Понимание внутренних напряжений: Причины и методы предотвращения | MachineMFG

Понимание внутренних стрессов: Причины и методы предотвращения

0
(0)

1. Tсоздание внутреннего напряжения

В изделиях, изготовленных методом литья под давлением, напряженное состояние изменяется локально, и степень деформации изделия зависит от распределения напряжений. Эти напряжения могут возникать, когда изделие имеет градиент температуры при охлаждении, и поэтому называются "формовочными напряжениями".

создание внутреннего напряжения

Существует два типа внутренних напряжений в изделиях, изготовленных методом литья под давлением: напряжение при формовке и температурное напряжение.

Когда расплавленный пластиковый материал впрыскивается в форму с более низкой температурой, пластиковый материал у стенок полости быстро застывает, что приводит к "замораживанию" молекулярных цепочек. Это приводит к плохой теплопроводности и большому температурному градиенту по толщине изделия. Сердцевина изделия застывает медленнее, что приводит к ситуации, когда затвор закрывается до того, как расплав застынет в центре изделия. Это не позволяет термопластавтомату восполнить усадку при охлаждении.

В результате внутренняя часть изделия подвергается статическому растяжению, а поверхностный слой - статическому сжатию. Внутренняя усадка изделия противоположна усадке твердого слоя кожи.

В процессе наполнения напряжение возникает не только из-за эффекта объемной усадки, но и из-за эффекта расширения бегунка и выходного отверстия затвора. Напряжение, вызванное эффектом объемной усадки, связано с направлением потока расплавленного пластика, в то время как напряжение, вызванное эффектом расширения, перпендикулярно направлению потока из-за расширения на выходе.

2. Факторы процесса, влияющие на стресс

(1) Влияние направленных напряжений

В условиях быстрого охлаждения ориентация может привести к образованию внутренних напряжений в полимерном материале. Высокая вязкость полимерного расплава означает, что внутренние напряжения не могут быстро расслабиться, что влияет на физические свойства и стабильность размеров изделия.

Влияние параметров на стресс ориентации:

  • Температура расплава:

Высокая температура расплава приводит к низкой вязкости и снижению напряжения сдвига, что приводит к уменьшению ориентации. Однако высокая температура также ускоряет релаксацию напряжений и усиливает процесс снятия ориентации. Если давление в литьевой машине не отрегулировано, давление в полости увеличивается, что приводит к усилению эффекта сдвига и увеличению ориентационного напряжения.

  • Время выдержки перед закрытием форсунки:

Увеличение времени выдержки перед закрытием сопла увеличивает ориентационное напряжение.

  • Давление впрыска и удержания:

Повышение давления впрыска или выдержки увеличивает ориентационное напряжение.

  • Температура формы:

Высокая температура формы обеспечивает медленное остывание изделия, играя роль деориентатора.

  • Толщина изделия:

Увеличение толщины изделия снижает ориентационное напряжение, поскольку толстостенные изделия остывают медленно, что приводит к медленному увеличению вязкости и длительному процессу релаксации напряжений, в результате чего ориентационное напряжение становится небольшим.

(2) Влияние температурного стресса

Как уже говорилось ранее, большой градиент температур между расплавом и стенкой формы во время заполнения формы приводит к возникновению сжимающих напряжений (напряжение усадки) во внешнем слое и растягивающих напряжений (напряжение ориентации) во внутреннем слое.

Если пресс-форма заполняется в течение длительного времени под воздействием давления выдержки, расплав полимера дозаливается в полость, увеличивая давление в полости и изменяя внутреннее напряжение, вызванное неравномерностью температуры. Однако если время выдержки короткое, а давление в полости низкое, изделие сохранит свое первоначальное напряженное состояние во время охлаждения.

Если давление в полости недостаточно на ранних стадиях охлаждения продукта, внешний слой продукта образует впадину из-за усадки при застывании. Если давление в полости недостаточно на более поздних стадиях, когда продукт сформировал холодный твердый слой, внутренний слой продукта может отделиться из-за усадки или образовать полость.

Поддержание давления в полости до закрытия затвора помогает увеличить плотность продукта и устранить температурный стресс при охлаждении, но при этом возникает высокая концентрация напряжения вблизи затвора.

Поэтому при формовании термопластичных полимеров более высокое давление в форме и более длительное время выдержки помогают снизить напряжение усадки, вызванное температурой, и увеличить сжимающее напряжение.

3. Взаимосвязь между внутренним напряжением и продуктомs качество

Наличие внутренних напряжений в изделии может существенно повлиять на его механические свойства и пригодность к использованию. Неравномерное распределение внутренних напряжений может привести к появлению трещин в изделии в процессе эксплуатации.

При использовании ниже температуры стеклования продукт может подвергнуться неравномерной деформации или короблению, а его поверхность может стать "выбеленной", мутной, с ухудшенными оптическими свойствами.

Снижение температуры на выходе и увеличение времени медленного охлаждения может помочь устранить неравномерность напряжений в изделии и сделать его механические свойства более однородными.

Как кристаллические, так и аморфные полимеры обладают анизотропной прочностью на разрыв. Прочность на разрыв аморфных полимеров зависит от расположения затвора. Если затвор совмещен с направлением заполнения, прочность на разрыв уменьшается при повышении температуры расплава. Если затвор расположен перпендикулярно направлению заполнения, прочность на разрыв увеличивается с повышением температуры расплава.

Повышение температуры расплава усиливает эффект деориентации и уменьшает эффект ориентации, снижая прочность на разрыв. Ориентация затвора может влиять на ориентацию, воздействуя на направление потока.

Аморфные полимеры имеют более высокую прочность на разрыв в направлении, перпендикулярном направлению потока, чем кристаллические, что обусловлено их более сильной анизотропией. Низкотемпературная инжекция обладает большей механической анизотропией, чем высокотемпературная, при этом отношение интенсивности в вертикальном направлении к направлению потока составляет 2 при низкой температуре инжекции и 1,7 при высокой.

В заключение следует отметить, что повышение температуры расплава снижает прочность на разрыв как для кристаллических, так и для аморфных полимеров, однако механизм этого явления различен: в последнем случае оно связано с уменьшением ориентации.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх