Ursachenanalyse von Eigenspannungen beim Kunststoff-Spritzgießen

Interne Stresserzeugung

In der SpritzgussformUrsachenanalyse der inneren Spannung in Kunststoff | ZetarMold

Es gibt zwei Arten von Eigenspannungen in SpritzgussteileDer eine ist die Formbelastung von Spritzgussprodukten, der andere sind die Temperatureigenspannungen. Wenn die Schmelze bei einer niedrigeren Temperatur in die Form eintritt, kühlt die Schmelze in der Nähe der Kavitätenwand schnell ab und erstarrt, so dass die Molekülkettensegmente "eingefroren" werden.

Aufgrund der schlechten Restwärmeleitfähigkeit der erstarrten Polymerschicht entsteht ein großer Temperaturgradient in Dickenrichtung des Produkts.

The heart of the product solidifies rather slowly, so that when the gate is closed, the melting unit in the center of the product has not yet solidified, and the injection molding machine is unable to compensate for the cooling shrinkage at this time.

Die innere Schrumpfung des Produkts erfolgt also in entgegengesetzter Richtung zur Wirkung der harten Außenschicht; der Kern steht unter statischer Spannung, während die Oberflächenschicht unter statischer Kompression steht.

Bei der Schmelzefüllung treten neben der spannungsbedingten Volumenschrumpfung auch Spannungen auf. Der erstgenannte Effekt verursacht Spannungen in Bezug auf die Fließrichtung der Schmelze, während der letztere aufgrund des Ausdehnungseffekts des Auslasses Spannungen in der Richtung senkrecht zum Fluss verursacht.

Die Prozessfaktoren, die den Stress beeinflussen

Bei schneller Abkühlung führt die Orientierung zur Bildung von Spannungen im Polymer. Aufgrund der hohen Viskosität der Polymerschmelze können die inneren Spannungen nicht schnell abgebaut werden, was die physikalischen Eigenschaften und die Dimensionsstabilität des Produkts beeinträchtigt.

Einfluss der einzelnen Parameter auf die Orientierungsspannung

(1) Schmelztemperatur, hohe Schmelztemperatur, niedrige Viskosität und Scherspannung Rückgang Orientierung; auf der anderen Seite, weil der hohen Schmelztemperatur wird die Stress-Relaxation beschleunigt, so dass die Fähigkeit zur Stärkung der Un-Orientierung.

(2) Wird der Druck der Spritzgießmaschine nicht verändert, erhöht sich der Werkzeuginnendruck, und die starke Scherwirkung führt zu einem Anstieg der Orientierungsspannung.

(3) Eine Verlängerung der Haltezeit vor dem Schließen der Düse führt zu einem Anstieg der Orientierungsspannung.

(4) Eine Erhöhung des Einspritzdrucks oder Nachdrucks erhöht die Orientierungsspannung.

(5) Eine hohe Formtemperatur kann dafür sorgen, dass das Produkt langsam abkühlt und spielt eine Rolle bei der Desorientierung.

(6) Erhöhen Sie die Dicke des Produkts, um die Orientierungsspannung zu reduzieren, weil die dickwandigen Produkte langsam abkühlen, die Viskosität steigt, und der Stress-Relaxationsprozess von einer langen Zeit, so dass die Orientierungsspannung klein ist.

Auswirkungen auf die Temperaturbelastung

(1) As mentioned above, due to the large temperature gradient between the melt and the wall when filling the injection mold, the outer layer of the melt that solidifies first has to help stop the shrinkage of the inner thin surface layer of the melt that solidifies later, resulting in compressive stress (shrinkage stress) in the outer layer and tensile stress (orientation stress) in the inner layer.

(2) If the mold is filled and continues for a long time under the action of holding pressure, the polymer melt is added to the mold cavity, so that the injection molding pressure in the mold cavity is increased, and this pressure will change the internal stress due to uneven temperature.

