Сферическую или аналогичную ей форму можно придать плоскому, материалу при одно- или двухосном растяжении.
Способность кожи к растяжению характеризуют показателем относительного удлинения в процентах при условном напряжении.
Коэффициент удлинения системы материалов определяют по следующим уравнениям: при параллельном соединении Для обуви разных видов коэффициент т имеет различные значения, для женской обуви с узким и плоским носком — 16, для юфтевых сапог — 32, для бытовой обуви — 22 — 26. Поэтому носок женской обуви легче формовать, чем носок юфтевых сапог.
Если затяжка носка производится клещами, то необходимо растянуть материал в направлении, нормальном к его контуру, примерно на величину коэффициента посадки, так как для кожи и тканей коэффициент поперечного сокращения, и при формовании надо иметь некоторый запас прочности, поэтому удлинение при разрыве обувного материала должно быть в 1,5—2 раза больше, чем требуется для затяжки. Так, для т = 16% удлинение материала при растяжении должно составлять 24—32%, а для т = 32% удлинение материала при растяжении должно составлять 40-60% .
Для испытания материалов при двухосном растяжении разработан и используется ряд специальных приборов. Наиболее распространены приборы, в которых материал или система материалов закрепляется кольцеобразным зажимом и растягивается пуансоном в виде полусферы с помощью жидкости, действующей через резиновую мембрану, или пуансоном в виде стакана с шарикоподшипниками. Поскольку механизм деформации материала при двухосном-растяжении иной, чем механизм деформации при одноосном растяжении, отличны и показатели удлинения и напряжения материала при разрыве. При двухосном растяжении размеры материала увеличиваются во всех направлениях.
В нервом случае деформацию измеряют по лучам, проходящим через центр круга и образующим меридиальное направление на полусфере, и по параллелям, которые наносят на образец в виде эксцентрических кругов на равных расстояниях. Кроме деформаций, определяют также относительное увеличение площади материала.
При испытании на приборе с пуансоном, выполненным в виде стакана с шарикоподшипниками, в определенной части плоского материала возникает чистое двухосное напряженное состояние, характеризуемое равенством нормальных составляющих напряжений ох и а2. В этой части материала деформации во всех направлениях равны, т. е. он подвергается симметричному двухосному растяжению, чего не наблюдается при испытаниях на прессах с пуансоном в виде полусферы или с мембраной.
Исследованиями установлено, что удлинение при появлении трещин лицевого слоя и удлинение при разрушении в меридиальном направлении при двухосно растяжении материала сферическим пуансоном в 1,4 раза, а мембраной в 1,6—2,2 раза меньше, чем удлинения при одноосном растяжении. При одноосном растяжении кожи для верха обуви имеют в разных участках различное удлинение и, как правило, в чепраке оно меньше, чем на периферии. При двухосном растяжении удлинения всех участков кож близки.
При двухосном растяжении толщина материала уменьшается из-за сдвига волокон и уплотнения структуры. В то же время площадь образца увеличивается примерно в 2,5 раза по сравнению с уменьшением его толщины. Это говорит о том, что в целом происходит разрежение структуры и увеличение объема образца. При растяжении материала полная относительная деформация е состоит из упругой, исчезающей после снятия нагрузки, и остаточной (пластической ) остающейся после снятия нагрузки.
Если при формовании материалу дать напряжение и относительную деформацию, то остаточная деформация будет больше. При этом относительное уменьшение остаточной деформации будет меньше, чем относительное уменьшение ее при напряжении.
После формования заготовка верха обуви выдерживается в деформированном состоянии на колодке. После деформации материала происходит релаксация напряжения. Далее идет уменьшение деформации вследствие упругости материала после снятия обуви с колодки. Остаточная деформация в этом случае больше. После пролежки она уменьшается.
Таким образом, кроме удлинения на остаточную деформацию влияет время выдержки. С увеличением времени выдержки остаточная деформация будет больше из-за уменьшения упругой деформации, что положительно влияет на формоустойчивость материала.
