熔胶流动引发的残留应力 收缩与翘曲 模具设计

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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
　　

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。

! b( X" H' a% ?残留应力
　　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。
* i; g/ J- @7 ? 熔胶流动引发的残留应力
' |, |% y7 @( [) v: l2 |　　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。
　　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。
8 E0 g! ~8 K8 z# ]8 \% |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：
, f, N5 P# D8 V( P+ EŸ 高熔胶温度。
0 G5 A5 i  {: e' Y. |5 G) r3 yŸ 高模壁温度。
Ÿ 长充填时间（低熔胶速度）。
6 N8 n& f* ]  M, dŸ 降低保压压力。
! l: T6 r. i  ]2 a7 VŸ 短流动路径。
- g8 {/ e1 T/ X3 I7 h
6 G( J) k4 s' N$ E(1)   表示高冷却率、高剪应力或高配向性；
, m/ ]2 ^4 g7 T(2)表示低冷却率、低剪应力或低配向性。