İç stres üretimi
Üretilen enjeksiyon kalıplama ürünlerinde yerel gerilim durumu her noktada farklıdır ve ürünün deformasyon derecesini artık gerilim dağılımı belirler. Ürün soğurken sıcaklık gradyanı oluşursa bu tür gerilim gelişir; bu nedenle buna ‘kalıplama gerilimi’ de denir.
İki tür iç gerilim enjeksiyonla kalıplanmış parçalarda görülür: biri enjeksiyonla kalıplanmış ürünlerin kalıplama gerilimi, diğeri ise sıcaklıktan kaynaklanan artık gerilimdir. Eriyik kalıba daha düşük sıcaklıkta girdiğinde boşluk duvarının yakınındaki eriyik hızla soğuyup katılaşır ve böylece moleküler zincir segmentleri ‘donar’.
Katılaşmış polimer tabakasının zayıf artık termal gerilme iletkenliği nedeniyle, ürünün kalınlık yönünde büyük bir sıcaklık gradyanı oluşur.
Ürünün çekirdeği oldukça yavaş katılaşır; bu nedenle yolluk kapandığında ürünün merkezindeki eriyik henüz katılaşmamıştır ve enjeksiyon kalıplama makinesi bu sırada soğuma büzülmesini telafi edemez.
Böylece, ürünün iç büzülmesi sert deri tabakasının hareketinin tersi yönündedir; yüzey tabakası statik sıkıştırma içindeyken çekirdek statik gerilim içindedir.
Eriyik dolum akışında, gerilmenin neden olduğu hacimsel büzülme etkisine ek olarak. Yolluk ve kapak çıkışının genleşme etkisinin neden olduğu gerilmeler de vardır; ilk etki eriyik akış yönüyle ilgili gerilmelere neden olurken, ikincisi çıkış genleşme etkisi nedeniyle akışa dik yönde gerilmelere neden olacaktır.
Stresi etkileyen süreç faktörleri
Hızlı soğutma koşullarında, oryantasyon polimerde stres oluşumuna yol açacaktır. Polimer eriyiğinin yüksek viskozitesi nedeniyle, iç gerilim hızlı bir şekilde gevşetilemez ve ürünün fiziksel özelliklerini ve boyutsal kararlılığını etkiler.
Her bir parametrenin oryantasyon gerilimi üzerindeki etkisi
(1) Erime sıcaklığı, yüksek erime sıcaklığı, düşük viskozite ve kayma gerilimi oryantasyonu azaltır; öte yandan, yüksek erime sıcaklığı nedeniyle gerilme gevşemesi hızlanır ve oryantasyonsuzluğu güçlendirme yeteneği ortaya çıkar.
(2) Enjeksiyon kalıplama makinesinin basıncının değiştirilmemesi durumunda, kalıp boşluğu basıncı artacak ve güçlü kesme etkisi oryantasyon geriliminde bir artışa yol açacaktır.
(3) Nozul kapatılmadan önce bekletme süresinin uzatılması oryantasyon geriliminde artışa yol açacaktır.
(4) Enjeksiyon basıncının veya tutma basıncının artırılması oryantasyon gerilimini artıracaktır.
(5) Yüksek kalıp sıcaklığı ürünün yavaş soğumasını sağlayabilir ve yönsüzleşmede rol oynar.
(6) Yönlendirme gerilimini azaltmak için ürünün kalınlığını artırın, çünkü kalın duvarlı ürünler yavaş soğur, viskozite artar ve uzun bir sürenin gerilim gevşeme süreci, bu nedenle yönlendirme gerilimi küçüktür.
Sıcaklık stresi üzerindeki etkisi
(1) Yukarıda belirtildiği gibi, enjeksiyon kalıbı doldurulurken eriyik ile kalıp duvarı arasındaki büyük sıcaklık gradyanı nedeniyle eriyiğin ilk katılaşan dış tabakası, daha sonra katılaşan içteki ince yüzey tabakasının çekmesini sınırlamak zorunda kalır. Bunun sonucunda dış tabakada basma gerilimi (çekme gerilimi), iç tabakada ise çekme gerilimi (yönlenme gerilimi) oluşur.
(2) Kalıp dolduğunda ve tutma basıncının etkisi altında uzun süre devam ettiğinde polimer eriyiği kalıp boşluğuna eklenir; böylece kalıp boşluğundaki enjeksiyon kalıplama basıncı artar ve bu basınç, eşit olmayan sıcaklık nedeniyle iç gerilimi değiştirir.
