Análisis de las causas de las tensiones internas en el moldeo por inyección de plásticos

Generación de tensión interna

En el molde de inyecciónAnálisis de Causas de Tensión Interna en Plásticos | ZetarMold

Existen dos tipos de tensiones internas en piezas moldeadas por inyecciónuna es la tensión de moldeo de los productos moldeados por inyección, y la otra son las tensiones residuales de temperatura. Cuando la masa fundida entra en el molde a una temperatura más baja, la masa cerca de la pared de la cavidad se enfría rápidamente y se solidifica, por lo que los segmentos de la cadena molecular se "congelan".

Debido a la escasa conductividad de las tensiones térmicas residuales de la capa de polímero solidificada, se genera un gran gradiente de temperatura en la dirección del espesor del producto.

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.

Así, la contracción interna del producto se produce en sentido contrario a la acción de la capa dura de la piel; el núcleo está en tensión estática mientras que la capa superficial está en compresión estática.

En el flujo de llenado de la masa fundida, además del efecto de contracción de volumen causado por la tensión. También hay tensiones causadas por el efecto de expansión del canal y la salida de la compuerta; el primer efecto causa tensiones relacionadas con la dirección del flujo de la masa fundida, y el segundo causará tensiones en la dirección perpendicular al flujo debido al efecto de expansión de la salida.

Los factores del proceso que afectan al estrés

En condiciones de enfriamiento rápido, la orientación provocará la formación de tensiones en el polímero. Debido a la alta viscosidad del polímero fundido, la tensión interna no puede relajarse rápidamente, lo que afecta a las propiedades físicas y la estabilidad dimensional del producto.

Influencia de cada parámetro en la tensión de orientación

(1) Temperatura de fusión, alta temperatura de fusión, baja viscosidad y tensión de cizallamiento disminuyen la orientación; por otro lado, debido a la alta temperatura de fusión hará que la relajación de la tensión se acelere, impulsando la capacidad de fortalecer la desorientación.

(2) En el caso de no cambiar la presión de la máquina de moldeo por inyección, la presión de la cavidad del molde aumentará, y el fuerte efecto de cizallamiento conduce a un aumento de la tensión de orientación.

(3) Prolongar el tiempo de mantenimiento antes de cerrar la boquilla provocará un aumento de la tensión de orientación.

(4) Aumentar la presión de inyección o la presión de mantenimiento aumentará la tensión de orientación.

(5) La alta temperatura del molde puede garantizar que el producto se enfríe lentamente y desempeña un papel en la desorientación.

(6) Aumentar el espesor del producto para reducir la tensión de orientación, porque los productos de pared gruesa se enfrían lentamente, aumenta la viscosidad, y el proceso de relajación de la tensión de un largo tiempo, por lo que la tensión de orientación es pequeño.

Efecto del estrés térmico

(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.

Sin embargo, en el caso de un tiempo de mantenimiento corto y una presión de cavidad baja, el producto seguirá manteniendo el estado de tensión original al enfriarse.

(3) Si la presión de la cavidad del molde es insuficiente en la fase inicial del enfriamiento del producto, la capa exterior del producto formará una depresión debido a la contracción por solidificación; si la molde de inyección La presión de la cavidad es insuficiente en la fase posterior, cuando el producto ha formado una capa dura y fría, la capa interna del producto se separará debido a la contracción o formará cavidades.

(4) Si se mantiene la presión de la cavidad antes de cerrar la compuerta, es beneficioso para mejorar la densidad del producto y eliminar la tensión de la temperatura de enfriamiento, pero se generará una gran concentración de tensión cerca de la compuerta.

(5) Por lo tanto, parece que cuanto mayor sea la presión en el molde, mayor será el tiempo de mantenimiento, lo que ayuda a reducir la tensión de contracción generada por la temperatura y viceversa aumentará la tensión de compresión.

Relación entre la tensión interna y la calidad del producto

(1) La existencia de tensiones internas en el producto afectará seriamente a las propiedades mecánicas y al rendimiento del producto; debido a la existencia y distribución desigual de tensiones internas, se producirán grietas en el proceso de utilización del producto.

En la temperatura de transición vítrea por debajo del uso, a menudo se producen deformaciones irregulares o alabeo, sino que también causan la superficie del producto "blanco", nublado, el deterioro de las propiedades ópticas.

(2) Intentar reducir la temperatura en la compuerta, y aumentar el tiempo de enfriamiento lento, lo que favorece la mejora de la desigualdad de la tensión residual del producto, para que las propiedades mecánicas del producto sean uniformes.

(3) Independientemente de que se trate de un polímero cristalino o no cristalino, la resistencia a la tracción presenta características anisotrópicas.

Para los polímeros no cristalinos, la resistencia a la tracción varía en función de la ubicación de la compuerta; cuando la compuerta está en la misma dirección que el llenado del molde, la resistencia a la tracción disminuye a medida que aumenta la temperatura de fusión; cuando la compuerta está perpendicular a la molde de inyección dirección de llenado, la resistencia a la tracción aumenta a medida que aumenta la temperatura de fusión.

(4) El aumento de la temperatura de fusión conduce al fortalecimiento del efecto de reorientación, mientras que el debilitamiento del efecto de orientación disminuye la resistencia a la tracción.

La orientación de la compuerta afecta a la orientación al influir en la dirección del flujo del material, y dado que la anisotropía de los polímeros no cristalinos es más fuerte que la de los polímeros cristalinos, la resistencia a la tracción en la dirección perpendicular a la dirección del flujo es mayor para los primeros que para los segundos.

La baja temperatura moldeo por inyección tiene mayor anisotropía mecánica que una inyección a alta temperatura, por ejemplo, la relación de resistencia perpendicular a la dirección del flujo es de 1,7 a alta temperatura de inyección y de 2 a baja temperatura de inyección.

(5) Así pues, parece que un aumento de la temperatura de fusión provoca una disminución de la resistencia a la tracción tanto para los polímeros cristalinos como para los no cristalinos, pero el mecanismo es diferente; el primero se debe al efecto de reducción por orientación.