سبب في مشاكل الانكماش والاعوجاج

الإجهاد المتبقي عبارة عن إجهاد ناجم عن عملية معالجة، متجمد في جزء مصبوب. يمكن أن يكون إما ناجمًا عن التدفق أو ناجمًا عن الحرارة. تؤثر الإجهادات المتبقية على الجزء بشكل مشابه للإجهادات المطبقة خارجيًا. إذا كانت قوية بما فيه الكفاية للتغلب على السلامة الهيكلية للجزء، فسوف يتشوه الجزء عند الطرد، أو يتشقق لاحقًا عند تطبيق حمل الخدمة الخارجية. الإجهادات المتبقية هي السبب الرئيسي في انكماش الجزء واعوجاجه. ستساعد ظروف العملية وعناصر التصميم التي تقلل من إجهاد القص أثناء ملء التجويف على تقليل الإجهاد المتبقي الناجم عن التدفق. وبالمثل، فإن تلك التي تعزز التعبئة الكافية والتبريد المنتظم للقالب ستقلل من الإجهاد المتبقي الناجم عن الحرارة. وبالنسبة للمواد المملوءة بالألياف، فإن ظروف المعالجة التي تعزز الخواص الميكانيكية الموحدة ستقلل من الإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة. مورد القوالب الصينية

الإجهاد المتبقي الناجم عن التدفق

تميل جزيئات البوليمر طويلة السلسلة غير المجهدة إلى التوافق مع حالة التوازن العشوائي اللولبي عند درجات حرارة أعلى من درجة حرارة الذوبان (أي في حالة الذوبان). أثناء المعالجة، تتوجه الجزيئات في اتجاه التدفق، حيث يتم قص البوليمر واستطالته. إذا حدث التصلب قبل أن تسترخي جزيئات البوليمر تمامًا إلى حالة التوازن، فإن الاتجاه الجزيئي يكون محبوسًا داخل
الجزء المقولب. وغالباً ما يشار إلى هذا النوع من حالة الإجهاد المتجمد في الحالة المجهدة بالإجهاد المتبقي الناجم عن التدفق. وبسبب الاتجاه الجزيئي الممدد في اتجاه التدفق، فإنه يؤدي إلى انكماش متباين الخواص وغير منتظم وخصائص ميكانيكية في الاتجاهات الموازية والعمودية على اتجاه التدفق.

اتجاه جزيئي متجمد في الجزيئي

بسبب مزيج من إجهاد القص المرتفع ومعدل التبريد المرتفع المجاور لجدار القالب، توجد طبقة عالية التوجيه متجمدة مباشرةً أسفل سطح الجزء. وهذا موضح في الشكل 1. قد يسمح التعريض اللاحق لجزء ذي إجهادات تدفق متبقية عالية (أو اتجاه متجمد) إلى درجة حرارة عالية بتخفيف بعض الضغوط. ويؤدي ذلك عادةً إلى انكماش الجزء واعوجاجه. نظرًا للتأثير العازل الحراري للطبقات المتجمدة، فإن ذوبان البوليمر في القلب الساخن قادر على الاسترخاء بدرجة أعلى، مما يؤدي إلى منطقة اتجاه جزيئي منخفض. مورد القوالب الصينية

الشكل 1. تطور إجهادات التدفق المتبقية بسبب الاتجاه الجزيئي المتجمد أثناء مرحلتي الملء والتعبئة.
(1) منطقة التبريد والقص والتوجيه العالية (2) منطقة التبريد والقص والتوجيه المنخفضة

الحد من الإجهاد المتبقي الناجم عن التدفق

ستقلل ظروف المعالجة التي تقلل من إجهاد القص في الذوبان من مستوى الإجهاد المتبقي الناجم عن التدفق. وبصفة عامة، يكون الإجهاد المتبقي الناتج عن التدفق أصغر من الإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة برتبة واحدة من حيث الحجم. مورد القوالب الصينية

• درجة حرارة ذوبان أعلى
• درجة حرارة أعلى لجدار العفن
• وقت تعبئة أطول (سرعة ذوبان أقل)
• انخفاض ضغط التعبئة
• مسار تدفق أقصر.

 الإجهاد المتبقي الناجم عن الحرارة

يحدث الإجهاد المتبقي الناتج عن الحرارة للأسباب التالية:

• تنكمش المادة مع انخفاض درجة الحرارة من إعدادات المعالجة إلى الظروف المحيطة التي يتم الوصول إليها عند اكتمال العملية.
• تواجه عناصر المادة تواريخ حرارية ميكانيكية مختلفة (على سبيل المثال، معدلات تبريد وضغوط تعبئة مختلفة) حيث تتصلب المادة من جدار القالب إلى المركز.
• ينتج عن تغير الضغط ودرجة الحرارة والتوجه الجزيئي والألياف تغير الكثافة والخصائص الميكانيكية.
• تمنع بعض قيود القوالب المعينة الجزء المقولب من الانكماش في الاتجاهات المستوية.

مثال على التبريد الحر

يمكن توضيح انكماش المواد أثناء قولبة الحقن بشكل ملائم من خلال مثال التبريد الحر، حيث يتم فجأة وضع جزء من درجة حرارة موحدة بين جدران القالب الباردة. أثناء مراحل التبريد المبكرة، عندما تبرد الطبقات السطحية الخارجية وتبدأ في الانكماش، يكون الجزء الأكبر من البوليمر في القلب الساخن لا يزال منصهرًا وحُرًا في الانكماش. ومع ذلك، عندما يبرد اللب الداخلي، يكون الانكماش الحراري المحلي مقيدًا بالطبقات الخارجية الصلبة بالفعل. وينتج عن ذلك حالة نموذجية لتوزيع الإجهاد مع وجود توتر في اللب متوازنًا مع انضغاط الطبقات الخارجية، كما هو موضح في الشكل 2 أدناه.

الشكل 2. تطور الإجهاد الحراري المتبقي في جزء "التبريد الحر" بسبب الاختلافات في التبريد عبر الجزء المقولب واستجابة المادة لتاريخ درجة الحرارة.