Kapitel 25-3, Restspænding, sprøjtestøbning i porcelæn

FIGUR 5. Der opstår variable restspændinger, og emnet deformeres, når lag med forskellig indfrosset specifik volumen interagerer med hinanden.

Procesinduceret vs. restspænding i hulrummet

Procesinducerede restspændingsdata er meget mere nyttige end restspændingsdata i hulrummet til simulering af støbning. Her følger definitioner af de to begreber sammen med et eksempel, der illustrerer forskellen mellem dem.

Procesinduceret restspænding

Efter udstødning af emnet frigøres begrænsningerne fra formhulrummet, og emnet kan frit krympe og deformeres. Når den har indstillet sig på en ligevægtstilstand, kaldes den resterende spænding inde i emnet for procesinduceret restspænding eller blot restspænding. Procesinduceret restspænding kan være flowinduceret eller termisk induceret, hvor sidstnævnte er den dominerende komponent.

Restspænding i hulrummet

Mens emnet stadig er begrænset i formhulrummet, kaldes den indre spænding, der akkumuleres under størkningen, for restspænding i hulrummet. Denne restspænding i hulrummet er den kraft, der driver krympning og skævvridning af emnet efter udstødning.

Eksempel

Den krympningsfordeling, der er beskrevet i Warpage på grund af differentieret krympning, fører til en termisk induceret restspændingsprofil for en udstødt del, som vist i figuren nederst til venstre nedenfor. Spændingsprofilen i figuren øverst til venstre er restspændingen i hulrummet, hvor den støbte del forbliver fastholdt i formen før udstødning. Når emnet er stødt ud, og den begrænsede kraft fra formen er frigivet, vil emnet krympe og vride sig for at frigive den indbyggede restspænding (generelt trækspænding, som vist) og nå en ligevægtstilstand. Ligevægtstilstanden betyder, at der ikke er nogen ydre kraft på emnet, og at træk- og trykspændingerne over emnets tværsnit bør være i balance med hinanden. Figurerne til højre svarer til tilfældet med en uensartet afkøling på tværs af emnets tykkelse og dermed en asymmetrisk fordeling af restspændinger.

FIGUR 6. Restspændingsprofil i hulrummet (øverst) vs. procesinduceret restspændingsprofil og emneform efter udstødning (nederst).

Reduktion af varmeinduceret restspænding

Forhold, der fører til tilstrækkelig pakning og mere ensartede form-væg-temperaturer, vil reducere de varmeinducerede restspændinger. Disse omfatter:
- Korrekt pakketryk og varighed
- Ensartet køling af alle overflader på emnet
- Ensartet tykkelse på vægsektionen