Syyllinen kutistumis- ja vääntymisongelmiin.

Jäännösjännitys on prosessin aiheuttama stressi, joka on jäädytetty seuraavasti valetut muoviosat. Se voi olla joko virtauksen tai lämmön aiheuttamaa. Jäännösjännitykset vaikuttavat kappaleeseen samalla tavalla kuin ulkoisesti kohdistuvat jännitykset. Jos ne ovat tarpeeksi voimakkaita voittaakseen osan rakenteellisen eheyden, osa vääntyy ulosheiton yhteydessä tai myöhemmin murtuu, kun ulkoinen käyttökuorma kohdistuu. Jäännösjännitykset ovat tärkein syy osan kutistumiseen ja vääntymiseen. Prosessiolosuhteet ja suunnitteluelementit, jotka vähentävät leikkausjännitystä ontelon täytön aikana, auttavat vähentämään virtauksen aiheuttamia jäännösjännityksiä. Samoin ne, jotka edistävät riittävää pakkautumista ja tasaista muotin jäähdytys vähentää lämpöjännityksen aiheuttamaa jäännösjännitystä. Kuitutäytteisten materiaalien osalta tasaisia mekaanisia ominaisuuksia edistävät prosessiehdot vähentävät lämpöindusoituja jäännösjäännöksiä. jäännösjännitys.

Virtauksen aiheuttama jäännösjännitys

Jännittämättömät, pitkäketjuiset polymeerimolekyylit pyrkivät sulan lämpötilaa korkeammissa lämpötiloissa (eli sulassa tilassa) mukautumaan satunnaiskierteiseen tasapainotilaan. Käsittelyn aikana molekyylit suuntautuvat virtaussuuntaan, kun polymeeri leikkautuu ja venyy. Jos jähmettyminen tapahtuu ennen kuin polymeerimolekyylit ovat täysin relaksoituneet tasapainotilaansa, molekyylien suuntautuminen lukittuu molekyylin sisällä muovinen valettu osa. Tämäntyyppistä jäätynyttä jännitystilaa kutsutaan usein virtauksen aiheuttamaksi jäännösjännitykseksi. Koska molekyylien suunta on venytetty virtaussuunnassa, se aiheuttaa anisotrooppista, epäyhtenäistä kutistumista ja mekaanisia ominaisuuksia virtaussuunnan suuntaisesti ja kohtisuoraan virtaussuuntaan nähden.

Muodonmuutosongelma

Molekyylien orientaatio jäädytettynä

Suuren leikkausjännityksen ja suuren jäähdytysnopeuden yhdistelmän vuoksi muotin seinämän vieressä on erittäin suuntautunut kerros, joka jäätyy välittömästi kappaleen pinnan alle. Tämä on esitetty kuvassa 1. Jos korkeat jäännösvirtausjännitykset (tai jähmettynyt orientaatio) omaava kappale altistetaan myöhemmin korkealle lämpötilalle, osa jännityksistä voi purkautua. Tämä johtaa tyypillisesti osan kutistumiseen ja vääntymiseen. Jäätyneiden kerrosten lämpöeristävän vaikutuksen vuoksi kuumassa ytimessä oleva polymeerisula voi rentoutua enemmän, mikä johtaa matalan molekyyliorientaation vyöhykkeeseen. Kiina muotti toimittaja

KUVA 1. Jäännösvirtausjännitysten kehittyminen, joka johtuu molekyylien jäätyneestä suuntautumisesta täyttö- ja pakkausvaiheessa.
(1) Korkean jäähdytyksen, leikkauksen ja suuntautumisen vyöhyke

(2) Alhainen jäähdytys-, leikkaus- ja suuntautumisvyöhyke

Virtauksen aiheuttaman jäännösjännityksen vähentäminen

Prosessiolosuhteet, jotka vähentävät sulan leikkausjännitystä, vähentävät virtauksen aiheuttamia jäännösjännityksiä. Yleensä virtauksen aiheuttama jäännösjännitys on kertaluokkaa pienempi kuin lämpöjännitys.

• korkeampi sulamislämpötila
• korkeampi muottiseinän lämpötila
• pidempi täyttöaika (alhaisempi sulamisnopeus)
• vähentynyt pakkauksen paine
• lyhyempi virtausreitti.

 Lämpötilan aiheuttama jäännösjännitys

Lämpötilan aiheuttama jäännösjännitys johtuu seuraavista syistä:

• Materiaali kutistuu, kun lämpötila laskee prosessiasetuksista ympäristön olosuhteisiin, jotka saavutetaan prosessin päätyttyä.
• Materiaalielementit kokevat erilaisen lämpömekaanisen historian (esim. erilaiset jäähdytysnopeudet ja pakkauspaineet), kun materiaali jähmettyy muotin seinämästä keskelle.
• Paineen, lämpötilan sekä molekyylien ja kuitujen suuntautumisen muuttuminen johtaa vaihtelevaan tiheyteen ja mekaanisiin ominaisuuksiin.
• Tietyt muottirajoitukset estävät valettu osa kutistumasta tasosuunnissa.

