Inleiding:

Omgevingsspanningsscheuren zijn een belangrijke doodsoorzaak voor plastic onderdelen.

Om spanningsscheuren in de omgeving te voorkomen, moeten we het mechanisme achter spanningsscheuren in de omgeving goed begrijpen en het vervolgens vanuit drie dimensies controleren: de selectie van kunststof materialen, mogelijke chemicaliën die in contact komen met de kunststof onderdelen en de spanning die ze te verduren krijgen.

Wacht niet tot er scheurtjes in de omgevingsdruk ontstaan om deze één voor één te onderzoeken. Dit is niet alleen tijdrovend en arbeidsintensief, maar kan ook de voortgang van het project en de leveringsdatum van het product vertragen.

Wat is scheuren door omgevingsbelasting?

Environmental stress cracking (ESC) verwijst naar het degradatiefenomeen van kunststofhars veroorzaakt door de inwerking van chemische stoffen in de aanwezigheid van inwendige spanning, wat uiteindelijk leidt tot plastic deel defect door beschadiging van kunststof onderdelen.

Omgevingsspanningsscheuren is een door oplosmiddelen veroorzaakte schade die wordt veroorzaakt door het synergetische effect van chemische stoffen en mechanische spanningen op spanning.

Omgevingsspanningsscheuren zijn geen chemische reactie en chemicaliën veroorzaken geen directe chemische aanval of moleculaire degradatie. In feite zijn het de chemicaliën die de moleculaire structuur binnendringen en de interne moleculaire krachten van de polymeerketens aantasten, waardoor de moleculaire breuk wordt versneld.

Onder de veelvoorkomende storingsanalyse in kunststofonderdelen is het barsten door omgevingsbelasting goed voor de meerderheid, 31%, en staat bekend als de moordenaar van kunststofonderdelen. Als chemische aanvallen worden meegerekend, is dit in principe goed voor 40%.

Stappen en kenmerken van barsten door omgevingsdruk

Stappen van scheuren door omgevingsbelasting

Het mechanische proces van scheuren door omgevingsbelasting is vergelijkbaar met kruipschade en omvat vloeistofabsorptie, plastificering, het ontstaan van fijne scheuren, scheurgroei en uiteindelijk bezwijken.

Omdat het omgevingsscheurproces afhankelijk is van de diffusie van chemicaliën binnen de moleculaire structuur van de kunststof, is de snelheid waarmee de vloeistof wordt opgenomen de bepalende factor voor zowel de scheurgroei als de scheuruitbreiding. Hoe sneller chemicaliën worden opgenomen, hoe vatbaarder de kunststof is voor scheuren en breuk als gevolg daarvan.

Kruip kan worden gezien als spanningsscheuren die onder bepaalde omstandigheden optreden. Kruip gebruikt lucht als chemisch middel of reagens. Het belangrijkste verschil is de aanwezigheid van actieve chemische stoffen, die het breukproces van het polymeer versnelt. Dit versnellingseffect verkort de initiële scheurvormingstijd aanzienlijk en versnelt in wezen de scheuruitbreidingssnelheid, waardoor de uiteindelijke beschadigingstijd korter wordt.

Typische kenmerken van scheuren door omgevingsbelasting

Typische kenmerken van scheurvorming door omgevingsinvloeden:

Brosse breuk:

ESC-schade wordt veroorzaakt door brosse breuk. Elk materiaal moet een kunststof produceren buigbreukpunt onder normale omstandigheden. Het initiële breukpunt van ESC-schade komt meestal voor aan het oppervlak. Dit is vaak de locatie van gebieden met hoge spanning, zoals microscopische defecten of spanningsconcentratiepunten. Dit uiteindelijke scheurpunt is over het algemeen altijd in direct contact met gasvormige of geadsorbeerde actieve chemicaliën.

Initialisatie kraken:

Initieer meerdere scheuren in één punt en verbind deze vervolgens tot één enkele breuk. De partij van oorspronkelijke scheurvorming en verbinding is het beeld van ESC-acquisitie.

Gladde vorm:

Het oorspronkelijke gebarsten gebied vertoont meestal een relatief gladde vorm en barst en zet langzaam uit. Actieve chemicaliën kunnen het aanvankelijke barsten en uitzetten van de barst versnellen. Dit fenomeen is vooral duidelijk op ruwe oppervlakken.

