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注塑知識
2022/8/26 14:08:22

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材料內(nèi)應(yīng)力的成因與消除方法

發(fā)布日期：2022-08-26 瀏覽次數(shù)：3733

內(nèi)應(yīng)力屬于應(yīng)力的一種，只不過它不是由外部負載產(chǎn)生的，而是物體本身具有的，它是由于物體成型過程中分子鏈取向及內(nèi)部各局部發(fā)生不均勻的塑性變形而產(chǎn)生的。和應(yīng)力一樣，內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致材料形變，長期內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致產(chǎn)品蠕變。內(nèi)應(yīng)力過大時，輕則表現(xiàn)為產(chǎn)品尺寸發(fā)生變化，產(chǎn)品翹曲變形；重則使用一段時間后產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋并斷裂。

影響內(nèi)應(yīng)力大小的因素

塑料內(nèi)應(yīng)力是在塑料熔融加工過程中，由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而響而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力影響，因而影響內(nèi)應(yīng)力大小的因素有：

1、分子鏈結(jié)構(gòu)

分子鏈剛性越大（比如帶苯環(huán)），熔體粘度越高，越容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；分子鏈基團極性越大，越難消除內(nèi)應(yīng)力。幾種常見聚合物的內(nèi)應(yīng)力大?。篜PO>PSU>PC>ABS>PA6>PP>HDPE。

2、設(shè)計因素：

◆產(chǎn)品厚度不均，尖角位應(yīng)力集中

◆內(nèi)置金屬鑲件，模具設(shè)計流道分布不均

◆澆口位置及大小

3、成型因素：

◆模具溫度低

◆高壓成型，過保壓

◆高速射出，高剪切

◆冷卻不均，頂出不平衡

內(nèi)應(yīng)力水平檢測

材料所受內(nèi)應(yīng)力和外部施加的應(yīng)力最大區(qū)別在于看不見、摸不著。就像埋伏在產(chǎn)品里的定時炸彈，因此了解產(chǎn)品的應(yīng)力水平對于采取什么措施至關(guān)重要。常見的材料內(nèi)應(yīng)力水平檢測手段有：

1、化學(xué)溶劑檢測

測試原材料基材：利用特定溶劑對塑料的相容性，將材料浸泡于溶劑中，溶劑滲透進產(chǎn)品內(nèi)部后會降低材料分子鏈間的結(jié)合力，以產(chǎn)品開裂的時間衡量產(chǎn)品的應(yīng)力水平。

2、偏光照射

用偏振光照射塑料制件，視彩色光帶多寡，剖析內(nèi)應(yīng)力的強弱。該方法只能適用于透明光學(xué)材料，非接觸式測試對樣品沒有任何影響。（顏色越深表示應(yīng)力越大，該方法不能定量，通常用于對比。）

3、冷熱沖擊

將塑料件重復(fù)受冷受熱，依據(jù)裂紋呈現(xiàn)的時間來評定內(nèi)應(yīng)力的大小。它適用于各類塑料成形件。溫度驟變法所要的裝備簡單，但是測驗時間較長，也是一種破壞性試驗，測試樣品不能繼續(xù)應(yīng)用。

4、模流分析

借助模流分析軟件，分析出速度/壓力切換時的壓力分布情況，壓力梯度越高的，表示潛在應(yīng)力水平越大。

內(nèi)應(yīng)力的消除

和金屬類似，塑料制品也可以像金屬一樣通過成型后的“退火”工序消除部分應(yīng)力，這只是在設(shè)計工藝等各方面不能滿足的情況下的亡羊補牢式的措施，不建議作為常規(guī)方法。這種方法有諸多限制：

1、對于玻纖填充材料，不能很好的消除；

2、測試表明，成型后加熱過程中由于材料的強度下降，以及材料的耐化學(xué)性能下降，為避免失效需要控制退火的時間；

3、長時間加熱退火會顯著增加最終產(chǎn)品的成本；

4、退火過程中升溫和降溫保證平穩(wěn)，避免急冷急熱造成熱沖擊。

基材	溫度℃	時間min
PC	120~130	30
PC/ABS	90~110	60
ABS	80	60
PPO	90~110	60
PBT	HDT（1.8Mpa）-30	30

各種材料退火的建議參數(shù)（注：材料為3mm厚度，越厚需要的時間越長）

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