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熔胶流动引发的残留应力 收缩与翘曲 模具设计

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发表于 2010-10-20 09:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
塑料射出成形先天上就会发生收缩,因为从制程温度降到室温,会造成聚合物的密度变化,造成收缩。整个塑件和剖面的收缩差异会造成内部残留应力,其效应与外力完全相同。在射出成形时假如残留应力高于塑件结构的强度,塑件就会于脱模后翘曲,或是受外力而产生
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塑料射出成形先天上就会发生收缩,因为从制程温度降到室温,会造成聚合物的密度变化,造成收缩。整个塑件和剖面的收缩差异会造成内部残留应力,其效应与外力完全相同。在射出成形时假如残留应力高于塑件结构的强度,塑件就会于脱模后翘曲,或是受外力而产生破裂。


9 q4 f/ F: p/ ]& _5 \' S! i% P4 K$ s残留应力
8 |8 }9 C6 {6 j1 ~  残留应力(residual stress)是塑件成形时,熔胶流动所引发(flow-induced)或者热效应所引发(thermal-induced),而且冻结在塑件内的应力。假如残留应力高过于塑件的结构强度,塑件可能在射出时翘曲,或者稍后承受负荷而破裂。残留应力是塑件收缩和翘曲的主因,可以减低充填模穴造成之剪应力的良好成形条件与设计,可以降低熔胶流动所引发的残留应力。同样地,充足的保压和均匀的冷却可以降低热效应引发的残留应力。对于添加纤维的材料而言,提升均匀机械性质的成形条件可以降低热效应所引发的残留应力。
3 d. Q3 o) V& o. h3 h! T 熔胶流动引发的残留应力
% U# ^% M: Z- I( L& x4 x  在无应力下,长链高分子聚合物处在高于熔点温度呈现任意卷曲的平衡状态。于成形程中,高分子被剪切与拉伸,分子链沿着流动方向配向。假如分子链在完全松弛平衡之前就凝固,分子链配向性就冻结在塑件内,这种应力冻结状态称为流动引发的残留应力,其于流动方向和垂直于流动方向会造成不均匀的机械性质和收缩。一般而言,流动引发的残留应力比热效应引发的残留应力小一个次方。 , W# H! Y% C7 ]$ I1 N
  塑件在接近模壁部份因为承受高剪应力和高冷却速率的交互作用,其表面的高配向性会立即冻结,如图7-1所示。假如将此塑件存放于高温环境下,塑件将会释放部份应力,导致.的收缩与翘曲。凝固层的隔热效应使聚合物中心层维持较高温度,能够释放较多应力,所以中心层分子链具有较低的配向性。 ; ]; n! O0 @5 x
可以降低熔胶剪应力的成形条件也会降低因流动引发的残留应力,包括有:
; R8 f+ I9 u9 m1 o; {8 I. m# YŸ 高熔胶温度。
8 g0 o' ?! O& ~  {Ÿ 高模壁温度。- z; Q, l8 C  K, O' g* ~* C" Q( ~7 P
Ÿ 长充填时间(低熔胶速度)。
5 D& |* F) a, NŸ 降低保压压力。( _7 h& @$ F* [" g- v+ H
Ÿ 短流动路径。& K( F8 B7 Z1 J) S
% }# i7 T% D" W1 a0 `2 m+ r, K
(1)   表示高冷却率、高剪应力或高配向性;
" H: @8 I" u  S8 r(2)表示低冷却率、低剪应力或低配向性。
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