Resterende fijne scheuren:

De aanwezigheid van overblijvende fijne scheuren, hetzij in het oorspronkelijke scheurgebied of in nabijgelegen gebieden, duidt op het optreden van ESC. In veel gevallen, wanneer de scheurlengte een kritische grootte bereikt, zal uiteindelijk bezwijken optreden tijdens overbelasting door plastische vervorming.

Uitrekken van fibrillen:

Uitrekkende fibrillen en andere kenmerken kunnen verschijnen in de uiteindelijke breukzone, wat aangeeft dat de breuk een plastische breuk is. Dit is een belangrijke implicatie dat chemische werkingsmechanismen in ESC ongeschikt zijn en dat daarom de bijbehorende chemische afbraak van moleculen meestal afwezig is.

Kruisbanden:

Recente experimenten tonen aan dat algemene ESC verloopt via een progressief scheurgroeimechanisme. Hervorming van karakteristieke oppervlakteproeven onder laboratoriumomstandigheden onthulden een serie dwarsbanden, gelijk aan ringen die leiden tot scheurgroei. Deze waargenomen banden kunnen worden voorgesteld als herhaalde ringen van korrelvorming, gevolgd door splijtvoortplanting door brosse scheurvorming, waarbij stappen in de kruip- en ESC-breukmechanismen betrokken zijn.

Factoren die van invloed zijn op scheuren door omgevingsbelasting

Omgevingsspanningsscheuren zijn voornamelijk gerelateerd aan de volgende drie factoren:

Type kunststof;

Chemische stoffen in contact met plastic onderdelen;

Spanning die op plastic onderdelen inwerkt;

soort plastic

In het algemeen zijn amorfe kunststoffen gevoeliger voor scheuren door omgevingsbelasting dan half-kristallijne of stijve kunststoffen. Dit komt door het grote vrije volume van amorfe kunststoffen in vergelijking met de geordende, dichte structuren van half-kristallijne kunststoffen. Daarom zijn amorfe kunststoffen zoals PC, ABS, PPO, PMMA, enz. gevoeliger voor scheuren door omgevingsbelasting dan PBT, POM, PA66, PPS, enz. Natuurlijk, zelfs als dezelfde kunststof verschillende samenstellingen heeft, zal de ESC-bestendigheid verschillen.

Molecuulgewicht:

Naarmate het molecuulgewicht van de kunststof afneemt, neemt het vermogen om ESC te weerstaan af. Evenzo neemt voor een bepaalde stof het fenomeen van afbraak van bindmoleculen af met het molecuulgewicht. Naarmate het aantal moleculaire takken toeneemt, neemt het molecuulgewicht van de hars toe, waardoor deze buitengewoon bestand is tegen ESC bij kritieke belasting.

Lagere kristalliniteit:

Bij semikristallijne kunststoffen zal de kristalliniteit de ESC-weerstand aanzienlijk verbeteren. In het algemeen geldt: hoe hoger de kristalliniteit, hoe hoger de overeenkomstige dichtheid, dus hoe beter de ESC-weerstand.

chemicaliën

Waterstofbruggen: Waterstofbruggen van gemiddeld niveau zijn een type chemische stof die het optreden van ESC gemakkelijk kunnen verergeren. Bijvoorbeeld organische esters, ketonen, aldehyden, aromatische koolwaterstoffen en gechloreerde koolwaterstoffen zijn chemicaliën met sterkere ESC-effecten dan organische alcoholen.

Molecuulgrootte: Chemische reagentia met een lager moleculair gewicht hebben de neiging om het optreden van ESC te verergeren. Siliconenolie is bijvoorbeeld sterker dan siliconenvet en aceton is sterker dan methylisobutylketon. Deze conclusie wordt direct getrokken uit de molecuulgrootte, en kleinere moleculen hebben een groter vermogen. Penetreren in de moleculaire structuur van het polymeer.

Er zijn twee belangrijke bronnen van chemicaliën;

Tijdens het productieproces:

lossingsmiddelen in het spuitgietproces, diverse vetten in de spuitgietmatrijzen, enz., plastic onderdelen komen chemische stoffen tegen tijdens secundaire verwerking zoals galvaniseren, spuiten, zeefdrukken, enz. en tijdens verpakking en transport. aan chemicaliën.

