Introduction :

La fissuration sous contrainte due à l'environnement est une des principales causes de décès chez les personnes âgées. pièces en plastique.

Pour éviter l'apparition de fissures dues aux contraintes environnementales, nous devons comprendre en profondeur le mécanisme de ces fissures, puis les contrôler sous trois angles : la sélection des matières plastiques, les produits chimiques de contact possibles et les contraintes subies par les pièces en plastique.

N'attendez pas que des fissures dues à des contraintes environnementales se produisent pour les examiner une à une. Non seulement cela prend du temps et nécessite une main-d'œuvre importante, mais cela peut aussi retarder l'avancement du projet et les dates de livraison des produits.

Qu'est-ce que la fissuration sous contrainte environnementale ？ ?

La fissuration sous contrainte environnementale (ESC) désigne le phénomène de dégradation de la résine plastique causé par l'action de substances chimiques en présence d'une contrainte interne, ce qui conduit finalement à une fissuration sous contrainte environnementale. pièce en plastique une défaillance due à l'endommagement des composants en plastique.

La fissuration sous contrainte environnementale est un dommage induit par les solvants et causé par l'effet synergique des substances chimiques et des contraintes mécaniques sur la contrainte.

La fissuration sous contrainte due à l'environnement n'est pas une réaction chimique, et les produits chimiques ne provoquent pas d'attaque chimique directe ou de dégradation moléculaire. En fait, ce sont les produits chimiques qui pénètrent la structure moléculaire et altèrent les forces moléculaires internes des chaînes de polymères, accélérant ainsi la rupture moléculaire.

Parmi les analyses de défaillance courantes des pièces en plastique, la fissuration sous contrainte due à l'environnement représente la majorité, soit 31%, et est connue comme le tueur de pièces en plastique. Si les attaques chimiques sont incluses, elles représentent 40%.

Étapes et caractéristiques de la fissuration sous contrainte environnementale

Étapes de la fissuration sous contrainte environnementale

Le processus mécanique de la fissuration sous contrainte environnementale est similaire à l'endommagement par fluage, qui comprend l'absorption de fluide, la plastification, la génération de fissures fines, la propagation des fissures et la rupture finale.

Étant donné que le processus de fissuration sous contrainte environnementale dépend de la diffusion de produits chimiques dans la structure moléculaire du plastique, la vitesse d'absorption du fluide est le facteur déterminant des taux de propagation et d'expansion des fissures. Plus les produits chimiques sont absorbés rapidement, plus le plastique est susceptible de se fissurer et de se rompre.

Le fluage peut être considéré comme une fissuration sous contrainte environnementale qui se produit dans certaines conditions. Le fluage utilise l'air comme agent chimique ou réactif. La principale différence entre les deux est la présence de substances chimiques actives, qui accélèrent le processus de rupture du polymère. Cet effet d'accélération raccourcit considérablement le temps de fissuration initial, accélérant essentiellement le taux d'expansion de la fissuration et réduisant ainsi le temps d'endommagement final.

Caractéristiques typiques de la fissuration sous contrainte environnementale

Caractéristiques typiques de la fissuration induite par l'environnement :

Fracture fragile :

Les dommages subis par l'ESC sont dus à une rupture fragile. Tout matériau doit produire un plastique point de rupture par flexion dans des circonstances normales. Le point de fissuration initial de l'endommagement de l'ESC se produit généralement en surface. Il s'agit souvent de l'emplacement de zones à fortes contraintes, telles que des défauts microscopiques ou des points de concentration de contraintes. Ce point de fissuration final est généralement toujours en contact direct avec des produits chimiques actifs gazeux ou adsorbés.

Fissure d'initialisation :

Initialisation de multiples fissures en un seul point, puis connexion en une fracture unifiée. Le lot de fissures initiales et d'union est la représentation de l'acquisition de l'ESC.

Forme lisse :

La zone fissurée d'origine présente généralement une forme relativement lisse et se fissure et s'étend lentement. Les produits chimiques actifs peuvent accélérer la fissuration initiale et l'expansion de la fissuration. Ce phénomène est particulièrement évident sur les surfaces rugueuses.

