الفصل 26-1، الانكماش والالتواء

لماذا تحدث؟

الانكماش متأصل في عملية القولبة بالحقن. يحدث الانكماش لأن
تختلف كثافة البوليمر من درجة حرارة المعالجة إلى درجة الحرارة المحيطة
(انظر مخطط الحجم المحدد (pvT)). أثناء قولبة الحقن، يخلق التباين في الانكماش على الصعيد العالمي ومن خلال المقطع العرضي للجزء ضغوطًا داخلية. هذه ما يسمى بالإجهادات المتبقية (انظر الإجهاد المتبقي) تعمل على جزء مع تأثيرات مشابهة للإجهادات المطبقة خارجياً. إذا كانت الضغوط المتبقية الناتجة أثناء التشكيل عالية
بما يكفي للتغلب على السلامة الهيكلية للجزء، فسوف ينحرف الجزء عند الطرد
من القالب أو التشقق مع حمل الخدمة الخارجية.

الانكماش

يمكن أن يصل انكماش الأجزاء البلاستيكية المقولبة إلى 20 في المائة من حيث الحجم، عند قياسه عند درجة حرارة المعالجة ودرجة الحرارة المحيطة. والمواد البلورية وشبه البلورية معرضة بشكل خاص للانكماش الحراري؛ وتميل المواد غير المتبلورة إلى الانكماش بدرجة أقل. عندما يتم تبريد المواد البلورية إلى ما دون درجة حرارة انتقالها، ترتب الجزيئات نفسها بطريقة أكثر تنظيمًا، مكونةً نواتج بلورية. من ناحية أخرى، لا تتغير البنية المجهرية للمواد غير المتبلورة مع تغير الطور. ويؤدي هذا الاختلاف إلى أن المواد البلورية وشبه البلورية يكون لها فرق أكبر في الحجم النوعي () بين طور الذوبان والطور الصلب (البلوري). وهذا موضح في الشكل 1 أدناه. نود أن نشير إلى أن معدل التبريد يؤثر أيضًا على سلوك التبريد السريع pvT للمواد البلورية وشبه البلورية.

الشكل 1. منحنيات pvT للبوليمرات غير المتبلورة والبلورية وتباين الحجم النوعي بين حالة المعالجة (النقطة A) والحالة عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي (النقطة B). لاحظ أن الحجم النوعي يتناقص مع زيادة الضغط.

أسباب انكماش الجزء الزائد

يمكن أن يحدث الانكماش الزائد، الذي يتجاوز المستوى المقبول، بسبب العوامل التالية. يتم رسم علاقة الانكماش بالعديد من معاملات المعالجة وسُمك الجزء بشكل تخطيطي في الشكل 2.

- ضغط الحقن المنخفض
- وقت احتجاز العبوة القصير أو وقت التبريد
- درجة حرارة ذوبان عالية
- ارتفاع درجة حرارة القالب العالية
- ضغط احتجاز منخفض.

المشاكل الناجمة عن انكماش الأجزاء

يؤدي الانكماش الحجمي غير المعوض إلى ظهور علامات الغرق أو الفراغات في الجزء الداخلي للقالب. يعد التحكم في انكماش القِطع مهمًا في تصميمات القِطع والقوالب والمعالجة، خاصةً في التطبيقات التي تتطلب تفاوتات ضيقة. يمكن تقليل أو التخلص من الانكماش الذي يؤدي إلى علامات الغرق أو الفراغات عن طريق تعبئة التجويف بعد الملء. أيضًا، يجب أن يأخذ تصميم القالب الانكماش في الاعتبار من أجل التوافق مع أبعاد الجزء. يوفر انكماش الجزء المتوقع بواسطة C-MOLD دليلاً إرشاديًا مفيدًا لتصميم القالب المناسب.