Introducción:

El agrietamiento por estrés ambiental es una de las principales causas de muerte de los animales. piezas de plástico.

Para evitar la aparición de grietas por tensión ambiental, debemos comprender en profundidad el mecanismo que subyace a las grietas por tensión ambiental y, a continuación, controlarlo desde tres dimensiones: la selección del material plástico, los posibles productos químicos de contacto y la tensión soportada por las piezas de plástico.

No espere a que se produzca el agrietamiento por tensión ambiental para investigar uno por uno. Esto no solo requiere mucho tiempo y trabajo, sino que también puede retrasar el avance del proyecto y las fechas de entrega de los productos.

Qué es el agrietamiento por estrés ambiental ？

El agrietamiento por tensión ambiental (ESC) se refiere al fenómeno de degradación de la resina plástica causado por la acción de sustancias químicas en presencia de tensión interna, que en última instancia provoca pieza de plástico fallo debido al daño de los componentes de plástico.

El agrietamiento por tensión ambiental es un daño inducido por disolventes y causado por el efecto sinérgico de sustancias químicas y tensiones mecánicas sobre la tensión.

El agrietamiento por estrés ambiental no es una reacción química, y los productos químicos no provocan un ataque químico directo ni una degradación molecular. En efecto, son los productos químicos los que penetran en la estructura molecular y alteran las fuerzas moleculares internas de las cadenas poliméricas, acelerando así la rotura molecular.

Entre los fallos más comunes en las piezas de plástico, el agrietamiento por tensión ambiental representa la mayoría, con 31%, y es conocido como el asesino de las piezas de plástico. Si se incluyen los ataques químicos, representa básicamente 40%.

Pasos y características del agrietamiento por estrés ambiental

Pasos del agrietamiento por estrés ambiental

El proceso mecánico del agrietamiento por tensión ambiental es similar al daño por fluencia, que incluye la absorción de fluidos, la plastificación, la generación de grietas finas, la propagación de grietas y el fallo final.

Dado que el proceso de agrietamiento por tensión ambiental depende de la difusión de sustancias químicas dentro de la estructura molecular del plástico, la velocidad de absorción del fluido es el factor determinante tanto de la velocidad de propagación de las grietas como de su expansión. Cuanto más rápido se absorben las sustancias químicas, más susceptible es el plástico al agrietamiento y a la consiguiente rotura.

La fluencia puede considerarse como una fisuración por tensión ambiental que se produce en determinadas condiciones. El creep utiliza el aire como agente químico o reactivo. La principal diferencia entre ambos es la presencia de sustancias químicas activas, que aceleran el proceso de fractura del polímero. Este efecto de aceleración acorta significativamente el tiempo inicial de agrietamiento, acelerando esencialmente el ritmo de expansión del agrietamiento, acortando así el tiempo final del daño.

Características típicas del agrietamiento por tensión ambiental

Características típicas del agrietamiento inducido por el medio ambiente:

Fractura frágil:

Los daños en la ESC se deben a la fractura frágil. Cualquier material necesita producir un plástico punto de fractura por flexión en circunstancias normales. Como punto inicial de agrietamiento del daño ESC, generalmente se produce en la superficie. Suelen ser la ubicación de zonas de alta tensión, como defectos microscópicos o puntos de concentración de tensiones. Este punto de agrietamiento final suele estar siempre en contacto directo con sustancias químicas activas gaseosas o adsorbidas.

Fractura de inicialización:

Inicializar múltiples grietas de un solo punto y luego conectar en una fractura unificada. El lote de agrietamiento original y la unión es la representación de la adquisición de ESC.

Forma lisa:

La zona agrietada original suele presentar una forma relativamente lisa y se agrieta y expande lentamente. Los productos químicos activos pueden acelerar el agrietamiento inicial y la expansión del agrietamiento. Este fenómeno es especialmente evidente en superficies rugosas.

