تحليل الضغوط المتبقية في المنتجات المصنوعة من صب الحقن

توليد الإجهاد الداخلي في المنتجات المصنوعة من قولبة الحقن

في المنتجات المصنوعة من القولبة بالحقن ، تختلف حالة الإجهاد المحلية في أجزاء مختلفة ، وستعتمد درجة تشوه المنتج على توزيع الإجهاد. إذا كان هناك انحراف في درجة الحرارة أثناء التبريد ، فسيحدث هذا النوع من الإجهاد ، لذلك يسمى هذا النوع من الإجهاد أيضًا "تشكيل الإجهاد".

يشمل الضغط الداخلي للمنتجات المصنوعة من قولبة الحقن نوعين: الأول هو تشكيل الإجهاد ، والآخر هو الإجهاد الحراري.

عندما يدخل الذوبان إلى قالب أكثر برودة ، فإن الذوبان بالقرب من جدار تجويف القالب يصلب بسرعة ويجمد جزء السلسلة الجزيئية. بسبب ضعف الموصلية الحرارية لطبقة البوليمر المتصلبة ، يتم تشكيل درجة حرارة أكبر في اتجاه سمك المنتج. يتجمد مركز المنتج ببطء شديد ، بحيث عندما يتم إغلاق البوابة ، لم يتم تقوية وحدة الذوبان في مركز المنتج ، ولا يمكن لآلة التشكيل بالحقن تجديد انكماش التبريد. وبالتالي ، فإن الانكماش الداخلي للمنتج المصبوب بالحقن معاكس لتأثير الجلد الصلب ؛ في حين أن المركز في تمدد ثابت ، يكون السطح في ضغط ثابت.

بالإضافة إلى الإجهاد الناجم عن تأثير تقلص الحجم أثناء ملء وتدفق الذوبان ، هناك أيضًا إجهاد ناتج عن تأثير التوسع لمخرج العداء والبوابة. يسبب التأثير السابق الإجهاد المرتبط باتجاه تدفق الذوبان ، في حين أن الأخير يسبب الإجهاد العمودي على اتجاه التدفق بسبب تمدد المخرج.

عوامل المعالجة التي تؤثر على إجهاد التوجه في المنتجات المصنوعة من قولبة الحقن

في حالة التبريد السريع ، يمكن أن يتسبب تأثير إجهاد الاتجاه في تكوين الإجهاد الداخلي في البوليمرات. بسبب اللزوجة العالية لذوبان البوليمر ، لا يمكن للإجهاد الداخلي الاسترخاء بسرعة ، مما يؤثر على الخصائص الفيزيائية واستقرار حجم المنتج.

تأثير مختلف المعايير على إجهاد التوجه

• درجة حرارة الذوبان: تؤدي درجة حرارة الذوبان العالية إلى انخفاض اللزوجة ، وتقل درجة الاتجاه مع انخفاض إجهاد القص. من ناحية أخرى ، يمكن لدرجة حرارة الذوبان العالية أن تجعل استرخاء الإجهاد أسرع ، وتعزز القدرة على استرخاء الاتجاه. ومع ذلك ، في حالة عدم تغير ضغط ماكينة التشكيل بالحقن ، سيزداد ضغط التجويف ، وستتسبب قوة القص القوية في زيادة إجهاد التوجيه.

• سيؤدي تأخير وقت الضغط قبل إغلاق الفوهة إلى زيادة إجهاد التوجيه.
  

• زيادة ضغط الحقن أو الضغط على الضغط سيزيد من إجهاد التوجيه.
  

• يمكن لدرجة حرارة العفن العالية ضمان التبريد البطئ للمنتج المصبوب بالحقن ، ولعب دور في الاسترخاء من إجهاد التوجه.
  

• زيادة سمك المنتج لتقليل إجهاد الاتجاه ، لأن المنتج ذو الجدران السميكة يبرد ببطء ، وتزداد اللزوجة ببطء ، وعملية استرخاء الإجهاد طويلة ، لذلك فإن إجهاد التوجيه صغير.
  

التأثير على الإجهاد الحراري

كما هو مذكور أعلاه ، بسبب التدرج الكبير في درجة الحرارة بين الذوبان وجدار القالب أثناء الملء ، فإن الطبقة الخارجية لكتل الذوبان الصلبة تقلص الطبقة الداخلية ، مما يؤدي إلى ضغط الضغط (إجهاد الانكماش) على الطبقة الخارجية وإجهاد الشد (إجهاد التوجه) على الطبقة الداخلية.

