المذنب في مشاكل الانكماش والانحناء

الإجهاد المتبقي هو الإجهاد الناجم عن العملية، المتجمد في قطع بلاستيكية مصبوبةيمكن أن يكون إما ناتجًا عن التدفق أو ناتجًا عن الحرارة. تؤثر الضغوط المتبقية على الجزء بشكل مشابه للضغوط المطبقة خارجيًا. إذا كانت قوية بما يكفي للتغلب على سلامة هيكل الجزء، فسوف ينحني الجزء عند القذف، أو يتشقق لاحقًا، عند تطبيق حمل الخدمة الخارجية. الضغوط المتبقية هي السبب الرئيسي لانكماش الجزء وانحناءه. ستساعد ظروف العملية وعناصر التصميم التي تقلل من إجهاد القص أثناء ملء التجويف في تقليل الإجهاد المتبقي الناتج عن التدفق. وبالمثل، فإن تلك التي تعزز التعبئة الكافية والتوحيد تبريد القالب سوف يقلل من الإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة. بالنسبة للمواد المملوءة بالألياف، فإن ظروف العملية التي تعزز الخواص الميكانيكية الموحدة سوف تقلل من الإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة. الإجهاد المتبقي.

الإجهاد المتبقي الناتج عن التدفق

تميل جزيئات البوليمر غير المجهدة ذات السلسلة الطويلة إلى التوافق مع حالة التوازن العشوائية عند درجات حرارة أعلى من درجة حرارة الانصهار (أي في حالة منصهرة). أثناء المعالجة، تتجه الجزيئات في اتجاه التدفق، حيث يتم قص البوليمر وإطالته. إذا حدث التصلب قبل استرخاء جزيئات البوليمر بالكامل إلى حالة التوازن الخاصة بها، يتم قفل التوجه الجزيئي داخل جزء من البلاستيك المصبوبغالبًا ما يُشار إلى هذا النوع من حالة الإجهاد المجمدة باسم الإجهاد المتبقي الناجم عن التدفق. نظرًا للتوجه الجزيئي الممتد في اتجاه التدفق، فإنه يُدخل انكماشًا غير متجانس وخصائص ميكانيكية في الاتجاهات الموازية والعمودية على اتجاه التدفق.

مشكلة التشوه

التوجه الجزيئي المتجمد

بسبب الجمع بين إجهاد القص العالي ومعدل التبريد العالي المجاور لجدار القالب، توجد طبقة شديدة التوجه متجمدة مباشرة أسفل سطح القطعة. ويوضح الشكل 1 ذلك. قد يسمح التعرض اللاحق لقطعة ذات إجهادات تدفق متبقية عالية (أو اتجاه مجمد) لدرجة حرارة عالية بتخفيف بعض الضغوط. ويؤدي هذا عادةً إلى انكماش الأجزاء وتشوهها. وبسبب التأثير العازل الحراري للطبقات المجمدة، فإن ذوبان البوليمر في القلب الساخن قادر على الاسترخاء بدرجة أعلى، مما يؤدي إلى منطقة ذات توجه جزيئي منخفض. مورد قوالب الصين

الشكل 1. تطور إجهادات التدفق المتبقية بسبب التوجه الجزيئي المتجمد أثناء مراحل التعبئة والتعبئة.
(1) منطقة التبريد والقص والتوجيه العالية

(2) منطقة التبريد والقص والتوجيه المنخفضة

تقليل الإجهاد المتبقي الناتج عن التدفق

إن ظروف العملية التي تقلل من إجهاد القص في المصهور سوف تقلل من مستوى الإجهادات المتبقية الناتجة عن التدفق. وبشكل عام، يكون الإجهاد المتبقي الناتج عن التدفق أصغر بمقدار مرتبة واحدة من الإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة.

• درجة حرارة ذوبان أعلى
• درجة حرارة أعلى لجدار القالب
• وقت تعبئة أطول (سرعة ذوبان أقل)
• انخفاض ضغط التعبئة
• مسار تدفق أقصر.

 الإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة

يحدث الإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة نتيجة للأسباب التالية:

• تتقلص المادة عندما تنخفض درجة الحرارة من إعدادات العملية إلى الظروف المحيطة التي تم الوصول إليها عند اكتمال العملية.
• تخضع العناصر المادية لتواريخ حرارية وميكانيكية مختلفة (على سبيل المثال، معدلات تبريد مختلفة وضغوط تعبئة) حيث تتصلب المادة من جدار القالب إلى المركز.
• يؤدي تغيير الضغط ودرجة الحرارة والتوجه الجزيئي والألياف إلى تغير الكثافة والخصائص الميكانيكية.
• تمنع بعض قيود القالب جزء مصبوب من الانكماش في الاتجاهات المستوية.