Grietas finas restantes:

La presencia de grietas finas residuales, ya sea en la zona de agrietamiento inicial o en zonas cercanas, indicará la aparición de ESC. En muchos casos, cuando la longitud de la grieta alcanza un tamaño crítico, se producirá el fallo final durante la sobrecarga por deformación plástica.

Estiramiento de fibrillas:

En la zona final de la fractura pueden aparecer fibrillas de estiramiento y otras características, lo que indica que se trata de una fractura plástica. Esto es una implicación importante de que los mecanismos químicos de acción en la ESC son inapropiados y, por lo tanto, la degradación química de las moléculas que la acompaña suele estar ausente.

Bandas transversales:

Los últimos experimentos muestran que la ESC general procede a través de un mecanismo de propagación progresiva de grietas. Los ensayos de superficie característica de remodelación en condiciones de laboratorio revelaron una serie de bandas transversales, equivalentes a anillos que conducen a la propagación de la fisuración. Estas bandas observadas pueden imaginarse como anillos repetidos de granulación, seguidos por la propagación de la escisión a través del agrietamiento frágil, que implica pasos en los mecanismos de fallo por fluencia y ESC.

Factores que afectan al agrietamiento por tensión ambiental

El agrietamiento por estrés ambiental está relacionado principalmente con los tres factores siguientes:

Tipo de material plástico;

Sustancias químicas en contacto con piezas de plástico;

Esfuerzos que actúan sobre las piezas de plástico;

tipo de plástico

En general, los plásticos amorfos son más susceptibles al agrietamiento por tensión ambiental que los plásticos semicristalinos o rígidos. Esto se debe al gran volumen libre de los plásticos amorfos en comparación con las estructuras ordenadas y densas de los plásticos semicristalinos. Por lo tanto, los plásticos amorfos como el PC, ABS, PPO, PMMA, etc. son más propensos al agrietamiento por tensión ambiental que el PBT, POM, PA66, PPS, etc. Por supuesto, aunque el mismo plástico tenga diferentes composiciones, su resistencia al ESC será diferente.

Peso molecular:

A medida que disminuye el peso molecular del plástico, disminuye su capacidad de resistencia a la ESC. Del mismo modo, para una sustancia dada, el fenómeno de degradación de las moléculas de enlace disminuye con el peso molecular. A medida que aumenta el número de ramificaciones moleculares, aumenta el peso molecular de la resina, lo que le confiere una extraordinaria resistencia ESC a la deformación crítica.

Menor cristalinidad:

En los plásticos semicristalinos, la cristalinidad mejorará significativamente la resistencia ESC. En general, cuanto mayor es la cristalinidad, aumenta la densidad correspondiente, por lo que mejora la resistencia ESC.

productos químicos

Enlace de hidrógeno: Los enlaces de hidrógeno de nivel medio son un tipo de sustancia química que puede agravar fácilmente la aparición de ESC. Por ejemplo, los ésteres orgánicos, las cetonas, los aldehídos, los hidrocarburos aromáticos y los hidrocarburos clorados son sustancias químicas con efectos ESC más fuertes que los alcoholes orgánicos.

Tamaño molecular: Los reactivos químicos con pesos moleculares más bajos tienden a agravar la aparición de ESC. Por ejemplo, el aceite de silicona es más fuerte que la grasa de silicona, y la acetona es más fuerte que la metil isobutil cetona. Esta conclusión se extrae directamente del tamaño molecular, y las moléculas más pequeñas tienen mayor capacidad Penetrar en la estructura molecular del polímero.

Hay dos fuentes principales de sustancias químicas;

Durante el proceso de producción:

agentes desmoldeantes en el proceso de moldeo por inyección, diversas grasas en los moldes de inyección, etc., las piezas de plástico se encontrarán con sustancias químicas durante el procesamiento secundario, como la galvanoplastia, la pintura en spray, la serigrafía, etc., así como durante el embalaje y el transporte. a sustancias químicas.

