A zsugorodás és a vetemedési problémák egyik okozója

Maradó feszültség a folyamat által kiváltott stressz, amely a következőkben van befagyasztva öntött műanyag alkatrészek. Ez lehet áramlás- vagy hőindukált. A maradó feszültségek hasonlóan hatnak az alkatrészre, mint a külsőleg alkalmazott feszültségek. Ha elég erősek ahhoz, hogy legyőzzék az alkatrész szerkezeti integritását, akkor az alkatrész külső üzemi terhelés hatására a kilökődéskor megvetemedik, vagy később megreped. A maradó feszültségek az alkatrész zsugorodásának és vetemedésének fő okai. Az üregkitöltés során a nyírófeszültséget csökkentő folyamatfeltételek és tervezési elemek segítenek az áramlás okozta maradó feszültségek csökkentésében. Hasonlóképpen, azok, amelyek elősegítik a megfelelő tömörítést és az egyenletes formahűtés csökkenti a hőhatás okozta maradó feszültséget. A szálakkal töltött anyagok esetében azok a technológiai feltételek, amelyek elősegítik az egyenletes mechanikai tulajdonságok kialakulását, csökkentik a hőhatás okozta maradó feszültség.

Áramlás okozta maradó feszültség

A feszültség nélküli, hosszú láncú polimer molekulák az olvadékhőmérsékletnél magasabb hőmérsékleten (azaz olvadt állapotban) hajlamosak véletlenszerű tekercses egyensúlyi állapotba kerülni. A feldolgozás során a molekulák az áramlás irányába orientálódnak, ahogy a polimer nyíródik és megnyúlik. Ha a megszilárdulás azelőtt következik be, hogy a polimer molekulák teljesen ellazulnának az egyensúlyi állapotukba, a molekuláris orientáció rögzül a öntött műanyag alkatrész. Az ilyen típusú befagyott feszültséges állapotot gyakran nevezik áramlás okozta maradó feszültségnek. Az áramlás irányában megnyújtott molekuláris orientáció miatt anizotróp, nem egyenletes zsugorodást és mechanikai tulajdonságokat vezet be az áramlás irányával párhuzamos és arra merőleges irányokban.

Deformáció kérdése

Befagyasztott molekuláris orientáció

A nagy nyírófeszültség és a szerszámfal melletti nagy hűtési sebesség kombinációja miatt közvetlenül az alkatrész felülete alatt egy erősen orientált réteg fagyott meg. Ezt az 1. ábra szemlélteti. A nagy folyási maradó feszültségekkel (vagy befagyott orientációval) rendelkező alkatrész későbbi magas hőmérsékletnek való kitétele lehetővé teheti a feszültségek egy részének feloldását. Ez jellemzően az alkatrész zsugorodását és vetemedését eredményezi. A fagyott rétegek hőszigetelő hatása miatt a forró magban lévő polimerolvadék nagyobb mértékben képes relaxálni, ami alacsony molekuláris orientációs zónához vezet. Kína penész szállító

1. ÁBRA. A töltési és csomagolási fázisok során a befagyott molekuláris orientáció miatt kialakuló áramlási maradó feszültségek.
(1) Magas hűtési, nyírási és orientációs zóna

(2) Alacsony hűtési, nyírási és orientációs zóna

Az áramlás okozta maradó feszültség csökkentése

Az olvadékban lévő nyírófeszültséget csökkentő technológiai feltételek csökkentik az áramlás okozta maradó feszültségek szintjét. Általában az áramlás okozta maradó feszültség egy nagyságrenddel kisebb, mint a hő okozta maradó feszültség.

• magasabb olvadási hőmérséklet
• magasabb penészfal-hőmérséklet
• hosszabb töltési idő (alacsonyabb olvadási sebesség)
• csökkentett tömítési nyomás
• rövidebb áramlási útvonal.

 Termikusan kiváltott maradó feszültség

A hőhatás okozta maradó feszültség a következő okok miatt lép fel:

• Az anyag zsugorodik, ahogy a hőmérséklet a folyamat beállításaitól a folyamat befejezésekor elért környezeti feltételekig csökken.
• Az anyagelemek különböző hő-mechanikai történéseket (pl. különböző hűtési sebességek és tömörítési nyomások) tapasztalnak, ahogy az anyag a szerszám falától a középpont felé haladva megszilárdul.
• A változó nyomás, hőmérséklet, molekuláris és szálorientáció változó sűrűséget és mechanikai tulajdonságokat eredményez.
• Bizonyos formakényszerek megakadályozzák a öntött rész a síkbeli irányokban történő zsugorodástól.