Ancak, kısa bekletme süresi ve düşük boşluk basıncı durumunda, ürün soğurken orijinal gerilim durumunu korumaya devam edecektir.
(3) Ürünün soğumasının ilk aşamasında kalıp boşluğu basıncı yetersizse ürünün dış katmanında katılaşma çekmesi nedeniyle çöküntü oluşur. Ürünün soğuk ve sert bir katman oluşturduğu sonraki aşamada enjeksiyon kalıbı boşluğundaki basınç yetersizse iç katman çekme nedeniyle ayrılır veya boşluklar oluşur.
(4) Kapı kapatılmadan önce boşluk basıncı korunursa, ürünün yoğunluğunu artırmak ve soğutma sıcaklığı stresini ortadan kaldırmak faydalıdır, ancak kapının yakınında büyük bir stres konsantrasyonu oluşacaktır.
(5) Dolayısıyla, kalıptaki basınç arttıkça bekletme süresinin uzadığı, bunun da sıcaklık tarafından üretilen büzülme stresini azaltmaya yardımcı olduğu ve bunun tersinin de basınç stresini artıracağı görülmektedir.
İç stres ve ürün kalitesi arasındaki ilişki
(1) Üründeki iç gerilimin varlığı, ürünün mekanik özelliklerini ve performansını ciddi şekilde etkileyecektir; iç gerilimin varlığı ve eşit olmayan dağılımı nedeniyle, ürünün kullanım sürecinde çatlaklar meydana gelecektir.
Kullanımın altındaki camsı geçiş sıcaklığında, genellikle düzensiz deformasyon veya çarpılma meydana gelir, ancak aynı zamanda ürünün yüzeyinin “beyaz”, bulutlu, optik özelliklerinin bozulmasına neden olur.
(2) Kapıdaki sıcaklığı düşürmeye çalışın ve yavaş soğutma süresini artırın, bu da ürünün artık gerilme düzensizliğini iyileştirmeye yardımcı olur, böylece ürünün mekanik özellikleri tekdüze olur.
(3) Kristal polimer veya kristal olmayan polimer fark etmeksizin, gerilme mukavemeti anizotropik özellikler gösterir.
Kristal olmayan polimerlerde çekme dayanımı yolluk girişinin konumuna bağlı olarak değişir. Yolluk girişi kalıbın dolum yönüyle aynı doğrultudaysa eriyik sıcaklığı arttıkça çekme dayanımı azalır; yolluk girişi enjeksiyon kalıbı dolum yönüne dikse eriyik sıcaklığı arttıkça çekme dayanımı yükselir.
(4) Eriyik sıcaklığının artması yeniden yönlendirme etkisinin güçlenmesine yol açarken, yönlendirme etkisinin zayıflaması gerilme mukavemetini azaltır.
Kapının yönü, malzeme akışının yönünü etkileyerek oryantasyonu etkiler ve kristal olmayan polimerlerin anizotropisi kristal polimerlerden daha güçlü olduğundan, akış yönüne dik yöndeki gerilme mukavemeti birincisi için ikincisinden daha fazladır.
Düşük sıcaklıklı enjeksiyon kalıplama, yüksek sıcaklıklı enjeksiyona göre daha fazla mekanik anizotropi gösterir. Örneğin akış yönüne dik doğrultudaki dayanım oranı, yüksek enjeksiyon sıcaklığında 1,7 iken düşük enjeksiyon sıcaklığında 2’dir.
(5) Bu nedenle, eriyik sıcaklığındaki bir artışın hem kristal hem de kristal olmayan polimerler için gerilme mukavemetinde bir azalmaya yol açtığı görülmektedir, ancak mekanizma farklıdır; ilki oryantasyon yoluyla azalmanın etkisinden kaynaklanmaktadır.
Enjeksiyon Kalıplama Projeniz İçin Teklif mi Gerekiyor?ZetarMold mühendislik ekibinden rekabetçi fiyat, DFM geri bildirimi ve üretim zaman çizelgesi alın.
Ücretsiz Teklif İsteyin → Kapsamlı bir genel bakış için Enjeksiyon Kalıplama Eksiksiz Kılavuzumuzu inceleyin.