Esimerkki vapaasta sammutuksesta

Materiaalin kutistuminen ruiskupuristaminen voidaan havainnollistaa kätevästi vapaalla sammutusesimerkillä, jossa osa tasalämpötilasta on yhtäkkiä hiekkapintaisen kylmäjuoksumuotti seinät. Jäähdytyksen alkuvaiheessa, kun ulkoiset pintakerrokset jäähtyvät ja alkavat kutistua, suurin osa polymeeristä kuumassa ytimessä on edelleen sulaa ja voi vapaasti supistua. Sisäisen ytimen jäähtyessä paikallista lämpösupistumista rajoittavat kuitenkin jo valmiiksi jäykät ulkoiset kerrokset. Tämä johtaa tyypilliseen jännitysjakauman tilaan, jossa jännitys ytimessä on tasapainossa ulkokerrosten puristumisen kanssa, kuten alla olevassa kuvassa 2 on esitetty.

Syntyy vaihtelevia jäännösjännityksiä, ja osa deformoituu, kun eri jäädytetyn tilavuuden omaavat kerrokset ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa.

Prosessin aiheuttama vs. ontelon sisäinen jäännösjännitys

Prosessin aiheuttamat jäännösjännitystiedot ovat paljon käyttökelpoisempia kuin ontelon sisäiset mittaustulokset. jäännösjännitys tiedot muottiin simulointi. Seuraavassa on näiden kahden termin määritelmät sekä esimerkki, joka havainnollistaa niiden välistä eroa.

Prosessin aiheuttama jäännösjännitys

Kappaleen irrottamisen jälkeen rajoitukset, jotka ovat peräisin muottipesä vapautuvat, ja osa voi vapaasti kutistua ja muotoutua. Kun osa on asettunut tasapainotilaan, sen sisällä jäljellä olevaa jännitystä kutsutaan prosessin aiheuttamaksi jäännösjännitykseksi tai yksinkertaisesti jäännösjännitykseksi. Prosessin aiheuttama jäännösjännitys voi olla virtausjännitystä tai lämpöjännitystä, joista jälkimmäinen on hallitseva komponentti.

Ontelon sisäinen jäännösjännitys

Kun kappale on edelleen muotin ontelossa, jähmettymisen aikana kertyvää sisäistä jännitystä kutsutaan ontelon sisäiseksi jäännösjännitykseksi. Tämä ontelon sisäinen jäännösjännitys on voima, joka aiheuttaa kappaleen kutistumisen ja vääntymisen ruiskutuksen jälkeen.

Esimerkki

The kutistuminen kuvattu jakauma, joka on kuvattu kappaleessa Eriytyvästä kutistumisesta johtuva vääntyminen johtaa lämpöjännityksen aiheuttamaan jäännösjännitysprofiiliin poistettavassa kappaleessa, kuten alla olevassa kuvassa vasemmalla alhaalla on esitetty. Vasemman yläkulman kuvassa esitetty jännitysprofiili on ontelon sisäinen jäännösjännitys, jossa valettu osa pysyy kiinni muotissa ennen ulosheittämistä. Kun osa on puristettu ulos ja muotin rajoittava voima vapautuu, osa kutistuu ja vääntyy, jotta sisäänrakennettu jäännösjännitys (yleensä vetojännitys, kuten kuvassa) vapautuu ja saavuttaa tasapainotilan. Tasapainotila tarkoittaa, että kappaleeseen ei kohdistu ulkoista voimaa ja kappaleen poikkileikkaukseen kohdistuvien veto- ja puristusjännitysten pitäisi olla tasapainossa keskenään. Oikeanpuoleiset kuvat vastaavat tapausta, jossa jäähdytys on epätasainen osan paksuuden yli ja aiheuttaa siten epäsymmetrisen jäännösjännitysjakauman.

Ontelon sisäinen jäännösjännitysprofiili (ylhäällä) vs. prosessin aiheuttama jäännösjännitysprofiili ja kappaleen muoto poiston jälkeen (alhaalla).

Lämpötilan aiheuttaman jäännösjännityksen vähentäminen

Olosuhteet, jotka johtavat riittävään pakkautumiseen ja tasaisempiin muotin ja seinämän lämpötiloihin, vähentävät lämpöperäisiä jäännösjännityksiä. Näitä ovat mm:
- Oikea pakkauspaine ja kesto
- Kappaleen kaikkien pintojen tasainen jäähdytys
- Yhtenäinen seinäprofiilin paksuus