Bei kurzer Haltezeit und niedrigem Werkzeuginnendruck behält das Produkt beim Abkühlen jedoch den ursprünglichen Spannungszustand bei.

(3) Wenn der Werkzeuginnendruck in der frühen Phase der Produktabkühlung unzureichend ist, bildet die äußere Schicht des Produkts aufgrund der Erstarrungsschrumpfung eine Vertiefung; wenn die Spritzgussform Wenn der Werkzeuginnendruck in der späteren Phase, in der das Produkt eine kaltharte Schicht gebildet hat, nicht ausreicht, wird sich die innere Schicht des Produkts aufgrund von Schrumpfung ablösen oder Hohlräume bilden.

(4) Wenn der Werkzeuginnendruck aufrechterhalten wird, bevor der Anschnitt geschlossen wird, ist es vorteilhaft, die Dichte des Produkts zu verbessern und den Kühltemperaturstress zu beseitigen, aber eine große Spannungskonzentration wird in der Nähe des Anschnitts erzeugt.

(5) Je höher der Druck in der Form ist, desto länger ist die Haltezeit, die dazu beiträgt, die durch die Temperatur erzeugte Schwindungsspannung zu verringern, und umgekehrt die Druckspannung erhöht.

Der Zusammenhang zwischen Eigenspannung und Produktqualität

(1) Das Vorhandensein innerer Spannungen im Produkt beeinträchtigt die mechanischen Eigenschaften und die Leistung des Produkts ernsthaft; aufgrund des Vorhandenseins und der ungleichmäßigen Verteilung innerer Spannungen werden bei der Verwendung des Produkts Risse auftreten.

In der Glasübergangstemperatur unterhalb der Verwendung, oft auftreten, unregelmäßige Verformung oder Verzug, sondern auch dazu führen, dass die Oberfläche des Produkts "weiß", trübe, optische Eigenschaften Verschlechterung.

(2) Versuchen Sie, die Temperatur am Anschnitt zu senken und die langsame Abkühlungszeit zu erhöhen, was zur Verbesserung der Eigenspannungsungleichmäßigkeit des Produkts beiträgt, so dass die mechanischen Eigenschaften des Produkts einheitlich sind.

(3) Unabhängig davon, ob es sich um ein kristallines oder ein nicht-kristallines Polymer handelt, weist die Zugfestigkeit anisotrope Eigenschaften auf.

Bei nicht kristallinen Polymeren variiert die Zugfestigkeit je nach Lage des Anschnitts; befindet sich der Anschnitt in der gleichen Richtung wie die Formfüllung, nimmt die Zugfestigkeit mit steigender Schmelzetemperatur ab; befindet sich der Anschnitt senkrecht zur Spritzgussform Füllrichtung nimmt die Zugfestigkeit mit steigender Schmelzetemperatur zu.

(4) Die Erhöhung der Schmelzetemperatur führt zu einer Verstärkung des Reorientierungseffekts, während die Abschwächung des Orientierungseffekts die Zugfestigkeit verringert.

Da die Anisotropie nichtkristalliner Polymere stärker ist als die kristalliner Polymere, ist die Zugfestigkeit in der Richtung senkrecht zur Fließrichtung bei ersteren größer als bei letzteren.

Die Niedrigtemperaturen Spritzgießen hat eine größere mechanische Anisotropie als eine Hochtemperaturinjektion, z. B. beträgt das Festigkeitsverhältnis senkrecht zur Fließrichtung 1,7 bei hoher Injektionstemperatur und 2 bei niedriger Injektionstemperatur.

(5) Eine Erhöhung der Schmelzetemperatur führt also sowohl bei kristallinen als auch bei nichtkristallinen Polymeren zu einer Abnahme der Zugfestigkeit, aber der Mechanismus ist unterschiedlich; ersterer ist auf den Effekt der Verringerung durch die Orientierung zurückzuführen.