Análise da causa da tensão interna na moldagem por injeção de plástico

Geração de tensões internas

No molde de injeçãoed products, the local stress state is different in each place, and the degree of product deformation will be determined by the residual stress distribution. If the product is cooled. If there is a temperature gradient, this kind of stress will develop, so this kind of stress is also called “molding stress”.

Existem dois tipos de tensões internas em peças moldadas por injeçãoUm é a tensão de moldagem dos produtos moldados por injeção e o outro é a tensão residual da temperatura. Quando a massa fundida entra no molde a uma temperatura mais baixa, a massa fundida junto à parede da cavidade arrefece rapidamente e solidifica, pelo que os segmentos da cadeia molecular ficam "congelados".

Devido à fraca condutividade das tensões térmicas residuais da camada de polímero solidificado, é gerado um grande gradiente de temperatura na direção da espessura do produto.

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.

Assim, o encolhimento interno do produto ocorre no sentido oposto ao da ação da camada de pele dura; o núcleo está em tensão estática enquanto a camada superficial está em compressão estática.

No fluxo de enchimento da massa fundida, para além do efeito de retração do volume causado pela tensão. Há também tensões causadas pelo efeito de expansão do corredor e da saída do portão; o primeiro efeito causa tensões relacionadas com a direção do fluxo de fusão, e o último causará tensões na direção perpendicular ao fluxo devido ao efeito de expansão da saída.

Os factores do processo que afectam o stress

Em condições de arrefecimento rápido, a orientação conduzirá à formação de tensão no polímero. Devido à elevada viscosidade do polímero fundido, a tensão interna não pode ser aliviada rapidamente, afectando as propriedades físicas e a estabilidade dimensional do produto.

Influência de cada parâmetro na tensão de orientação

(1) Temperatura de fusão, alta temperatura de fusão, baixa viscosidade e tensão de cisalhamento diminuem a orientação; por outro lado, devido à alta temperatura de fusão, o relaxamento do estresse será acelerado, levando a capacidade de fortalecer a desorientação.

(2) No caso de não alterar a pressão da máquina de moldagem por injeção, a pressão da cavidade do molde aumentará, e o forte efeito de cisalhamento leva a um aumento da tensão de orientação.

(3) O prolongamento do tempo de espera antes do fecho do bocal conduz a um aumento da tensão de orientação.

(4) O aumento da pressão de injeção ou da pressão de retenção aumentará a tensão de orientação.

(5) A alta temperatura do molde pode garantir que o produto arrefeça lentamente e desempenha um papel na desorientação.

(6) Aumentar a espessura do produto para reduzir a tensão de orientação, porque os produtos de paredes espessas arrefecem lentamente, a viscosidade aumenta e o processo de relaxamento da tensão é longo, pelo que a tensão de orientação é pequena.

Efeito do stress 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.

No entanto, no caso de um tempo de retenção curto e de uma pressão baixa na cavidade, o produto manterá o estado de tensão original quando arrefecer.

(3) Se a pressão da cavidade do molde for insuficiente na fase inicial do arrefecimento do produto, a camada exterior do produto formará uma depressão devido à contração da solidificação; se a molde de injeção Se a pressão da cavidade for insuficiente na fase posterior, quando o produto tiver formado uma camada dura e fria, a camada interna do produto separar-se-á devido ao encolhimento ou formará cavidades.

(4) Se a pressão da cavidade for mantida antes de o portão ser fechado, é benéfico melhorar a densidade do produto e eliminar a tensão da temperatura de arrefecimento, mas será gerada uma grande concentração de tensão perto do portão.

(5) Assim, parece que quanto maior for a pressão no molde, maior será o tempo de retenção, o que ajuda a reduzir a tensão de contração gerada pela temperatura e vice-versa, aumentando a tensão de compressão.

A relação entre o stress interno e a qualidade do produto

(1) A existência de tensões internas no produto afectará seriamente as propriedades mecânicas e o desempenho do produto; devido à existência e distribuição desigual das tensões internas, ocorrerão fissuras no processo de utilização do produto.

Na temperatura de transição vítrea abaixo da utilização, ocorrem frequentemente deformações irregulares ou deformações, mas também causam a deterioração da superfície do produto "branca", turva e das propriedades ópticas.

(2) Tentar reduzir a temperatura na porta de entrada e aumentar o tempo de arrefecimento lento, o que contribui para melhorar a irregularidade da tensão residual do produto, de modo a que as propriedades mecânicas do produto sejam uniformes.

(3) Independentemente do polímero cristalino ou do polímero não cristalino, a resistência à tração apresenta caraterísticas anisotrópicas.

Para polímeros não cristalinos, a resistência à tração varia consoante a localização da porta; quando a porta está na mesma direção que o enchimento do molde, a resistência à tração diminui à medida que a temperatura de fusão aumenta; quando a porta está perpendicular à molde de injeção a resistência à tração aumenta à medida que a temperatura de fusão aumenta.

(4) O aumento da temperatura de fusão leva ao reforço do efeito de reorientação, enquanto o enfraquecimento do efeito de orientação diminui a resistência à tração.

A orientação da porta afecta a orientação ao influenciar a direção do fluxo do material e, uma vez que a anisotropia dos polímeros não cristalinos é mais forte do que a dos polímeros cristalinos, a resistência à tração na direção perpendicular à direção do fluxo é maior para os primeiros do que para os segundos.

A baixa temperatura moldagem por injeção tem maior anisotropia mecânica do que uma injeção a alta temperatura, por exemplo, a razão de resistência perpendicular à direção do fluxo é de 1,7 a alta temperatura de injeção e de 2 a baixa temperatura de injeção.

(5) Assim, parece que um aumento da temperatura de fusão leva a uma diminuição da resistência à tração tanto para os polímeros cristalinos como para os não-cristalinos, mas o mecanismo é diferente; o primeiro é devido ao efeito de redução através da orientação.