مثال للتبريد المجاني

انكماش المواد أثناء حقن القالب يمكن إثبات ذلك بسهولة باستخدام مثال إخماد مجاني، حيث يتم وضع جزء من درجة الحرارة الموحدة فجأة بين قالب عداء بارد الجدران. أثناء مراحل التبريد المبكرة، عندما تبرد الطبقات السطحية الخارجية وتبدأ في الانكماش، يظل الجزء الأكبر من البوليمر في اللب الساخن منصهرًا وحرًا في الانكماش. ومع ذلك، مع تبريد اللب الداخلي، يتم تقييد الانكماش الحراري المحلي بواسطة الطبقات الخارجية الصلبة بالفعل. يؤدي هذا إلى حالة نموذجية لتوزيع الإجهاد مع موازنة التوتر في اللب بالضغط في الطبقات الخارجية، كما هو موضح في الشكل 2 أدناه.

تنشأ إجهادات متبقية متغيرة ويتشوه الجزء عندما تتفاعل طبقات ذات أحجام محددة مجمدة مختلفة مع بعضها البعض

الإجهاد الناتج عن العملية مقابل الإجهاد المتبقي داخل التجويف

بيانات الإجهاد المتبقي الناتج عن العملية أكثر فائدة بكثير من البيانات الموجودة داخل التجويف الإجهاد المتبقي البيانات ل صب المحاكاة. فيما يلي تعريفات للمصطلحين، بالإضافة إلى مثال يوضح الفرق بينهما.

الإجهاد المتبقي الناتج عن العملية

بعد إخراج الجزء، يتم إزالة القيود من تجويف القالب يتم تحريرها، ويصبح الجزء حرًا في الانكماش والتشوه. بعد أن يستقر في حالة التوازن، يُطلق على الإجهاد المتبقي داخل الجزء الإجهاد المتبقي الناجم عن العملية، أو ببساطة، الإجهاد المتبقي. يمكن أن يكون الإجهاد المتبقي الناجم عن العملية ناتجًا عن التدفق أو ناتجًا عن الحرارة، حيث يكون الأخير هو المكون السائد.

الإجهاد المتبقي في التجويف

بينما لا يزال الجزء مقيدًا في تجويف القالب، يُشار إلى الإجهاد الداخلي الذي يتراكم أثناء التصلب باسم الإجهاد المتبقي داخل التجويف. هذا الإجهاد المتبقي داخل التجويف هو القوة التي تدفع انكماش الجزء وانحناءه بعد القذف.

مثال

ال انكماش يؤدي التوزيع الموصوف في الانحناء بسبب الانكماش التفاضلي إلى ملف تعريف للإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة للجزء المقذوف، كما هو موضح في الشكل الموجود في الجزء الأيسر السفلي أدناه. ملف تعريف الإجهاد في الشكل الموجود في الجزء الأيسر العلوي هو الإجهاد المتبقي داخل التجويف، حيث جزء مصبوب تظل مقيدة داخل القالب قبل القذف. بمجرد قذف الجزء وإطلاق القوة المقيدة من القالب، سينكمش الجزء وينحني لتحرير الإجهاد المتبقي المدمج (إجهاد الشد بشكل عام، كما هو موضح) ويصل إلى حالة توازن. تعني حالة التوازن أنه لا توجد قوة خارجية تمارس على الجزء ويجب أن تتوازن إجهادات الشد والضغط على المقطع العرضي للجزء مع بعضها البعض. تتوافق الأرقام الموجودة على الجانب الأيمن مع الحالة التي يحدث فيها تبريد غير موحد عبر سمك الجزء، وبالتالي، يتسبب ذلك في توزيع غير متماثل للإجهاد المتبقي.

ملف تعريف الإجهاد المتبقي داخل التجويف (أعلى) مقابل ملف تعريف الإجهاد المتبقي الناجم عن العملية وشكل الجزء بعد القذف (أسفل).

تقليل الإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة

إن الظروف التي تؤدي إلى التعبئة الكافية ودرجات حرارة أكثر اتساقًا لجدار القالب ستعمل على تقليل الضغوط المتبقية الناتجة عن الحرارة. وتشمل هذه:
- ضغط التعبئة المناسب ومدتها
- تبريد موحد لجميع أسطح القطعة
- سمك مقطع الجدار موحد