Analiza przyczyn naprężeń wewnętrznych w formowaniu wtryskowym tworzyw sztucznych

Generowanie naprężeń wewnętrznych

W forma wtryskowaed produkty, lokalny stan naprężenia jest różny w każdym miejscu, a stopień odkształcenia produktu będzie określony przez rozkład naprężeń resztkowych. Jeśli produkt jest chłodzony. Jeśli istnieje gradient temperatury, ten rodzaj naprężenia się rozwinie, dlatego ten rodzaj naprężenia jest również nazywany "naprężeniem formowania".

Istnieją dwa rodzaje naprężeń wewnętrznych w Części formowane wtryskowoJednym z nich jest naprężenie formowania produktów formowanych wtryskowo, a drugim są naprężenia szczątkowe temperatury. Gdy stop wchodzi do formy w niższej temperaturze, stop w pobliżu ściany wnęki szybko się ochładza i zestala, więc segmenty łańcucha molekularnego są "zamrożone".

Ze względu na słabą przewodność cieplną warstwy zestalonego polimeru, w kierunku grubości produktu generowany jest duży gradient temperatury.

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.

W ten sposób wewnętrzny skurcz produktu jest w przeciwnym kierunku niż działanie twardej warstwy skóry; rdzeń jest w stanie statycznego napięcia, podczas gdy warstwa powierzchniowa jest w stanie statycznego ściskania.

W przepływie napełniania stopu, oprócz efektu skurczu objętościowego spowodowanego naprężeniem. Istnieją również naprężenia spowodowane efektem rozszerzania prowadnicy i wylotu bramy; pierwszy efekt powoduje naprężenia związane z kierunkiem przepływu stopu, a drugi spowoduje naprężenia w kierunku prostopadłym do przepływu z powodu efektu rozszerzania wylotu.

Czynniki procesowe wpływające na stres

W warunkach szybkiego chłodzenia orientacja prowadzi do powstawania naprężeń w polimerze. Ze względu na wysoką lepkość stopionego polimeru, naprężenia wewnętrzne nie mogą zostać szybko zredukowane, co wpływa na właściwości fizyczne i stabilność wymiarową produktu.

Wpływ każdego parametru na naprężenie orientacyjne

(1) Temperatura topnienia, wysoka temperatura topnienia, niska lepkość i naprężenie ścinające zmniejszają orientację; z drugiej strony, ze względu na wysoką temperaturę topnienia przyspieszy relaksację naprężeń, zachęcając do wzmocnienia nieorientacji.

(2) W przypadku braku zmiany ciśnienia wtryskarki, ciśnienie w gnieździe formy wzrośnie, a silny efekt ścinania prowadzi do wzrostu naprężeń orientacyjnych.

(3) Wydłużenie czasu utrzymywania przed zamknięciem dyszy prowadzi do wzrostu naprężeń orientacyjnych.

(4) Zwiększenie ciśnienia wtrysku lub ciśnienia utrzymywania zwiększy naprężenie orientacyjne.

(5) Wysoka temperatura formy może zapewnić powolne chłodzenie produktu i odgrywa rolę w dezorientacji.

(6) Zwiększenie grubości produktu w celu zmniejszenia naprężenia orientacyjnego, ponieważ grubościenne produkty chłodzą się powoli, lepkość wzrasta, a proces relaksacji naprężeń trwa długo, więc naprężenie orientacyjne jest niewielkie.

Wpływ na stres temperaturowy

(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.

Jednak w przypadku krótkiego czasu utrzymywania i niskiego ciśnienia w komorze, produkt nadal będzie utrzymywał pierwotny stan naprężenia podczas chłodzenia.

(3) Jeśli ciśnienie w gnieździe formy jest niewystarczające na wczesnym etapie chłodzenia produktu, zewnętrzna warstwa produktu utworzy wgłębienie z powodu skurczu krzepnięcia; jeśli forma wtryskowa Jeśli ciśnienie w jamie jest niewystarczające na późniejszym etapie, gdy produkt utworzy zimną, twardą warstwę, wewnętrzna warstwa produktu oddzieli się z powodu skurczu lub utworzy wgłębienia.

(4) Jeśli ciśnienie we wnęce jest utrzymywane przed zamknięciem bramy, korzystne jest poprawienie gęstości produktu i wyeliminowanie naprężeń temperatury chłodzenia, ale w pobliżu bramy zostanie wygenerowana duża koncentracja naprężeń.

(5) Wydaje się więc, że im większe ciśnienie w formie, tym dłuższy czas utrzymywania, co pomaga zmniejszyć naprężenie skurczowe generowane przez temperaturę i odwrotnie, zwiększy naprężenie ściskające.

Związek między stresem wewnętrznym a jakością produktu

(1) Istnienie naprężeń wewnętrznych w produkcie będzie miało poważny wpływ na właściwości mechaniczne i wydajność produktu; ze względu na istnienie i nierównomierny rozkład naprężeń wewnętrznych, w procesie użytkowania produktu pojawią się pęknięcia.

W temperaturze zeszklenia poniżej użytkowania często występują nieregularne odkształcenia lub wypaczenia, ale także powodują, że powierzchnia produktu jest "biała", mętna, pogarszają się właściwości optyczne.

(2) Spróbuj obniżyć temperaturę na bramie i wydłużyć czas powolnego chłodzenia, co sprzyja poprawie nierównomierności naprężeń szczątkowych produktu, dzięki czemu właściwości mechaniczne produktu są jednolite.

(3) Bez względu na to, czy chodzi o polimer krystaliczny czy niekrystaliczny, wytrzymałość na rozciąganie wykazuje charakterystykę anizotropową.

W przypadku polimerów niekrystalicznych wytrzymałość na rozciąganie zmienia się w zależności od położenia bramki; gdy bramka znajduje się w tym samym kierunku co wypełnienie formy, wytrzymałość na rozciąganie maleje wraz ze wzrostem temperatury stopu; gdy bramka jest prostopadła do formy, wytrzymałość na rozciąganie maleje wraz ze wzrostem temperatury stopu. forma wtryskowa w kierunku napełniania, wytrzymałość na rozciąganie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury stopu.

(4) Wzrost temperatury stopu prowadzi do wzmocnienia efektu reorientacji, podczas gdy osłabienie efektu orientacji zmniejsza wytrzymałość na rozciąganie.

Orientacja bramki wpływa na orientację poprzez wpływ na kierunek przepływu materiału, a ponieważ anizotropia polimerów niekrystalicznych jest silniejsza niż polimerów krystalicznych, wytrzymałość na rozciąganie w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu jest większa dla tych pierwszych niż dla tych drugich.

Niska temperatura formowanie wtryskowe ma większą anizotropię mechaniczną niż wtrysk wysokotemperaturowy, np. stosunek wytrzymałości prostopadłej do kierunku przepływu wynosi 1,7 przy wysokiej temperaturze wtrysku i 2 przy niskiej temperaturze wtrysku.

(5) Wydaje się zatem, że wzrost temperatury topnienia prowadzi do spadku wytrzymałości na rozciąganie zarówno w przypadku polimerów krystalicznych, jak i niekrystalicznych, ale mechanizm jest inny; ten pierwszy wynika z efektu redukcji poprzez orientację.