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注塑制品內應力產(chǎn)生分析
1、內應力產(chǎn)生:在注塑制品中,各處局部應力狀態(tài)是不同的,制品變形程度將決定于應力分布。如果制品在冷卻時(shí)。存在溫度梯度,則這類(lèi)應力會(huì )發(fā)展,所以這類(lèi)應力又稱(chēng)為“成型應力”。善德宸信小編為大家普及:
注塑制品的內應力包兩種:一種是注塑制品成型應力,另一種是溫度應力。當熔體進(jìn)入溫度較低的模具時(shí),靠近模腔壁的熔體訊速地冷卻而固化,于是分子鏈段被“凍結”。由于凝固的聚合物層,導熱性很差,在制品厚度方向上產(chǎn)生較大的溫度梯度。制品心部凝固相當緩慢,以致于當澆口封閉時(shí),制品中心的熔體單元還未凝固,這時(shí)注塑機又無(wú)法對冷卻收縮進(jìn)行補料。這樣制品內部收縮作用與硬皮層作用方向是相反的;心部處于靜態(tài)拉伸而表層則處于靜態(tài)壓縮。
在熔體充模流動(dòng)時(shí),除了有體積收縮效應引起的應力外。還有因流道,澆口出口的膨脹效應而引起的應力;前一種效應引起的應力與熔體流動(dòng)方向有關(guān),后者由于出口膨脹效應將引起在垂直于流動(dòng)方向應力作用。
2.影響愉應力的工藝因素
(1)向應力的影響在速冷條件下,取向會(huì )導致聚合物內應力的形成。由于聚合物熔體的粘度高,內應力不能很快松馳,影響制品的物理性能和尺寸穩定性。
各參數對取向應力的影響
a熔體溫度,熔體溫度高,粘度低,剪切應力降低取向度減??;另一方面由于熔體溫度高會(huì )使應力松馳加快,促使解取向能力加強??墒窃诓桓淖冏⑺軝C壓力的情況下,模腔壓力會(huì )增大,強剪切作用又導致取向應力的提高。
b在噴嘴封閉以前,延長(cháng)保壓時(shí)間,會(huì )導致取向應力增加。
c提高注射壓力或保壓壓力,會(huì )增大取向應力。
d模具溫度高可保證制品緩慢冷卻,起到解取向作用。
e增加制品厚度使取向應力降低,因為厚壁制品冷卻時(shí)慢,粘度提高慢,應力松馳過(guò)程的時(shí)間長(cháng),所以取向應力小。
(2)對溫度應力的影響
如上所述由于在充模時(shí)熔體和型壁之間溫度梯度很大,先凝固的外層熔體要助止后凝固的內層熔體的收縮,結果在外層產(chǎn)生壓應力(收縮應力),內層產(chǎn)生拉應力(取向應力)。
如果充模后又在保壓壓力的作用下持續較長(cháng)時(shí)間,聚合物熔體又補入模腔中,使模腔壓力提高,此壓力會(huì )改變由于溫度不均而產(chǎn)生的內應力。但在保壓時(shí)間短,模腔壓力又較低的情況下,制品內部仍會(huì )保持原來(lái)冷卻時(shí)的應力狀態(tài)。
如果在制品冷卻初期模腔壓力不足時(shí),制品的外層會(huì )因凝固收縮而形成凹陷;如果在制品已形成冷硬層的后期模腔壓力不足時(shí),制品的內層會(huì )因收縮而分離,或形成空穴;如果在澆口封閉前維持模腔壓力,有利于提高制品密度,消除冷卻溫度應力,但是在澆口附近會(huì )產(chǎn)生較大的應力集中。
由此看來(lái)熱塑性聚合物在成型時(shí),模內壓力越大保壓時(shí)間越長(cháng),有助于溫度所產(chǎn)生的收縮應力的減小反之會(huì )使壓縮應力增大。
3.內應力與制品質(zhì)量的關(guān)系
制品中內應力的存在會(huì )嚴重影響制品的力學(xué)性質(zhì)和使用性能;由于制品內應力的存在和分布不均,制品在使用過(guò)程中會(huì )發(fā)生裂紋。在玻璃化溫度以下使用時(shí),常發(fā)生不規則的變形或翹曲,還會(huì )引起制品表面“泛白”,渾濁,光學(xué)性質(zhì)變壞。
設法降低澆口處溫度,增加緩冷時(shí)間,有利于改善制品的應力不均,使制品的機械性能均一。
不管對結晶型聚合物還是非結晶型聚合物,拉伸強度都表現出各向異向的特點(diǎn)。對非結晶型聚合物拉伸強度會(huì )因澆口的們置而異;當澆口與充模方向一致時(shí),拉伸強度隨熔體溫度提高而降低;當澆口與充模方向垂直時(shí),拉伸強度隨熔體溫度的提高而增加。
由于熔體溫度提高導致解取向作用加強,而取向作用減弱使拉伸強度降低。澆口的方位會(huì )通過(guò)影響料流的方向來(lái)影響取向,又由于非結晶型聚合物比結晶型聚合物的各向異性表現的強烈,所以在垂直于流動(dòng)方向上的拉伸強度前者比后者大。低溫注射比高溫注射有更大的力學(xué)各向異性,如注射溫度高時(shí),垂直方向與流動(dòng)方向的強度比為1.7,注射溫度低時(shí)為2 。
由此看來(lái),熔體溫度的提高,不論對結晶型聚合物還是非結晶型聚合物都會(huì )導致拉伸強度的降低,但機理卻不一樣;前者是由于通過(guò)取向作用降低的影響。