen, Fireco Jon Hermansen, Biobe Mads Amundsen, Biobe Øystein Persen, Jotne

51 DOKUMENTERTE FORDELER Mekanisk Generelt stor slitestyrke gir økt levetid for komponenten mindre følsom for vær enn metaller, med motstandsdyktighet mot korrosjon og rust tilsetningsstoffer kan introduseres for beskyttende egenskaper mot UV stråler kan designes for å motstå støt og bulkdannelser, noe som gjør materialet holdbart, sterkt og stabilt støyreduksjon mellom bevegelige deler vibrasjonsdempende redusert vekt; fører indirekte til økonomiske besparelse innen blant annet frakt drivstoff (når brukt i komponenter i kjøretøy, fly, båt, etc) montering høy styrke/vektforhold høy stivhet/vektforhold Kjemisk Moderat til beskjeden innkjøpspris kjemisk motstandsdyktighet Kan skreddersys Montering og etterbehandling Elektrisk Termisk Selvsmørende enklere tilvirkning og montering utføring av komplekse geometrier og komplimentering av funksjoner i en og samme støp redusering av nødvendige komponenter fjerner behovet for etterbehandling for enkelte komponenter kan ferdigstøpes med farger gjennomlysbarhet skreddersydd elektrisk ledende eller isolerende egenskaper høyere varmeisolerende evne, generelt lavere varmeledningsevne λ og høyere varmekapasitet C p enn metall

52