Maszyna do wytłaczania

Czy znasz wszystkie czynniki, które generują i wpływają na naprężenia wewnętrzne w produktach formowanych wtryskowo?

1. generowanie stresu wewnętrznego
W produktach formowanych wtryskowo stan naprężeń lokalnych jest różny w każdym miejscu, a stopień odkształcenia produktów będzie determinowany przez rozkład naprężeń. Jeśli produkt jest chłodzony, w przypadku gradientu temperatury powstanie ten rodzaj naprężeń, dlatego nazywa się go również „naprężeniem formującym”.
Przyjrzyjmy się wprowadzeniumaszyna do wytłaczania.

Istnieją dwa rodzaje pakietów naprężeń wewnętrznych dla produktów formowanych wtryskowo: jeden to naprężenie formowania, a drugi to naprężenie temperaturowe. Gdy stop wprowadzany jest do formy w niższej temperaturze, stop w pobliżu ścianki gniazda formy szybko się ochładza i krzepnie, co powoduje „zamrożenie” segmentów łańcucha molekularnego. Z powodu niskiej przewodności cieplnej zestalonej warstwy polimeru, powstaje duży gradient temperatury w kierunku grubości produktu. Serce produktu krzepnie bardzo powoli, tak że po zamknięciu wlewu, jednostka stopu w środku produktu nie jest jeszcze krzepnięta, a wtryskarka nie jest w stanie skompensować skurczu podczas chłodzenia.

Wewnętrzne kurczenie się produktu odbywa się zatem w kierunku przeciwnym do działania twardej warstwy skórnej; rdzeń jest poddawany rozciąganiu statycznemu, podczas gdy warstwa powierzchniowa jest poddawana ściskaniu statycznemu.

Gdy stop wypełnia formę i płynie, oprócz efektu skurczu objętościowego wywołanego naprężeniem, występują również naprężenia spowodowane efektem rozszerzalności kanału wlewowego i wylotu wlewu; pierwszy efekt powoduje naprężenia związane z kierunkiem przepływu stopu, drugi, ze względu na efekt rozszerzalności wylotu, powoduje naprężenia w kierunku prostopadłym do przepływu.

2. Czynniki procesowe wpływające na stres

(1) W wyniku naprężeń w warunkach szybkiego chłodzenia, orientacja prowadzi do powstania naprężeń wewnętrznych w polimerze. Ze względu na wysoką lepkość stopu polimeru, naprężenia wewnętrzne nie mogą zostać szybko zredukowane, co wpływa na właściwości fizyczne i stabilność wymiarową produktu.

Wpływ różnych parametrów na naprężenia orientacyjne.

Temperatura topnienia, wysoka temperatura topnienia, niska lepkość, niższe naprężenie ścinające i zmniejszona orientacja; z drugiej strony, wysoka temperatura topnienia przyspieszy relaksację naprężeń i będzie sprzyjać zdolności do wzmocnienia braku orientacji.

Jednakże bez zmiany ciśnienia w wtryskarce ciśnienie w gnieździe formy wzrośnie, a silne działanie ścinające doprowadzi do wzrostu naprężeń orientacyjnych.

Wydłużenie czasu trzymania do momentu zamknięcia dyszy spowoduje zwiększenie naprężenia orientacyjnego.

Zwiększenie ciśnienia wtrysku lub ciśnienia docisku spowoduje zwiększenie naprężenia orientacyjnego.

Wysoka temperatura formy zapewnia powolne stygnięcie produktu i jego niezorientowanie.

Zwiększ grubość produktu, aby zmniejszyć naprężenie orientacyjne, ponieważ produkty o grubych ściankach stygną powoli, lepkość wzrasta powoli, proces relaksacji naprężeń trwa długo, więc naprężenie orientacyjne jest małe.

(2) Wpływ na stres temperaturowy

Jak wspomniano powyżej, ze względu na gradient temperatur między stopionym tworzywem a ścianką podczas napełniania formy, zewnętrzna warstwa stopionego tworzywa, która krzepnie jako pierwsza, musi pomóc powstrzymać kurczenie się wewnętrznej warstwy stopionego tworzywa, która krzepnie później, co powoduje powstanie naprężeń ściskających (naprężeń skurczowych) w warstwie zewnętrznej i naprężeń rozciągających (naprężeń orientacyjnych) w warstwie wewnętrznej.