إذا تم الاحتفاظ بضغط تجويف القالب لفترة طويلة بعد الملء ، فإن ذوبان البوليمر سيعيد تجديد تجويف القالب ، مما سيزيد من ضغط تجويف القالب ويغير الإجهاد الداخلي الناجم عن تفاوت درجة الحرارة. ولكن في حالة فترة الانتظار القصيرة وضغط التجويف المنخفض ، فإن الضغط الداخلي للمنتج المصبوب بالحقن سيظل كما هو أثناء التبريد.

إذا كان ضغط تجويف القالب غير كافٍ أثناء التبريد الأولي للمنتج ، فإن الطبقة الخارجية للمنتج ستشكل انخفاضات بسبب التصلب والانكماش ، بينما إذا كان ضغط تجويف القالب غير كافٍ بعد تشكيل الطبقة الباردة والصلبة للمنتج ، ستنفصل الطبقة الداخلية للمنتج بسبب الانكماش ، أو تشكل فراغات. إذا تم الحفاظ على ضغط تجويف القالب قبل إغلاق البوابة ، فمن المفيد تحسين كثافة المنتج ، والقضاء على إجهاد درجة حرارة التبريد ، لكنه سيؤدي إلى تركيز ضغط أكبر بالقرب من البوابة.

لذلك ، كلما ارتفع ضغط تجويف القالب وأطول وقت الإمساك ، كلما كان من المفيد تقليل ضغط الانكماش الناتج عن درجة الحرارة ، وبالعكس ، سيزيد من ضغط الضغط.

العلاقة بين التوتر الداخلي وجودة المنتجات المصنوعة من قولبة الحقن

سيؤثر وجود إجهاد داخلي في المنتج بشكل خطير على الخواص الميكانيكية وأداء المنتج المصبوب بالحقن ؛ بسبب التوزيع غير المتكافئ للإجهاد الداخلي في المنتج ، ستحدث تشققات أثناء الاستخدام. عند استخدامها تحت درجة حرارة التحول الزجاجي ، قد يحدث تشوه أو انفتال غير منتظم ، وقد يصبح سطح المنتج "أبيض" ، غائمًا ، وقد تتراجع الخصائص البصرية.

الجهود المبذولة لتقليل درجة الحرارة عند البوابة وزيادة وقت التبريد مفيدة لتحسين الضغط غير المتكافئ للمنتج ، مما يجعل الخواص الميكانيكية لزي المنتج.

سواء بالنسبة للبوليمر البلوري أو غير المتبلور ، فإن قوة الشد تظهر خصائص متباين الخواص. تختلف قوة الشد للبوليمر غير المتبلور حسب موضع البوابة ؛ عندما تتماشى البوابة مع اتجاه الملء ، تقل قوة الشد مع زيادة درجة حرارة الذوبان ؛ عندما تكون البوابة متعامدة على اتجاه الملء ، تزداد قوة الشد مع زيادة درجة حرارة الذوبان.

بما أن الزيادة في درجة حرارة الذوبان تقوي استرخاء إجهاد الاتجاه وإضعاف إجهاد الاتجاه يقلل من قوة الشد ، يمكن أن يتأثر الاتجاه باتجاه البوابة من خلال اتجاه التدفق ، وبما أن تباين البوليميرات غير المتبلورة أكثر أهمية من البوليميرات البلورية ، قوة الشد في الاتجاه العمودي على التدفق أكبر للبوليمر غير المتبلور من البوليميرات البلورية. قولبة الحقن منخفضة الحرارة لديها تباين ميكانيكي أكبر من قولبة الحقن عالية الحرارة. عندما تكون درجة حرارة الحقن مرتفعة ، تكون نسبة قوة الاتجاه العمودي إلى اتجاه التدفق هو .. ، بينما عندما تكون درجة حرارة الحقن منخفضة ، تكون النسبة 2.

وبالتالي ، فإن الزيادة في درجة حرارة الذوبان ستؤدي إلى انخفاض في قوة الشد لكل من البوليمر البلوري وغير المتبلور ، ولكن الآليات مختلفة. الأول يرجع إلى آثار الاتجاه ، مما يقلل من قوة الشد.