Fissures fines restantes :

La présence de fines fissures résiduelles, que ce soit dans la zone de fissuration initiale ou dans les zones voisines, indique l'apparition d'une ESC. Dans de nombreux cas, lorsque la longueur de la fissure atteint une taille critique, la rupture finale se produit lors d'une surcharge de déformation plastique.

Etirer les fibrilles :

Des fibrilles d'étirement et d'autres caractéristiques peuvent apparaître dans la zone de fracture finale, ce qui indique qu'il s'agit d'une fracture plastique. Il s'agit d'une implication importante du fait que les mécanismes d'action chimiques dans les CSE sont inappropriés et que, par conséquent, la dégradation chimique des molécules qui les accompagne est généralement absente.

Crossbands :

Les expériences les plus récentes montrent que l'ESC général procède par un mécanisme de propagation progressive des fissures. Des essais de surface caractéristiques de remise en forme dans des conditions de laboratoire ont révélé une série de bandes transversales, équivalentes à des anneaux conduisant à la propagation de la fissuration. Ces bandes observées peuvent être considérées comme des anneaux répétés de grainage, suivis par la propagation du clivage par la fissuration fragile, ce qui implique des étapes dans les mécanismes de fluage et de rupture de l'ESC.

Facteurs affectant la fissuration sous contrainte environnementale

La fissuration sous contrainte environnementale est principalement liée aux trois facteurs suivants :

Type de matière plastique ;

Substances chimiques en contact avec pièces en plastique;

Contrainte agissant sur les pièces en plastique ;

type de plastique

D'une manière générale, les plastiques amorphes sont plus susceptibles de se fissurer sous l'effet de l'environnement que les plastiques semi-cristallins ou rigides. Cela est dû à l'importance du volume libre des plastiques amorphes par rapport aux structures ordonnées et denses des plastiques semi-cristallins. Par conséquent, les plastiques amorphes tels que le PC, l'ABS, le PPO, le PMMA, etc. sont plus susceptibles de se fissurer sous l'effet des contraintes environnementales que le PBT, le POM, le PA66, le PPS, etc. Bien entendu, même si le même plastique a des compositions différentes, sa résistance à l'ESC sera différente.

Poids moléculaire :

Plus le poids moléculaire du plastique diminue, plus sa capacité à résister à l'ESC diminue. De même, pour une substance donnée, le phénomène de dégradation des molécules de liaison diminue avec le poids moléculaire. Plus le nombre de branches moléculaires augmente, plus le poids moléculaire de la résine augmente, ce qui lui confère une extraordinaire résistance à l'ESC à la déformation critique.

Faible cristallinité :

Dans les plastiques semi-cristallins, la cristallinité améliore considérablement la résistance à l'ESC. D'une manière générale, plus la cristallinité est élevée, plus la densité correspondante augmente, ce qui améliore la résistance à l'ESC.

Produits chimiques

Liaison hydrogène : La liaison hydrogène de niveau moyen est un type de produit chimique qui peut facilement aggraver l'apparition de l'ESC. Par exemple, les esters organiques, les cétones, les aldéhydes, les hydrocarbures aromatiques et les hydrocarbures chlorés sont des produits chimiques dont les effets sur l'ESC sont plus importants que ceux des alcools organiques.

Taille moléculaire : Les réactifs chimiques de faible poids moléculaire ont tendance à aggraver l'apparition de l'ESC. Par exemple, l'huile de silicone est plus forte que la graisse de silicone, et l'acétone est plus forte que la méthylisobutylcétone. Cette conclusion est directement tirée de la taille moléculaire, et les molécules plus petites ont une plus grande capacité. Pénétrer dans la structure moléculaire du polymère.

Il existe deux sources principales de produits chimiques ;

Pendant le processus de production :

les agents de démoulage dans le processus de moulage par injection, diverses graisses dans les moules d'injection, etc., les pièces en plastique rencontreront des substances chimiques au cours du traitement secondaire tel que la galvanoplastie, la peinture par pulvérisation, la sérigraphie, etc. ainsi qu'au cours de l'emballage et du transport.

