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注塑知識(shí)
2022/8/26 14:08:22
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注塑知識(shí)
材料內(nèi)應(yīng)力的成因與消除方法
內(nèi)應(yīng)力屬于應(yīng)力的一種,只不過它不是由外部負(fù)載產(chǎn)生的,而是物體本身具有的,它是由于物體成型過程中分子鏈取向及內(nèi)部各局部發(fā)生不均勻的塑性變形而產(chǎn)生的。和應(yīng)力一樣,內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致材料形變,長(zhǎng)期內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品蠕變。內(nèi)應(yīng)力過大時(shí),輕則表現(xiàn)為產(chǎn)品尺寸發(fā)生變化,產(chǎn)品翹曲變形;重則使用一段時(shí)間后產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋并斷裂。
影響內(nèi)應(yīng)力大小的因素
塑料內(nèi)應(yīng)力是在塑料熔融加工過程中,由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而響而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力影響,因而影響內(nèi)應(yīng)力大小的因素有:
1、分子鏈結(jié)構(gòu)
分子鏈剛性越大(比如帶苯環(huán)),熔體粘度越高,越容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力;分子鏈基團(tuán)極性越大,越難消除內(nèi)應(yīng)力。幾種常見聚合物的內(nèi)應(yīng)力大小:PPO>PSU>PC>ABS>PA6>PP>HDPE。
2、設(shè)計(jì)因素:
◆產(chǎn)品厚度不均,尖角位應(yīng)力集中
◆內(nèi)置金屬鑲件,模具設(shè)計(jì)流道分布不均
◆澆口位置及大小
3、成型因素:
◆模具溫度低
◆高壓成型,過保壓
◆高速射出,高剪切
◆冷卻不均,頂出不平衡
內(nèi)應(yīng)力水平檢測(cè)
材料所受內(nèi)應(yīng)力和外部施加的應(yīng)力最大區(qū)別在于看不見、摸不著。就像埋伏在產(chǎn)品里的定時(shí)炸彈,因此了解產(chǎn)品的應(yīng)力水平對(duì)于采取什么措施至關(guān)重要。常見的材料內(nèi)應(yīng)力水平檢測(cè)手段有:
1、化學(xué)溶劑檢測(cè)
測(cè)試原材料基材:利用特定溶劑對(duì)塑料的相容性,將材料浸泡于溶劑中,溶劑滲透進(jìn)產(chǎn)品內(nèi)部后會(huì)降低材料分子鏈間的結(jié)合力,以產(chǎn)品開裂的時(shí)間衡量產(chǎn)品的應(yīng)力水平。
2、偏光照射
用偏振光照射塑料制件,視彩色光帶多寡,剖析內(nèi)應(yīng)力的強(qiáng)弱。該方法只能適用于透明光學(xué)材料,非接觸式測(cè)試對(duì)樣品沒有任何影響。(顏色越深表示應(yīng)力越大,該方法不能定量,通常用于對(duì)比。)
3、冷熱沖擊
將塑料件重復(fù)受冷受熱,依據(jù)裂紋呈現(xiàn)的時(shí)間來評(píng)定內(nèi)應(yīng)力的大小。它適用于各類塑料成形件。溫度驟變法所要的裝備簡(jiǎn)單,但是測(cè)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng),也是一種破壞性試驗(yàn),測(cè)試樣品不能繼續(xù)應(yīng)用。
4、模流分析
借助模流分析軟件,分析出速度/壓力切換時(shí)的壓力分布情況,壓力梯度越高的,表示潛在應(yīng)力水平越大。
內(nèi)應(yīng)力的消除
和金屬類似,塑料制品也可以像金屬一樣通過成型后的“退火”工序消除部分應(yīng)力,這只是在設(shè)計(jì)工藝等各方面不能滿足的情況下的亡羊補(bǔ)牢式的措施,不建議作為常規(guī)方法。這種方法有諸多限制:
1、對(duì)于玻纖填充材料,不能很好的消除;
2、測(cè)試表明,成型后加熱過程中由于材料的強(qiáng)度下降,以及材料的耐化學(xué)性能下降,為避免失效需要控制退火的時(shí)間;
3、長(zhǎng)時(shí)間加熱退火會(huì)顯著增加最終產(chǎn)品的成本;
4、退火過程中升溫和降溫保證平穩(wěn),避免急冷急熱造成熱沖擊。
基材 |
溫度℃ |
時(shí)間min |
PC |
120~130 |
30 |
PC/ABS |
90~110 |
60 |
ABS |
80 |
60 |
PPO |
90~110 |
60 |
PBT |
HDT(1.8Mpa)-30 |
30 |
各種材料退火的建議參數(shù)(注:材料為3mm厚度,越厚需要的時(shí)間越長(zhǎng))