Tijdens gebruik:

De onderdelen van het accessoire zijn tijdens het productieproces verbonden met chemische stoffen of er zijn chemische stoffen in de gebruiksomgeving, zoals lijm, schoonmaakmiddel, smeerolie enz.

stress

Trekspanning tijdens gebruik:

ESC treedt alleen op wanneer het materiaal zich in een toestand van trekspanning bevindt. Trekspanning is de reden waarom moleculen breken en uiteindelijk ESC veroorzaken. Samendrukspanning is voldoende om mechanisch falen van kunststof onderdelen te veroorzaken onder bepaalde omgevingscondities, maar niet voldoende om ESC te veroorzaken.

Resterende interne spanning in het spuitgietproces:

Interne restspanning bij het gieten combineert met externe spanning om ESC te veroorzaken. De enorme restspanning is voldoende om ESC te veroorzaken.

Spanning die wordt gegenereerd tijdens assemblage, zoals ultrasoon lassen, trillingslassen, smelten en schroeven aandraaien.

Tegenmaatregelen en suggesties voor spanningsstrepen op het oppervlak van kunststof onderdelen

Materiaalstrategieën

De juiste kunststofgrondstof kiezen is de eerste oplossing om spanningsstrepen te vermijden. Er moeten kunststof grondstoffen van hoge kwaliteit, hoge taaiheid en hoge vloeibaarheid worden gebruikt om de taaiheid en elasticiteitsmodulus van het product te verbeteren en spanningsconcentratie te verminderen.

Ontwerpstrategieën

Tijdens het productontwerpproces moet de structuur rationeel worden ontworpen en moet de productbalans worden gecontroleerd op basis van materiaaleigenschappen, fabricageprocessen en andere factoren om spanningsconcentratie en spanningsstrepen te voorkomen. Tegelijkertijd moet ook aandacht worden besteed aan het controleren van de wanddikte, hoek, straal en andere factoren van plastic onderdelenVooral aan de randen en naden van het product moet een uniforme wanddikte worden aangehouden om de gelijkmatige krachtverdeling van het product te verbeteren.

Strategieën voor productieprocessen

Een geschikt spuitgietproces is de sleutel tot het vermijden van spanningsstrepen. De kwaliteit van de matrijs moet gegarandeerd zijn, de temperatuur tijdens het vormproces moet gecontroleerd worden zodat deze uniform is en parameters zoals de vormsnelheid, druk en veldrichting moeten goed gecontroleerd worden om overmatige trekkracht, uitrekken enz. te voorkomen. Tegelijkertijd moet er aandacht besteed worden aan overeenkomstige aanpassingen aan veranderingen in het vormproces tijdens het productieproces om een vlotte overgang op elk overgangspunt te verzekeren.

Strategieën voor transport, laden en lossen

Tijdens het transport, het laden, lossen en installeren van kunststof onderdelen moet er goed op gelet worden dat er niet verkeerd gegrepen wordt en dat er geen overmatige druk wordt uitgeoefend. Factoren zoals de grootte en richting van de kracht moeten worden vastgepakt om spanningsconcentratie en spanningsstrepen veroorzaakt door menselijke factoren te voorkomen.

Methoden om oppervlaktespanningssporen te voorkomen

Naast de bovenstaande tegenmaatregelen kunnen ook de volgende methoden worden gebruikt om spanningsstrepen op het oppervlak van kunststof onderdelen te voorkomen:

Optimaliseer het ontwerp van de matrijs om meer controle te krijgen over de hotrunner en de productdikte om spanningsconcentratie en spanningsstrepen als gevolg van plastische vermoeidheid te voorkomen;

Versterk het kwaliteitsbeheer van producten om ervoor te zorgen dat elk product voldoet aan de eisen op het gebied van kwaliteit en uiterlijk;

Geschikte testapparatuur aanschaffen om problemen tijdens het productieproces op te sporen en beschadigde onderdelen tijdig repareren of vervangen;

Besteed altijd aandacht aan het gebruik van plastic onderdelen, los problemen op tijd op en zorg ervoor dat er geen spanningsplekken ontstaan wanneer het product lange tijd wordt gebruikt.

Conclusie

Spanningsplekken op het oppervlak van kunststof onderdelen hebben ernstige gevolgen voor de esthetiek en stabiliteit van het product. Daarom moet er tijdens het productieproces speciale aandacht worden besteed aan de oorzaken en tegenmaatregelen. Door de inleiding van dit artikel denk ik dat de lezers de oorzaken en tegenmaatregelen van spanningsstrepen op het oppervlak van kunststof onderdelen hebben begrepen. Door preventieve maatregelen te nemen, kan het probleem van spanningsstrepen tijdens het gebruik van kunststof onderdelen worden voorkomen.