Как известно, при увеличении влажности при одних и тех же напряжениях материал больше деформируется. Формование сопровождается наибольшей остаточной деформацией. Кроме того, материала релаксация напряжения происходит более интенсивно. Скорость уменьшения напряжения со временем постепенно падает.
Исследованиями установлено, что при растяжении на 15% выростка хромового дубления влажностью 14% и выдержке его в растянутом состоянии 30 с степень упругости после снятия нагрузки составляет 90% от общего удлинения, а степень пластичности только 10%, при растяжении образцов на 35% при тех же условиях степень пластичности составляет примерно 20%. При влажности 24% и выдержке в растянутом состоянии в течение 24 ч (т. е. при полном высушивании образца) степень упругости составляет 15%, а степень пластичности — 85%.
Исследования показали, что полоски кожи одной и той же тягучести, предварительно растянутые на разную величину, дают различные кривые растяжения. Чем на большую величину предварительно растянута полоска, тем меньше удлинение ее при разрыве. Суммарное удлинение, т. е. сумма остаточного удлинения, полученного при предварительном растяжении полоски, и удлинения ер, полученного при разрыве деформированной полоски, примерно одинаково при любых величинах предварительной деформации и равно удлинению полоски, предварительно не растянутой, т. е. исходному удлинению кожи. Заштрихованная область диаграммы характеризует величину остаточного Удлинения кожи после предварительного растяжения.
Отсюда можно сделать вывод, что при формовании заготовок верха обуви и кожгалантерейных изделий материал необходимо максимально деформировать без ухудшения его качества и нарушения швов.
Таким образом, заготовку формуют не только для придания определенной формы, но и для увеличения формоустойчивости обуви.
При формовании заготовок верха обуви применяют последовательный, параллельный и параллельно-последовательный способы, используя различные исполнительные инструменты — клещи, пластины, ролики, скобы, раздвижные колодки, формы и др.
Все разнообразие методов формования заготовок верха обуви можно выполнить одним из трех способов — внешним, внутренним или комбинированным.
При внешнем способе формующие силы прикладываются снаружи, при внутреннем — изнутри, а при комбинированном — как снаружи, так и изнутри.
Формование указанными способами может быть выполнено без предварительного или с предварительным формованием деталей или узлов заготовки. Предварительное формование детален и узлов заготовки облегчает выполнение последующих операций, увеличивает деформацию материала, и следовательно, уменьшает чистую площадь деталей и повышает формоустойчивость обуви.
Из внешних способов формования наиболее распространен обтяжно-затяжный метод (последовательный или параллельно-последовательный) и менее распространен параллельный.
При обтяжно-затяжном методе формование осуществляется клещами, пластинами или роликами. Заготовке придается пространственная форма колодки, затяжная кромка закрепляется на стельке или подошве тексамн, проволочными скобками или клеем.
При параллельном (беззатяжном) внешнем способе формовани осуществляется пластинами, скобами, щечками или шнурками, а при внутреннем способе — раздвижной колодкой.
При комбинированном способе формование осуществляется клещами, пластинами обтяжно-затяжных машин и раздвижной ко лодкой.
В зависимости от конструкции передней части заготовки и харак тера обработки затяжной кромки могут применяться разные способ формования и различное оборудование.
На способ формования значительно влияет характер обработк затяжной кромки. Затяжная кромка может быть свободной (заго товка для обтяжно-затяжного метода формования) или с прикреплен ным рантом, который ограничивает деформацию. В объемной заго товке затяжная кромка соединена с подложкой или стелькой. Така заготовка формуется раздвижной колодкой.
Величина и характер деформации заготовки верха обуви зависят прежде всего от способа формования, применяемого оборудования и инструментов, показателей физико-механических свойств материалов, входящих в заготовку, вида и конструкции заготовки, а также от уменьшения площади деталей при проектировании по сравнению с площадью развертки боковой поверхности колодки.