Vytláčací stroj

Poznáte všetky faktory, ktoré vytvárajú a ovplyvňujú vnútorné napätie vo vstrekovaných výrobkoch?

1. vytváranie vnútorného napätia
V prípade vstrekovaných výrobkov je lokálny stav napätia v každom mieste odlišný a stupeň deformácie výrobkov bude určený rozložením napätia. Ak sa výrobok ochladí, ak existuje teplotný gradient, tento druh napätia sa vyvinie, preto sa tento druh napätia nazýva aj „tvarovacie napätie“.
Pozrime sa na úvodextrúzny stroj.

Existujú dva typy vnútorných napätí pre vstrekované výrobky: jedným je lisovacie napätie a druhým je teplotné napätie. Keď tavenina vstupuje do formy pri nižšej teplote, tavenina v blízkosti steny dutiny sa rýchlo ochladzuje a tuhne, takže segmenty molekulárneho reťazca sú „zamrznuté“. V dôsledku nízkej tepelnej vodivosti stuhnutej polymérnej vrstvy sa vytvára veľký teplotný gradient v smere hrúbky výrobku. Jadro výrobku tuhne veľmi pomaly, takže keď je uzáver zatvorený, jednotka taveniny v strede výrobku ešte nestuhla a vstrekovací lis potom nie je schopný kompenzovať zmršťovanie pri chladení.

Vnútorné zmršťovanie produktu je teda v opačnom smere ako pôsobenie tvrdej povrchovej vrstvy; jadro je v statickom napätí, zatiaľ čo povrchová vrstva je v statickom stlačení.

Keď tavenina napĺňa formu a tečie, okrem efektu zmršťovania objemu spôsobeného napätím existujú aj napätia spôsobené rozťažným účinkom žľabu a výstupu z uzáveru; prvý účinok spôsobuje napätia súvisiace so smerom toku taveniny, druhý v dôsledku rozťažného účinku výstupu spôsobí napätia v smere kolmom na tok.

2. Procesné faktory ovplyvňujúce stres

(1) V dôsledku vplyvu napätia v podmienkach rýchleho ochladzovania vedie orientácia k tvorbe vnútorného napätia v polyméri. Vzhľadom na vysokú viskozitu polymérnej taveniny sa vnútorné napätie nedá rýchlo uvoľniť, čo ovplyvňuje fyzikálne vlastnosti a rozmerovú stabilitu produktu.

Vplyv rôznych parametrov na orientačné napätia.

Teplota taveniny, vysoká teplota taveniny, nízka viskozita, nižšie šmykové napätie a znížená orientácia; na druhej strane, vysoká teplota taveniny urýchli uvoľnenie napätia a podporí schopnosť posilniť neorientáciu.

Avšak bez zmeny tlaku vstrekovacieho stroja sa tlak v dutine formy zvýši a silný šmykový účinok povedie k zvýšeniu orientačného napätia.

Predĺženie doby zdržania až do zatvorenia trysky povedie k zvýšeniu orientačného napätia.

Zvýšenie vstrekovacieho tlaku alebo prídržného tlaku zvýši orientačné napätie.

Vysoká teplota formy zabezpečuje pomalé chladnutie produktu a pôsobí ako neorientačný prvok.

Zväčšením hrúbky výrobku sa zníži orientačné napätie, pretože hrubostenné výrobky sa pomaly ochladzujú, viskozita sa zvyšuje pomaly a proces relaxácie napätia trvá dlho, takže orientačné napätie je malé.

(2) Vplyv na teplotné napätie

Ako už bolo spomenuté, v dôsledku teplotného gradientu medzi taveninou a stenou pri plnení formy musí vonkajšia vrstva taveniny, ktorá tuhne ako prvá, pomôcť zastaviť zmršťovanie vnútornej vrstvy taveniny, ktorá tuhne neskôr, čo vedie k tlakovému napätiu (zmršťovaciemu napätiu) vo vonkajšej vrstve a ťahovému napätiu (orientačnému napätiu) vo vnútornej vrstve.

Ak sa forma naplní a potom sa dlhšie drží pod tlakom, polymérna tavenina sa pridá do dutiny formy, čím sa zvýši tlak v dutine, čo zmení vnútorné napätie v dôsledku nerovnomerných teplôt. Ak je však čas držania krátky a tlak v dutine nízky, výrobok zostane v rovnakom stave napätia ako pri ochladení.

Ak tlak v dutine formy nie je na začiatku procesu chladenia dostatočný, vonkajšia vrstva výrobku sa v dôsledku tuhnutia zmrští a vytvorí sa priehlbina; ak tlak v dutine formy nie je dostatočný v neskoršej fáze, keď výrobok vytvorí studenú tvrdú vrstvu, vnútorná vrstva výrobku sa v dôsledku zmršťovania oddelí alebo vytvorí dutinu; ak sa tlak v dutine formy udrží pred zatvorením uzáveru, pomôže to zvýšiť hustotu výrobku a eliminovať napätie spôsobené teplotou chladenia, ale v blízkosti uzáveru sa vytvorí veľká koncentrácia napätia.

Zdá sa teda, že čím vyšší je tlak vo forme, tým dlhší je čas výdrže, čo pomôže znížiť zmršťovacie napätie generované teplotou a naopak zvýšiť tlakové napätie.

3. Vzťah medzi vnútorným napätím a kvalitou produktu

Existencia vnútorného napätia vo výrobku vážne ovplyvní mechanické vlastnosti a výkon výrobku; v dôsledku existencie a nerovnomerného rozloženia vnútorného napätia výrobok počas používania praská. Pri použití pod teplotou skleného prechodu často dochádza k nerovnomernej deformácii alebo deformácii, čo môže tiež spôsobiť, že povrch výrobku sa stane „bielym“ a zakaleným a optické vlastnosti sa zhoršia.

Zníženie teploty na vtoku a predĺženie času chladenia pomôže zlepšiť nerovnomernosť napätia v produkte a zhomogenizovať mechanické vlastnosti produktu.

Pre kryštalické aj nekryštalické polyméry je pevnosť v ťahu anizotropná. Pre nekryštalické polyméry sa pevnosť v ťahu mení v závislosti od umiestnenia vtoku; keď je vtok v rovnakom smere ako výplň formy, pevnosť v ťahu sa so zvyšujúcou sa teplotou taveniny znižuje; keď je vtok kolmý na smer výplne formy, pevnosť v ťahu sa so zvyšujúcou sa teplotou taveniny zvyšuje.

Zvýšenie teploty taveniny vedie k zvýšeniu neorientácie a zníženiu pevnosti v ťahu v dôsledku zníženia orientácie. Orientácia uzáveru ovplyvňuje orientáciu tým, že ovplyvňuje smer prúdenia, a pretože amorfné polyméry sú anizotropnejšie ako kryštalické polyméry, pevnosť v ťahu v smere kolmom na prúdenie je pre prvé väčšia ako pre druhé. Vstrekovanie pri nízkej teplote má väčšiu mechanickú anizotropiu ako vstrekovanie pri vysokej teplote, napr. pomer pevnosti vo vertikálnom smere k smeru prúdenia je 1.7 pri vysokých teplotách vstrekovania a 2 pri nízkych teplotách vstrekovania.

Zdá sa, že zvýšenie teploty taveniny, či už v prípade kryštalických alebo nekryštalických polymérov, vedie k zníženiu pevnosti v ťahu, ale iným mechanizmom; prvý je spôsobený zníženým účinkom orientácie.