수축 및 뒤틀림 문제의 주범

잔여 스트레스 공정으로 인한 스트레스는 성형 플라스틱 부품. 흐름 유도형 또는 열 유도형일 수 있습니다. 잔류 응력은 외부에서 가해지는 응력과 유사하게 부품에 영향을 미칩니다. 부품의 구조적 무결성을 극복할 수 있을 정도로 강하면 외부 서비스 하중이 가해지면 부품이 배출 시 뒤틀리거나 나중에 균열이 발생합니다. 잔류 응력은 부품 수축과 뒤틀림의 주요 원인입니다. 캐비티 충전 중 전단 응력을 줄이는 공정 조건과 설계 요소는 유동으로 인한 잔류 응력을 줄이는 데 도움이 됩니다. 마찬가지로 충분한 충진 및 균일성을 촉진하는 요소는 금형 냉각 는 열로 인한 잔류 응력을 감소시킵니다. 섬유로 채워진 재료의 경우, 균일한 기계적 특성을 촉진하는 공정 조건은 열에 의한 잔류 응력을 감소시킵니다. 잔류 스트레스.

유량으로 인한 잔류 응력

응력을 받지 않는 장쇄 폴리머 분자는 용융 온도보다 높은 온도(즉, 용융 상태)에서 랜덤 코일 평형 상태를 따르는 경향이 있습니다. 처리하는 동안 폴리머가 전단되고 길어지면서 분자는 흐름 방향으로 방향을 잡습니다. 폴리머 분자가 평형 상태로 완전히 이완되기 전에 응고가 발생하면 분자 배향이 고정됩니다. 성형 플라스틱 부품. 이러한 유형의 동결 응력 상태를 흔히 유동 유도 잔류 응력이라고 합니다. 흐름 방향으로 늘어난 분자 배향으로 인해 흐름 방향에 평행하고 수직인 방향으로 이방성, 비균일 수축 및 기계적 특성이 발생합니다.

변형 문제

고정된 분자 방향

높은 전단 응력과 금형 벽에 인접한 높은 냉각 속도의 조합으로 인해 부품 표면 바로 아래에 고도로 배향된 층이 얼어붙습니다. 이는 그림 1에 설명되어 있습니다. 이후 잔류 유동 응력이 높은(또는 방향이 고정된) 부품을 고온에 노출하면 응력 중 일부가 완화될 수 있습니다. 이로 인해 일반적으로 부품 수축과 뒤틀림이 발생합니다. 동결 층의 단열 효과로 인해 핫 코어의 폴리머 용융이 더 높은 수준으로 이완되어 저 분자 배향 영역으로 이어질 수 있습니다. 중국 금형 공급 업체

그림 1. 충전 및 포장 단계에서 분자 배향이 고정되어 잔류 유동 응력이 발생합니다.
(1) 높은 냉각, 전단 및 오리엔테이션 영역

(2) 낮은 냉각, 전단 및 오리엔테이션 영역

유량으로 인한 잔류 스트레스 감소

용융물의 전단 응력을 감소시키는 공정 조건은 유동 유도 잔류 응력의 수준을 감소시킵니다. 일반적으로 유동 유도 잔류 응력은 열 유도 잔류 응력보다 한 배 정도 작습니다.

• 더 높은 용융 온도
• 더 높은 금형 벽 온도
• 더 긴 충전 시간(더 낮은 용융 속도)
• 포장 압력 감소
• 더 짧은 흐름 경로.

 열로 인한 잔류 응력

열로 인한 잔류 응력은 다음과 같은 이유로 발생합니다:

• 재료는 공정 설정에서 공정 완료 시 도달한 주변 조건으로 온도가 떨어지면 수축합니다.
• 재료가 금형 벽에서 중앙으로 응고될 때 재료 요소는 서로 다른 열-기계적 이력(예: 냉각 속도 및 패킹 압력)을 경험합니다.
• 압력, 온도, 분자 및 섬유 방향이 변하면 밀도 및 기계적 특성이 달라집니다.
• 특정 금형 제약 조건으로 인해 성형 부품 가 평면 방향으로 축소되는 것을 방지합니다.

무료 담금질 예시

재료 수축 중 사출 성형 균일한 온도의 일부가 갑자기 끼어드는 자유 담금질 예제를 통해 편리하게 시연할 수 있습니다. 콜드 러너 몰드 벽. 초기 냉각 단계에서 외부 표면층이 냉각되어 수축하기 시작하면 뜨거운 코어의 폴리머 대부분은 여전히 용융되어 자유롭게 수축할 수 있습니다. 그러나 내부 코어가 냉각되면 이미 단단해진 외부 층에 의해 국부적인 열 수축이 제약을 받습니다. 그 결과 아래 그림 2와 같이 코어의 장력이 외부 층의 압축과 균형을 이루는 일반적인 응력 분포 상태가 됩니다.

다양한 잔류 응력이 발생하고 동결된 특정 부피가 다른 층이 서로 상호 작용하면서 부품이 변형됩니다.

공정 유발 스트레스와 캐비티 내 잔류 스트레스 비교

공정 유발 잔류 응력 데이터는 캐비티 내보다 훨씬 더 유용합니다. 잔류 스트레스 데이터 몰딩 시뮬레이션. 다음은 두 용어의 정의와 두 용어의 차이점을 설명하는 예시입니다.

공정으로 인한 잔류 스트레스

파트 배출 후 제약 조건은 몰드 캐비티 가 방출되고 부품이 자유롭게 수축 및 변형됩니다. 평형 상태로 안정된 후 부품 내부에 남아있는 응력을 공정 유도 잔류 응력 또는 간단히 잔류 응력이라고 합니다. 공정 유도 잔류 응력은 유동 유도 또는 열 유도 응력일 수 있으며, 후자가 주요 구성 요소입니다.

캐비티 내 잔류 응력

부품이 여전히 금형 캐비티에 갇혀 있는 동안 응고 중에 축적되는 내부 응력을 캐비티 내 잔류 응력이라고 합니다. 이 캐비티 내 잔류 응력은 사출 후 부품의 수축과 뒤틀림을 유발하는 힘입니다.

예

그리고 수축 에 설명된 차동 수축으로 인한 뒤틀림 분포는 아래 왼쪽 아래 그림과 같이 이젝션된 부품의 열 유도 잔류 응력 프로파일로 이어집니다. 왼쪽 상단 그림의 응력 프로파일은 캐비티 내 잔류 응력입니다. 성형 부품 는 사출 전에 금형 내에서 구속된 상태로 유지됩니다. 부품이 사출되고 금형에서 제한된 힘이 해제되면 부품은 수축 및 휘어져 내장된 잔류 응력(일반적으로 그림과 같이 인장 응력)을 방출하고 평형 상태에 도달합니다. 평형 상태란 부품에 가해지는 외부 힘이 없고 부품 단면의 인장 응력과 압축 응력이 서로 균형을 이루는 상태를 의미합니다. 오른쪽 그림은 부품 두께 전체에 걸쳐 냉각이 균일하지 않아 비대칭 잔류 응력 분포가 발생하는 경우에 해당합니다.

캐비티 내 잔류 응력 프로파일(상단)과 공정 유도 잔류 응력 프로파일 및 사출 후 부품 형상(하단) 비교.

열로 인한 잔류 스트레스 감소

충분한 패킹과 보다 균일한 금형 벽 온도로 이어지는 조건은 열로 인한 잔류 응력을 감소시킵니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
- 적절한 포장 압력 및 기간
- 부품의 모든 표면을 균일하게 냉각합니다.
- 균일한 벽면 두께