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
) Q/ B( ^8 o6 d3 O2 A' \ 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。 * V k/ [' p/ k; U! s* a9 W
残留应力 . m% [9 Z7 E6 H* U# o( J
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。: ?! K4 `* Q! D% ?5 Z
熔胶流动引发的残留应力
! p3 @7 V: M, [4 Z* u2 I 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。 ( C: n' ^& q' D
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; `0 m# K& w/ q a+ q- N0 O( z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:
; r- K3 Y% a& PŸ 高熔胶温度。 v9 h+ B/ p: V$ }3 ^
Ÿ 高模壁温度。* P+ j9 h# F% p
Ÿ 长充填时间(低熔胶速度)。
% }; x/ x3 M/ d; A) p- r% Q' G& gŸ 降低保压压力。& Z5 C1 g# s& u
Ÿ 短流动路径。 V" U; O9 ?: F4 ~. Z, R
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(1) 表示高冷却率、高剪应力或高配向性;
8 _3 p8 A' X: ?7 \0 N; ^(2)表示低冷却率、低剪应力或低配向性。 |