Ekstrudijski stroj

Ali poznate vse dejavnike, ki povzročajo in vplivajo na notranje napetosti v izdelkih, izdelanih z brizganjem?

1. nastanek notranje napetosti
Pri brizganih izdelkih je lokalno napetostno stanje na vsakem mestu drugačno, stopnja deformacije izdelkov pa je odvisna od porazdelitve napetosti. Če se izdelek ohladi, se v primeru temperaturnega gradienta razvije ta vrsta napetosti, zato se ta vrsta napetosti imenuje tudi »napetost pri brizganju«.
Oglejmo si uvod vekstruzijski stroj.

Pri brizganih izdelkih obstajata dve vrsti notranjih napetosti: ena je napetost pri brizganju in druga je temperaturna napetost. Ko talina vstopi v kalup pri nižji temperaturi, se talina blizu stene votline hitro ohladi in strdi, tako da se segmenti molekularne verige "zamrznejo". Zaradi slabe toplotne prevodnosti strjene polimerne plasti nastane velik temperaturni gradient v smeri debeline izdelka. Jedro izdelka se strjuje zelo počasi, tako da se ob zaprtju vrat talina v središču izdelka še ni strdila, stroj za brizganje pa nato ne more kompenzirati krčenja zaradi hlajenja.

Notranje krčenje izdelka je tako v nasprotni smeri od delovanja trde površinske plasti; jedro je v statični napetosti, medtem ko je površinska plast v statični kompresiji.

Ko talina polni kalup in teče, poleg učinka krčenja volumna, ki ga povzroča napetost, obstajajo tudi napetosti, ki jih povzroča učinek raztezanja tekača in izstopne odprtine; prvi učinek povzroča napetosti, povezane s smerjo toka taline, drugi pa zaradi učinka raztezanja izstopne odprtine povzroča napetosti v smeri, pravokotni na tok.

2. Procesni dejavniki, ki vplivajo na stres

(1) Zaradi vpliva napetosti v pogojih hitrega hlajenja bo orientacija povzročila nastanek notranjih napetosti v polimeru. Zaradi visoke viskoznosti polimerne taline se notranje napetosti ne morejo hitro sprostiti, kar vpliva na fizikalne lastnosti in dimenzijsko stabilnost izdelka.

Vpliv različnih parametrov na orientacijske napetosti.

Temperatura taline, visoka temperatura taline, nizka viskoznost, nižja strižna napetost in zmanjšana orientacija; po drugi strani pa bo visoka temperatura taline pospešila sprostitev napetosti in spodbudila sposobnost krepitve neorientacije.

Vendar pa se bo brez spreminjanja tlaka stroja za brizganje povečal tlak v votlini kalupa, močan strižni učinek pa bo povzročil povečanje orientacijske napetosti.

Podaljšanje časa zadrževanja, dokler se šoba ne zapre, bo povzročilo povečanje orientacijske napetosti.

Povečanje tlaka vbrizgavanja ali zadrževalnega tlaka bo povečalo orientacijsko napetost.

Visoka temperatura kalupa zagotavlja počasno ohlajanje izdelka in deluje kot sredstvo za uravnavanje orientacije.

Povečajte debelino izdelka, da zmanjšate orientacijsko napetost, ker se debelostenski izdelki počasi ohlajajo, viskoznost se počasi povečuje in proces sproščanja napetosti traja dolgo, zato je orientacijska napetost majhna.

(2) Vpliv na temperaturni stres

Kot je bilo že omenjeno, mora zaradi temperaturnega gradienta med talino in steno pri polnjenju kalupa zunanja plast taline, ki se najprej strdi, pomagati ustaviti krčenje notranje plasti taline, ki se kasneje strdi, kar povzroči tlačno napetost (krčno napetost) v zunanji plasti in natezno napetost (orientacijsko napetost) v notranji plasti.

Če kalup napolnimo in nato dlje časa držimo pod tlakom, se polimerna talina doda v votlino kalupa, kar poveča tlak v votlini, kar zaradi neenakomernih temperatur spremeni notranje napetosti. Če pa je čas zadrževanja kratek in tlak v votlini nizek, bo izdelek ostal v enakem stanju napetosti kot ob ohlajanju.

Če tlak v votlini kalupa na začetku procesa hlajenja ni zadosten, se bo zunanja plast izdelka zaradi strjevanja skrčila in tvorila vdolbino; ​​če tlak v votlini kalupa v poznejši fazi, ko je izdelek oblikoval hladno trdo plast, ni zadosten, se bo notranja plast izdelka zaradi krčenja ločila ali tvorila votlino; če se tlak v votlini kalupa vzdržuje, preden se vrata zaprejo, bo to pomagalo povečati gostoto izdelka in odpraviti napetost zaradi hlajenja, vendar bo v bližini vrat nastala velika koncentracija napetosti.

Zdi se torej, da večji kot je tlak v kalupu, daljši je čas zadrževanja, kar bo pripomoglo k zmanjšanju napetosti zaradi krčenja, ki jo povzroča temperatura, in obratno povečalo tlačno napetost.

3. Razmerje med notranjimi napetostmi in kakovostjo izdelka

Prisotnost notranjih napetosti v izdelku bo resno vplivala na mehanske lastnosti in delovanje izdelka; zaradi prisotnosti in neenakomerne porazdelitve notranjih napetosti bo izdelek med uporabo razpokal. Pri uporabi pod temperaturo steklastega prehoda pogosto pride do nepravilne deformacije ali upogibanja, kar lahko povzroči tudi, da površina izdelka postane "bela" in motna, optične lastnosti pa se poslabšajo.

Znižanje temperature na vratih in povečanje časa hlajenja bosta pripomogla k izboljšanju neenakomernosti napetosti v izdelku in homogenizaciji mehanskih lastnosti izdelka.

Tako pri kristalnih kot pri nekristalnih polimerih je natezna trdnost anizotropna. Pri nekristalnih polimerih se natezna trdnost spreminja glede na lokacijo odprtine; ko je odprtina v isti smeri kot polnilo kalupa, se natezna trdnost zmanjšuje z naraščanjem temperature taline; ko je odprtina pravokotna na smer polnjenja kalupa, se natezna trdnost povečuje z naraščanjem temperature taline.

Povečanje temperature taline vodi do povečanja neorientiranosti in zmanjšanja natezne trdnosti zaradi zmanjšanja orientacije. Orientacija vrat vpliva na orientacijo tako, da vpliva na smer toka, in ker so amorfni polimeri bolj anizotropni kot kristalinični polimeri, je natezna trdnost v smeri, pravokotni na tok, večja za prve kot za druge. Injiciranje pri nizki temperaturi ima večjo mehansko anizotropijo kot injiciranje pri visoki temperaturi, npr. razmerje med trdnostjo v navpični smeri in smeri toka je 1.7 pri visokih temperaturah injiciranja in 2 pri nizkih temperaturah injiciranja.

Zdi se, da zvišanje temperature taline, bodisi pri kristalnih bodisi pri nekristalnih polimerih, vodi do zmanjšanja natezne trdnosti, vendar z drugačnim mehanizmom; prvo je posledica zmanjšanega učinka zaradi orientacije.