Jeśli forma zostanie wypełniona, a następnie utrzymana pod ciśnieniem przez dłuższy czas, stopiony polimer zostanie dodany do gniazda formy, zwiększając ciśnienie w gnieździe, co zmienia naprężenia wewnętrzne z powodu nierównomiernych temperatur. Jeśli jednak czas utrzymywania jest krótki, a ciśnienie w gnieździe niskie, produkt pozostanie w tym samym stanie naprężenia, co po schłodzeniu.

Jeżeli ciśnienie w gnieździe formy nie jest wystarczające na początku procesu chłodzenia, zewnętrzna warstwa produktu skurczy się na skutek krzepnięcia i utworzy zagłębienie; jeżeli ciśnienie w gnieździe formy nie jest wystarczające na późniejszym etapie, gdy produkt utworzył już zimną, twardą warstwę, wewnętrzna warstwa produktu oddzieli się na skutek skurczu lub utworzy zagłębienie; jeżeli ciśnienie w gnieździe formy jest utrzymywane przed zamknięciem wlewu, pomoże to zwiększyć gęstość produktu i wyeliminować naprężenia związane z temperaturą chłodzenia, jednak w pobliżu wlewu powstanie duża koncentracja naprężeń.

Wygląda więc na to, że im większe ciśnienie w formie, tym dłuższy jest czas wytrzymywania, co pomaga zmniejszyć naprężenia skurczowe wywołane przez temperaturę i odwrotnie, zwiększa naprężenia ściskające.

3. Związek między naprężeniem wewnętrznym a jakością produktu

Obecność naprężeń wewnętrznych w produkcie poważnie wpływa na jego właściwości mechaniczne i parametry użytkowe; z powodu występowania i nierównomiernego rozkładu naprężeń wewnętrznych, produkt pęka w trakcie użytkowania. W przypadku stosowania poniżej temperatury zeszklenia często dochodzi do nieregularnych odkształceń lub wypaczeń, co może również spowodować, że powierzchnia produktu stanie się „biała” i zmętniała, a jego właściwości optyczne ulegną pogorszeniu.

Obniżenie temperatury przy bramce i wydłużenie czasu chłodzenia pomoże poprawić nierównomierność naprężeń w produkcie i sprawi, że właściwości mechaniczne produktu staną się jednorodne.

Zarówno w przypadku polimerów krystalicznych, jak i niekrystalicznych, wytrzymałość na rozciąganie jest anizotropowa. W przypadku polimerów niekrystalicznych wytrzymałość na rozciąganie zmienia się w zależności od położenia wlewu. Gdy wlew znajduje się w tym samym kierunku co wypełnienie formy, wytrzymałość na rozciąganie maleje wraz ze wzrostem temperatury stopu; gdy wlew jest prostopadły do ​​kierunku wypełnienia formy, wytrzymałość na rozciąganie rośnie wraz ze wzrostem temperatury stopu.

Wzrost temperatury stopu prowadzi do wzrostu dezorientacji i spadku wytrzymałości na rozciąganie z powodu zmniejszenia orientacji. Orientacja wlewu wpływa na orientację, wpływając na kierunek przepływu. Ponieważ polimery amorficzne są bardziej anizotropowe niż polimery krystaliczne, wytrzymałość na rozciąganie w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu jest większa w przypadku tych pierwszych niż drugich. Wtrysk niskotemperaturowy charakteryzuje się większą anizotropią mechaniczną niż wtrysk wysokotemperaturowy, np. stosunek wytrzymałości w kierunku pionowym do kierunku przepływu wynosi 1.7 przy wysokich temperaturach wtrysku i 2 przy niskich temperaturach wtrysku.

Wydaje się, że wzrost temperatury topnienia, niezależnie od tego, czy chodzi o polimery krystaliczne, czy niekrystaliczne, prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości na rozciąganie, ale poprzez inny mechanizm; pierwszy z nich wynika ze zmniejszonego efektu orientacji.