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内应力的产生和类型
文章出处:精久机械     人气:855     发表时间:2017-07-04
    注射成型制品产生内应力的原因有两个,首先是由于塑料大分子在成型过程中形成不平衡构象,成型后耗能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象所产生的。此外,当外力使制品产生强迫高弹变形时,也会产生内应力。根据产生内应力的原因不同,注射成型制品中可能存在以下四种形式的内应力 ,即取向应力、温度应力、收缩应力和脱模应力。

  1)取向应力  当处于熔融状态下的塑料被注入模具时,注射压力使聚合物大分子链伸展、形变,沿流动方向发生取向。由于模具温度较低,熔体很快冷却下来,使取向的大分子链来不及恢复到自然状态(即解取向),就被冻结在模具内而形成了内应力。取向应力对制品的力学性能和尺寸稳定性都有影响。

  注射成型工艺参数对取向应力的影响。熔体温度对取向应力影响最大,提高熔体温度有助于降低熔体粘度,从而使得剪切应力和取向程度降低;提高模具温度,冷却速率慢,有利于在分子解取向,会使取向应力减小;延长注射和保压时间,取向应力增大,直至浇口“冻结”而终止。

  2)温度应力  它是因温差引起制品冷却时收缩不均匀而产生的。当熔体进入温度较低的模具型腔时,靠近型腔壁的熔体迅速冷却而固化,于是分子链被冻结。由于凝固的聚合物层导热性很差,阻碍制品内部继续冷却,以至于当浇口冻结时,制品中心部分的熔体还有未凝固的部分,而这时注射机已无法进行补料,结果在内部因收缩产生拉伸应力,在制品表层则产生压缩应力。

  制品厚度不均或制品带有金属嵌件都易产生取向应力和温度应力,所以嵌件和浇口应设置在制品壁较厚处。

  3)收缩应力  注射成型过程中,塑料分子本身的平衡状态受到破坏,并形成不平衡体积时的应力,如结晶性塑料的晶区界面产生的内应力,或结晶速度不同、收缩不一致产生的应力等。聚合物的结晶区与结晶度都是由高分子材料的特性所决定的,所以这种内应力较难克服。

  4)脱模应力  与脱模时制品的变形有关的应力。模具设计不合理、脱模操作不当、模具温度控制不当等都会使制品脱模时变形而产生内应力。

  四种应力中取向应力和温度应力对制品的物理性能影响最大。而收缩应力是最难消除的应力,脱模应力虽不能彻底消除,但可通过调整使其降到最低。


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