Виновник проблем с усадкой и короблением

Остаточное напряжение это стресс, вызванный процессом, замороженный в формованные пластиковые детали. Это может быть вызвано как потоком, так и температурой. Остаточные напряжения влияют на деталь аналогично внешним напряжениям. Если они достаточно сильны, чтобы преодолеть структурную целостность детали, деталь деформируется при выталкивании или позже трескается при приложении внешней рабочей нагрузки. Остаточные напряжения являются основной причиной усадки и коробления детали. Условия процесса и элементы конструкции, которые уменьшают напряжение сдвига во время заполнения полости, помогут уменьшить остаточное напряжение, вызванное потоком. Аналогично, те, которые способствуют достаточной упаковке и равномерному охлаждение пресс-формы уменьшит остаточное напряжение, вызванное термическим воздействием. Для волокнистых материалов те условия процесса, которые способствуют однородным механическим свойствам, уменьшат остаточное напряжение, вызванное термическим воздействием остаточное напряжение.

Остаточное напряжение, вызванное потоком

Ненапряженные, длинноцепочечные полимерные молекулы имеют тенденцию соответствовать состоянию равновесия случайной катушки при температурах выше температуры расплава (т.е. в расплавленном состоянии). Во время обработки молекулы ориентируются в направлении потока, поскольку полимер сдвигается и удлиняется. Если затвердевание происходит до того, как полимерные молекулы полностью отрелаксируют до своего состояния равновесия, молекулярная ориентация блокируется в пределах формованная пластиковая деталь. Этот тип замороженного напряженного состояния часто называют остаточным напряжением, вызванным потоком. Из-за растянутой молекулярной ориентации в направлении потока он вносит анизотропную, неравномерную усадку и механические свойства в направлениях, параллельных и перпендикулярных направлению потока.

Замороженная молекулярная ориентация

Из-за сочетания высокого напряжения сдвига и высокой скорости охлаждения, прилегающей к стенке формы, непосредственно под поверхностью детали заморожен высокоориентированный слой. Это показано на рисунке 1. Последующее воздействие высокой температуры на деталь с высоким остаточным напряжением течения (или замороженной ориентацией) может привести к снятию некоторых напряжений. Обычно это приводит к усадке и короблению детали. Из-за термоизоляционного эффекта замороженных слоев расплав полимера в горячем ядре способен релаксировать в большей степени, что приводит к образованию зоны с низкой молекулярной ориентацией. Поставщик пресс-форм из Китая

РИСУНОК 1. Развитие остаточных напряжений течения из-за замороженной ориентации молекул на этапах заполнения и упаковки.
(1) Зона интенсивного охлаждения, сдвига и ориентации

(2) Низкая зона охлаждения, сдвига и ориентации

Уменьшение остаточного напряжения, вызванного потоком

Условия процесса, которые снижают напряжение сдвига в расплаве, снижают уровень остаточных напряжений, вызванных течением. В общем, остаточное напряжение, вызванное течением, на порядок меньше остаточного напряжения, вызванного температурой.

• более высокая температура плавления
• более высокая температура стенки формы
• большее время заполнения (меньше скорость расплава)
• уменьшенное давление уплотнения
• более короткий путь потока.

 Остаточное напряжение, вызванное температурой

Остаточные напряжения, вызванные термическим воздействием, возникают по следующим причинам:

• Материал усаживается по мере снижения температуры от параметров процесса до условий окружающей среды, достигаемых по завершении процесса.
• Элементы материала испытывают различную термомеханическую историю (например, разные скорости охлаждения и давления уплотнения) по мере того, как материал затвердевает от стенки формы к центру.
• Изменение давления, температуры, а также ориентации молекул и волокон приводит к изменению плотности и механических свойств.
• Определенные ограничения формы мешают формованная часть от усадки в плоскостных направлениях.

Пример свободного гашения

Усадка материала во время литьё под давлением можно удобно продемонстрировать на примере свободного гашения, в котором часть однородной температуры внезапно оказывается зажатой холодноканальная форма стенки. На ранних стадиях охлаждения, когда внешние поверхностные слои остывают и начинают сжиматься, основная масса полимера в горячем ядре все еще расплавлена и может свободно сжиматься. Однако по мере охлаждения внутреннего ядра локальное тепловое сжатие ограничивается уже жесткими внешними слоями. Это приводит к типичному состоянию распределения напряжений, когда растяжение в ядре уравновешивается сжатием во внешних слоях, как показано на рисунке 2 ниже.

Возникают переменные остаточные напряжения и деталь деформируется, так как слои с различным удельным объемом замороженного материала взаимодействуют друг с другом.

Остаточное напряжение, вызванное процессом, и остаточное напряжение в полости

Данные об остаточных напряжениях, вызванных процессом, гораздо более полезны, чем данные, полученные внутри полости. остаточное напряжение данные для формовка симуляция. Ниже приведены определения двух терминов, а также пример, иллюстрирующий разницу между ними.

Остаточное напряжение, вызванное процессом

После выталкивания детали ограничения из полость формы освобождаются, и деталь может свободно сжиматься и деформироваться. После того, как она установится в равновесном состоянии, остаточное напряжение внутри детали называется остаточным напряжением, вызванным процессом, или просто остаточным напряжением. Остаточное напряжение, вызванное процессом, может быть вызвано потоком или термически, причем последнее является доминирующим компонентом.

Остаточное напряжение в полости

Пока деталь все еще ограничена в полости формы, внутреннее напряжение, которое накапливается во время затвердевания, называется остаточным напряжением в полости. Это остаточное напряжение в полости является силой, которая вызывает усадку и коробление детали после выталкивания.

Пример

The усадка Распределение, описанное в Коробление из-за дифференциальной усадки, приводит к профилю остаточного напряжения, вызванного температурой, для выталкиваемой детали, как показано на нижнем левом рисунке ниже. Профиль напряжения на верхнем левом рисунке представляет собой остаточное напряжение в полости, в котором формованная часть остается ограниченным в форме до выброса. После того, как деталь вытолкнут и ограниченная сила из формы будет снята, деталь сожмется и деформируется, чтобы снять встроенное остаточное напряжение (обычно растягивающее напряжение, как показано) и достичь равновесного состояния. Равновесное состояние означает, что на деталь не действует внешняя сила, а растягивающие и сжимающие напряжения по поперечному сечению детали должны уравновешиваться друг с другом. Цифры справа соответствуют случаю с неравномерным охлаждением по толщине детали и, таким образом, вызывающим асимметричное распределение остаточного напряжения.

Профиль остаточного напряжения в полости (вверху) в сравнении с профилем остаточного напряжения, вызванного процессом, и формой детали после выталкивания (внизу).

Снижение остаточного напряжения, вызванного термическим воздействием

Условия, которые приводят к достаточной упаковке и более равномерной температуре стенок формы, уменьшат остаточные напряжения, вызванные температурой. К ним относятся:
– Правильное давление и продолжительность уплотнения
– Равномерное охлаждение всех поверхностей детали
– Равномерная толщина сечения стенки