تبريد غير متوازن

من جدار القالب إلى مركزه يمكن أن يسبب إجهادًا متبقيًا ناجمًا عن الحرارة. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يحدث إجهاد متبقي مستحث حراري غير متماثل إذا كان معدل تبريد السطحين غير متوازن. سيؤدي هذا التبريد غير المتوازن إلى نمط غير متماثل من الشد والضغط عبر الجزء، مما يتسبب في حدوث عزم انحناء يميل إلى التسبب في اعوجاج الجزء. وهذا موضح في الشكل 3 أدناه. وبالتالي، تكون الأجزاء ذات السماكة غير المنتظمة أو المناطق سيئة التبريد عرضة للتبريد غير المتوازن، وبالتالي للإجهادات الحرارية المتبقية. بالنسبة للأجزاء المعقدة بشكل معتدل، فإن توزيع الإجهاد الحراري المتبقي الناجم عن الحرارة يزداد تعقيدًا بسبب سمك الجدار غير المنتظم، وتبريد القالب، وقيود القالب على الانكماش الحر.

الشكل 3. يؤدي الإجهاد الحراري المتبقي غير المتماثل الناجم عن التبريد غير المتوازن عبر سمك الجزء المقولب إلى اعوجاج الجزء

الكثافات المتغيرة المتجمدة في الكثافة

يوضح الشكل أدناه التباين في الكثافات المتجمدة الناتجة عن تاريخ ضغط التعبئة.

ملف درجة الحرارة

يرسم الشكل الأيسر منحنى درجة الحرارة في موقع واحد على الجزء. لغرض التوضيح، ينقسم الجزء إلى ثماني طبقات متساوية عبر سمك الجزء. يوضح المظهر الجانبي درجة الحرارة عند لحظة التصلب (التجميد) لكل طبقة (من t1 إلى t8). لاحظ أن المادة تبدأ في التصلب من الطبقات الخارجية وتتحرك الواجهة المتجمدة إلى الداخل مع مرور الوقت.

تتبع الضغط

يرسم الشكل الأوسط تاريخ ضغط نموذجي يُظهر مستويات الضغط (P1 إلى P8) أثناء تصلب كل طبقة. بشكل عام، يزداد الضغط تدريجيًا أثناء الملء، ويصل إلى الحد الأقصى في مرحلة التعبئة المبكرة، ثم يبدأ الضغط في التضاؤل بسبب التبريد وتجميد البوابة. وبناءً على ذلك، تتصلب المواد في الطبقات الخارجية والطبقات الوسطى عندما يكون مستوى الضغط منخفضًا، بينما تتجمد الطبقات المتوسطة تحت ضغط التعبئة المرتفع.

الحجم المحدد المتجمد في الحجم المحدد

يصور الشكل الأيمن تتبع الحجم المحدد للطبقة 5 على مخطط pvT والأحجام المحددة النهائية المتجمدة لجميع الطبقات، والمحددة بالدوائر الصلبة المرقمة.

الشكل 4. العوامل التي تؤثر على تطور الحجم النوعي "المتجمد"
الانكماش التفاضلي

بالنظر إلى الأحجام المحددة المتجمدة، ستتقلص الطبقات المختلفة بشكل مختلف، وفقًا لمنحنيات pvT التي تحكم سلوك انكماش المادة. من الناحية الافتراضية، إذا كانت كل طبقة منفصلة عن الطبقات الأخرى (كما هو موضح في الشكل 5)، فإن عناصر المادة في الشكل الأيسر أدناه ستتقلص مثل تلك الموجودة في الشكل الأوسط. في هذه الحالة، تميل الطبقات الوسيطة إلى الانكماش أقل من الطبقات الأخرى بسبب انخفاض الحجم النوعي المتجمد في الحجم (أو، بشكل مكافئ، كثافة متجمدة أعلى في الحجم). في الواقع، جميع الطبقات مرتبطة ببعضها البعض. ولذلك، فإن النتيجة النهائية ستكون توزيع انكماش مختلط مع انضغاط الطبقات الوسيطة وتمدد الطبقات الخارجية والوسطى.