Анализ остаточных напряжений в изделии, изготовленное методом литья под давлением

Генерация внутреннего напряжения в изделиях, изготовленных методом литья под давлением

В изделиях, изготовленных с помощью литья под давлением, локальное напряженное состояние отличается в разных частях, и степень деформации изделия будет зависеть от распределения напряжений. Если есть температурный градиент во время охлаждения, этот вид напряжения будет возникать, поэтому этот вид напряжения также называется «формирующим напряжением».

Внутреннее напряжение изделий, изготовленных с помощью литья под давлением, включает два типа: одно-формирование напряжения, а другое-температурное напряжение.

Когда расплав попадает в более холодную форму, расплав около стенки полости формы быстро затвердевает и замораживает сегмент молекулярной цепи. Из-за плохой теплопроводности затвердевшего полимерного слоя образуется больший градиент температуры в направлении толщины продукта. Центр продукта затвердевает довольно медленно, так что, когда затвор закрыт, блок расплава в центре продукта не затвердел, и машина для литья под давлением не может восполнить охлаждающую усадку. Таким образом, внутренняя усадка литьевого продукта противоположна эффекту твердой кожи; в то время как центр находится в статическом растяжении, поверхность находится в статическом сжатии.

В дополнение к стрессу, вызванному эффектом объемного сжатия во время наполнения и подачи расплава, существует также стресс, вызванный эффектом расширения выпускного отверстия бегунка и затвора. Первый эффект вызывает напряжение, связанное с направлением потока расплава, в то время как последний вызывает напряжение перпендикулярно направлению потока из-за расширения выхода.

Технологические факторы, влияющие на ориентационное напряжение в изделиях, изготовленных методом литья под давлением

При условии быстрого охлаждения влияние напряжения ориентации может вызвать образование внутреннего напряжения в полимерах. Из-за высокой вязкости расплава полимера внутреннее напряжение не может быстро расслабиться, что влияет на физические свойства и стабильность размеров продукта.

Влияние различных параметров на ориентационное напряжение

• Температура расплава: высокая температура расплава приводит к низкой вязкости, а степень ориентации уменьшается с уменьшением напряжения сдвига. С другой стороны, высокая температура расплава может ускорить расслабление напряжения и способствовать способности расслаблять ориентацию. Однако в случае неизменного давления машины для литья под давлением давление в полости будет увеличиваться, и сильная сила сдвига вызовет увеличение напряжения ориентации.

• Задержка времени выдерживания давления до того, как сопло будет закрыто, увеличит напряжение ориентации.
  

• Увеличение давления впрыска или давления удержания увеличит напряжение ориентации.
  

• Высокая температура прессформы может обеспечить медленный охлаждать продукта отлитого в форму впрыской, играя роль в релаксации стресса ориентации.
  

• Увеличьте толщину продукта для уменьшения напряжения ориентации, потому что толстостенный продукт охлаждает медленно, выкостность увеличивает медленно, и процесс релаксации стресса длинен, поэтому напряжение ориентации небольшое.
  

Влияние на температурный стресс

Как упоминалось выше, из-за большого температурного градиента между расплавом и стенкой пресс-формы во время наполнения наружный слой затвердевшего расплава блокирует сжатие внутреннего слоя, в результате чего сжимающее напряжение (напряжение сжатия) на наружном слое и растягивающее напряжение (напряжение ориентации) на внутреннем слое.

Если давление в полости формы сохраняется в течение длительного времени после заполнения, расплав полимера пополнит полость формы, что увеличит давление в полости формы и изменит внутреннее напряжение, вызванное неравномерностью температуры. Но в случае короткого времени выдержки и низкого давления полости внутреннее напряжение продукта, отлитого в форму впрыской, останется таким же, как во время охлаждения.

Если давление в полости формы недостаточное во время первоначального охлаждения продукта, внешний слой продукта будет образовывать впадины из-за затвердевания и усадки, а если давление в полости формы недостаточное после холодного и твердого слоя продукта сформировался, Внутренний слой изделия отделится из-за усадки или образует пустоты. Если давление полости формы поддерживается до закрытия ворот, полезно улучшить плотность продукта, устранить напряжение температуры охлаждения, но это приведет к большей концентрации напряжений возле ворот.

Следовательно, чем выше давление в полости пресс-формы и чем дольше время выдержки, тем выгоднее уменьшить напряжение усадки, вызванное температурой, и наоборот, это увеличит напряжение сжатия.

Взаимосвязь между внутренним напряжением и качеством изделий, изготовленных методом литья под давлением

Наличие внутреннего напряжения в продукте серьезно повлияет на механические свойства и характеристики изделия, изготовленного методом литья под давлением; из-за неравномерного распределения внутреннего напряжения в продукте во время использования будут возникать трещины. При использовании ниже температуры стеклования может возникнуть нерегулярная деформация или деформация, и поверхность продукта может стать «белой», мутной, а оптические свойства могут ухудшиться.

Усилия по снижению температуры на воротах и увеличению времени охлаждения полезны для улучшения неравномерного напряжения продукта, что делает механические свойства продукта однородными.

Будь то кристаллические или аморфные полимеры, прочность на растяжение проявляет анизотропные характеристики. Прочность на растяжение аморфных полимеров зависит от положения затвора; когда затвор выровнен с направлением наполнения, прочность на растяжение уменьшается с увеличением температуры расплава; когда затвор перпендикулярен направлению наполнения, прочность на растяжение увеличивается с увеличением температуры расплава.

Поскольку увеличение температуры расплава усиливает релаксацию напряжения ориентации, а ослабление напряжения ориентации снижает прочность на разрыв, ориентация может зависеть от ориентации затвора через направление потока, а поскольку анизотропия аморфных полимеров более значительна, чем у кристаллических полимеров, Прочность на разрыв в направлении, перпендикулярном потоку, больше для аморфных полимеров, чем для кристаллических полимеров. Низкотемпературное литье под давлением имеет большую механическую анизотропию, чем высокотемпературное литье под давлением. Когда температура впрыска высока, отношение прочности перпендикулярного направления к направлению потока составляет 1,7, а когда температура впрыска низкая, отношение составляет 2.

Следовательно, повышение температуры расплава приведет к снижению прочности на разрыв как для кристаллических, так и для аморфных полимеров, но механизмы разные. Первый из-за эффектов ориентации, которая снижает прочность на разрыв.