Pendant l'utilisation :

Les pièces de l'accessoire sont fixées par des substances chimiques au cours du processus de production, ou il y a des substances chimiques dans l'environnement d'utilisation, telles que la colle, le détergent, l'huile de lubrification, etc.

stress

Contrainte de traction subie lors de l'utilisation :

L'ESC ne se produit que lorsque le matériau est soumis à une contrainte de traction. La contrainte de traction est la raison pour laquelle les molécules se cassent et provoquent finalement l'ESC. La contrainte de compression est suffisante pour provoquer une défaillance mécanique des pièces en plastique dans certaines conditions environnementales, mais pas assez pour provoquer l'ESC.

Contrainte interne résiduelle dans le processus de moulage par injection :

Les contraintes résiduelles internes de moulage se combinent aux contraintes externes pour provoquer l'ESC. L'énorme contrainte résiduelle de moulage est suffisante pour provoquer l'ESC.

Les contraintes générées lors de l'assemblage, telles que le soudage par ultrasons, le soudage par vibration, la fusion à chaud et le serrage des vis.

Contre-mesures et suggestions pour les marques de contrainte à la surface des pièces en plastique

Stratégies matérielles

Le choix de la bonne matière première plastique est la première solution pour éviter les marques de stress. Il convient d'utiliser des matières premières plastiques de haute qualité, de haute ténacité et de haute fluidité afin d'améliorer la ténacité et le module d'élasticité du produit et de réduire la concentration des contraintes.

Stratégies de conception

Au cours du processus de conception du produit, la structure doit être conçue de manière rationnelle et l'équilibre du produit doit être contrôlé sur la base des caractéristiques des matériaux, des processus de fabrication et d'autres facteurs afin d'éviter la concentration des contraintes et les marques de contrainte. Dans le même temps, il convient de veiller à contrôler l'épaisseur de la paroi, l'angle, le rayon et d'autres facteurs de la structure. pièces en plastiqueEn ce qui concerne l'épaisseur de la paroi, en particulier au niveau des bords et des joints du produit, il convient de maintenir une épaisseur de paroi uniforme afin d'augmenter la répartition uniforme des forces sur le produit.

Stratégies de processus de production

L'adoption d'un processus de moulage approprié est la clé pour éviter les marques de stress. La qualité du moule doit être assurée, la température pendant le processus de moulage doit être contrôlée pour être uniforme, et les paramètres tels que la vitesse de moulage, la pression et la direction du champ doivent être bien contrôlés pour éviter une traction excessive, un étirement, etc. Dans le même temps, il convient de veiller aux ajustements correspondants aux changements dans le processus de moulage au cours du processus de production afin de garantir une transition en douceur à chaque point de transition.

Stratégies de transport, de chargement et de déchargement

Lors du transport, du chargement, du déchargement et de l'installation des pièces en plastique, il convient de veiller à éviter toute saisie incorrecte et toute pression excessive. Des facteurs tels que l'ampleur et la direction de la force doivent être pris en compte afin d'éviter la concentration de contraintes et les marques de contraintes causées par des facteurs humains.

Méthodes de prévention des marques de tension superficielle

Outre les contre-mesures susmentionnées, les méthodes suivantes peuvent également être utilisées pour prévenir l'apparition de marques de contrainte à la surface des pièces en plastique :

L'optimisation de la conception des moules permet de mieux contrôler les canaux chauds et l'épaisseur du produit afin d'éviter les concentrations de contraintes et les marques de stress causées par la fatigue plastique ;

Renforcer la gestion de la qualité des produits afin de garantir que chaque produit répond aux exigences en termes de qualité et d'apparence ;

Acheter des équipements d'essai appropriés pour détecter les problèmes au cours du processus de production et réparer ou remplacer les pièces endommagées en temps utile ;

Soyez attentifs à l'utilisation des pièces en plastique à tout moment, résolvez les problèmes à temps et veillez à ce qu'il n'y ait pas de marques de stress lorsque le produit est utilisé pendant une longue période.

Conclusion

L'existence de marques de contrainte à la surface des pièces en plastique affecte sérieusement l'esthétique et la stabilité du produit. C'est pourquoi il convient d'accorder une attention particulière aux causes et aux contre-mesures au cours du processus de production. Grâce à l'introduction de cet article, je pense que les lecteurs ont compris les causes et les contre-mesures des marques de contrainte à la surface des pièces en plastique. En prenant des mesures préventives, il est possible d'éviter le problème des marques de contrainte lors de l'utilisation des pièces en plastique.