Példa a szabad oltásra

Anyag zsugorodása a fröccsöntés kényelmesen szemléltethető egy olyan szabad csillapítási példával, amelyben az egyenletes hőmérséklet egy része hirtelen szendvicsbe kerül a hideg futóforma falak. A korai hűtési szakaszokban, amikor a külső felületi rétegek lehűlnek és zsugorodni kezdenek, a polimer nagy része a forró magban még mindig olvadt és szabadon összehúzódhat. Azonban ahogy a belső mag lehűl, a helyi termikus összehúzódást a már merev külső rétegek korlátozzák. Ez egy tipikus feszültségeloszlási állapotot eredményez, ahol a magban lévő feszültséget a külső rétegek összenyomódása ellensúlyozza, amint azt az alábbi 2. ábra szemlélteti.

Változó maradó feszültségek keletkeznek, és az alkatrész deformálódik, mivel a különböző fagyasztott fajlagos térfogatú rétegek kölcsönhatásba lépnek egymással.

Folyamat által kiváltott vs. üregben lévő maradó feszültségek

A folyamat által kiváltott maradó feszültségre vonatkozó adatok sokkal hasznosabbak, mint az üregben történő maradó feszültség adatok a öntvény szimuláció. Az alábbiakban a két fogalom definíciója következik, valamint egy példa, amely szemlélteti a köztük lévő különbséget.

Folyamat által kiváltott maradó feszültség

Az alkatrész kidobása után a korlátozások a formaüreg felszabadulnak, és az alkatrész szabadon zsugorodhat és deformálódhat. Miután egyensúlyi állapotba kerül, az alkatrészben maradó feszültséget folyamat által kiváltott maradó feszültségnek vagy egyszerűen maradó feszültségnek nevezzük. A folyamat által kiváltott maradó feszültség lehet áramlás vagy hő által kiváltott, az utóbbi a domináns összetevő.

Üregben lévő maradó feszültség

Míg az alkatrész még mindig a szerszámüregben van, a megszilárdulás során felhalmozódó belső feszültséget üregbeli maradó feszültségnek nevezzük. Ez az üregben lévő maradó feszültség az az erő, amely a fröccsöntés utáni alkatrész zsugorodását és vetemedését okozza.

Példa

A zsugorodás eloszlás a következő fejezetben leírt, a differenciális zsugorodás miatti torzulás a kilökődött alkatrészen hőhatás által kiváltott maradó feszültség profiljához vezet, amint azt az alábbi bal alsó ábra mutatja. A bal felső ábrán látható feszültségprofil az üregben lévő maradó feszültség, amelyben a öntött rész a kilökés előtt a szerszámban marad. Amint az alkatrész kilökődik, és a szerszámból a kényszerítő erő felszabadul, az alkatrész zsugorodik és megvetemedik, hogy a beépített maradó feszültséget (általában húzófeszültséget, mint az ábrán látható) feloldja, és egyensúlyi állapotba kerüljön. Az egyensúlyi állapot azt jelenti, hogy az alkatrészre nem hat külső erő, és az alkatrész keresztmetszetére ható húzó- és nyomófeszültségeknek egyensúlyban kell lenniük egymással. A jobb oldali ábrák annak az esetnek felelnek meg, amikor a hűtés nem egyenletes az alkatrész vastagságában, és ezáltal aszimmetrikus maradó feszültségeloszlást okoz.

Az üregben lévő maradó feszültség profilja (fent) vs. a folyamat által kiváltott maradó feszültség profilja és az alkatrész alakja a kilökés után (lent).

A termikusan kiváltott maradó feszültség csökkentése

A megfelelő tömörödést és egyenletesebb öntőforma-fal-hőmérsékletet eredményező körülmények csökkentik a hőhatás okozta maradó feszültségeket. Ezek közé tartoznak:
- Megfelelő tömítési nyomás és időtartam
- Az alkatrész minden felületének egyenletes hűtése
- Egységes falszakasz vastagság