Durante el uso:

Las piezas del accesorio se adhieren con sustancias químicas durante el proceso de producción, o hay sustancias químicas en el entorno de uso, como pegamento, detergente, aceite lubricante, etc.

estrés

Esfuerzo de tracción soportado durante el uso:

La ESC sólo se producirá cuando el material se encuentre en un estado de tensión de tracción. La tensión de tracción es la razón por la que las moléculas se rompen y, en última instancia, causan ESC. La tensión de compresión es suficiente para provocar el fallo mecánico de las piezas de plástico en determinadas condiciones ambientales, pero no para provocar ESC.

Tensión interna residual en el proceso de moldeo por inyección:

La tensión residual de moldeo interna se combina con la tensión externa para causar ESC. La enorme tensión residual de moldeo es suficiente para causar ESC.

Tensiones generadas durante el montaje, como la soldadura por ultrasonidos, la soldadura por vibración, la fusión en caliente y el apriete de tornillos.

Contramedidas y sugerencias para las marcas de tensión en la superficie de las piezas de plástico

Estrategias materiales

Elegir la materia prima plástica adecuada es la primera solución para evitar las marcas de tensión. Deben utilizarse materias primas plásticas de alta calidad, alta tenacidad y alta fluidez para mejorar la tenacidad y el módulo elástico del producto y reducir la concentración de tensiones.

Estrategias de diseño

Durante el proceso de diseño del producto, la estructura debe diseñarse de forma racional y el equilibrio del producto debe controlarse en función de las características del material, los procesos de fabricación y otros factores para evitar la concentración de tensiones y las marcas de tensión. Al mismo tiempo, también debe prestarse atención al control del grosor de la pared, el ángulo, el radio y otros factores de piezas de plástico, especialmente en los bordes y juntas del producto, debe mantenerse un diseño uniforme del grosor de la pared para aumentar la distribución uniforme de la fuerza del producto.

Estrategias del proceso de producción

Adoptar un proceso de moldeo adecuado es la clave para evitar las marcas de tensión. Hay que garantizar la calidad del molde, controlar la temperatura durante el proceso de moldeo para que sea uniforme, y controlar bien parámetros como la velocidad de moldeo, la presión y la dirección del campo para evitar la tracción excesiva, el estiramiento, etc. Al mismo tiempo, se debe prestar atención a los ajustes correspondientes a los cambios en el proceso de moldeo durante el proceso de producción para garantizar una transición suave en cada punto de transición.

Estrategias de transporte, carga y descarga

Durante el transporte, la carga, la descarga y la instalación de piezas de plástico, hay que tener cuidado para evitar un agarre incorrecto y una presión excesiva. Deben tenerse en cuenta factores como el tamaño y la dirección de la fuerza para evitar la concentración de tensiones y las marcas de tensión causadas por factores humanos.

Métodos para evitar las marcas de tensión en la superficie

Además de las contramedidas anteriores, también pueden utilizarse los siguientes métodos para evitar la aparición de marcas de tensión en la superficie de las piezas de plástico:

Utilice el diseño de optimización de moldes para aumentar el control del canal caliente y el grosor del producto para evitar la concentración de tensiones y las marcas de tensión causadas por la fatiga plástica;

Reforzar la gestión de la calidad de los productos para garantizar que cada uno de ellos cumple los requisitos de calidad y aspecto;

Adquirir equipos de prueba adecuados para detectar problemas durante el proceso de producción, y reparar o sustituir las piezas dañadas a tiempo;

Preste atención al uso de las piezas de plástico en todo momento, resuelva los problemas a tiempo y asegúrese de que no queden marcas de tensión cuando el producto se utilice durante mucho tiempo.

Conclusión

La existencia de marcas de tensión en la superficie de las piezas de plástico afectará gravemente a la estética y la estabilidad del producto. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a las causas y contramedidas durante el proceso de producción. Con la introducción de este artículo, creo que los lectores han comprendido las causas y las contramedidas de las marcas de tensión en la superficie de las piezas de plástico. La adopción de medidas preventivas puede evitar el problema de las marcas de tensión durante el uso de las piezas de plástico.