塑料内应力是如何形成的?

2020年04月18日

塑料内应力是如何形成的?

1、内应力产生 在注塑制品中,各处局部应力状态是不同的,制品变形程度将决定于应力分布。如果制品在冷却时。存在温度梯度,则这类应力会发展,所以这类应力又称为“成型应力”。 注塑制品的内应力包两种:一种是注塑制品成型应力,另一种是温度应力。当熔体进入温度较低的模具时,靠近模腔壁的熔体讯速地冷却而固化,于是分子链段被“冻结”。由于凝固的聚合物层,导热性很差,在制品厚度方向上产生较大的温度梯度。制品中心部位凝固相当缓慢,以致于当浇口封闭时,制品中心的熔体单元还未凝固,这时注塑机又无法对冷却收缩进行补料。 这样制品内部收缩作用与硬皮层作用方向是相反的;中心部处于静态拉伸而表层则处于静态压缩。 在熔体向模内填充流动时,除了有体积收缩效应引起的应力外。还有因流道,浇口出口的膨胀效应而引起的应力;前一种效应引起的应力与熔体流动方向有关,后者由于出口膨胀效应将引起在垂直于流动方向应力作用。

2、影响应力的工艺因素

(1)液态物在模具速冷影响下,取向会导致聚合物内应力的形成。由于聚合物熔体的粘度高,组织粘连内应力不能很快松驰,影响制品的物理性能和尺寸稳定性。 以下参数对取向应力的影响

a.熔体温度,熔体温度高,粘度低,剪切应力降低取向度减小;另一方面由于熔体温度高会使应力松驰加快,促使解取向能力加强。 可是在不改变注塑机压力的情况下,模腔压力会增大,强剪切作用又导致取向应力的提高。

b.在喷嘴封闭以前,延长保压时间,会导致取向应力增加。

c.提高注射压力或保压压力,会增大取向应力,

d.模具温度高可保证制品缓慢冷却,起到解取向作用。

e。增加制品厚度使取向应力降低,因为厚壁制品冷却时慢,粘度提高慢,应力松驰过程的时间长,所以取向应力小。

(2)对温度应力的影响 如上所述由于在充模时熔体和型壁之间温度梯度很大,先凝固的外层熔体要助止后凝固的内层熔体的收缩,结果在外层产生压应力(收缩应力),内层产生拉应力(取向应力)。 如果充模后又在保压压力的作用下持续较长时间,聚合物熔体又补入模腔中,使模腔压力提高,此压力会改变由于温度不均而产生的内应力。但在保压时间短,模腔压力又较低的情况下,制品内部仍会保持原来冷却时的应力状态。

  如果在制品冷却初期模腔压力不足时,制品的外层会因凝固收缩而形成凹陷;如果在制品已形成冷硬层的后期模腔压力不足时,制品的内层会因收缩而分离,或形成空穴;如果在浇口封闭前维持模腔压力,有利于提高制品密度,消除冷却温度应力,但是在浇口附近会产生较大的应力集中。 由此看来热塑性聚合物在成型时,模内压力越大保压时间越长,有助于温度所产生的收缩应力的减小反之会使压缩应力增大。

3、内应力与制品质量的关系 制品中内应力的存在会严重影响制品的力学性质和使用性能;由于制品内应力的存在和分布不均,制品在使用过程中会发生裂纹。在玻璃化温度以下使用时,常发生不规则的变形或翘曲,还会引起制品表面“泛白”,浑浊,光学性质变坏。 设法降低浇口处温度,增加缓冷时间,有利于改善制品的应力不均,使制品的机械性能均一。

  不管对结晶型聚合物还是非结晶型聚合物,拉伸强度都表现出各向异向的特点。对非结晶型聚合物拉伸强度会因浇口的们置而异;当浇口与充模方向一致时,拉伸强度随熔体温度提高而降低;当浇口与充模方向垂直时,拉伸强度随熔体温度的提高而增加。

  由于熔体温度提高导致解取向作用加强,而取向作用减弱使拉伸强度降低。

  浇口的方位会通过影响料流的方向来影响取向,又由于非结晶型聚合物比结晶型聚合物的各向异性表现的强烈,所以在垂直于流动方向上的拉伸强度前者比后者大。 低温注射比高温注射有更大的力学各向异性,如注射温度高时,垂直方向与流动方向的强度比为1.7,注射温度低时为2 。

  熔体温度的提高,不论对结晶型聚合物还是非结晶型聚合物都会导致拉伸强度的降低,但机理却不一样;前者是由于通过取向作用降低的影响。

来源:上海东泰机电设备工程有限公司
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