Unausgewogene Kühlung

von der Formwand zu ihrer Mitte kann zu thermisch induzierten Eigenspannungen führen. Darüber hinaus können asymmetrische thermisch induzierte Eigenspannungen auftreten, wenn die Abkühlungsrate der beiden Oberflächen unausgewogen ist. Eine solche unausgewogene Abkühlung führt zu einem asymmetrischen Zug-Druck-Muster über das Teil und verursacht ein Biegemoment, das zum Verzug des Teils neigt. Dies ist in Abbildung 3 unten dargestellt. Folglich sind Teile mit ungleichmäßiger Dicke oder schlecht gekühlten Bereichen anfällig für eine unausgewogene Kühlung und damit für thermische Restspannungen. Bei mäßig komplexen Teilen wird die Verteilung der thermisch bedingten Eigenspannungen durch ungleichmäßige Wanddicken, die Kühlung der Form und die Beschränkungen der freien Kontraktion der Form weiter erschwert.

ABBILDUNG 3. Asymmetrische thermisch induzierte Eigenspannungen, die durch unausgewogene Abkühlung über die Formteildicke verursacht werden, führen zu einem Verzug des Teils

Variable eingefrorene Dichten

Die nachstehende Abbildung veranschaulicht die Variation der eingefrorenen Dichten, die durch den Verlauf des Packungsdrucks verursacht wird.

Temperaturprofil

In der linken Abbildung ist das Temperaturprofil an einer Stelle des Teils dargestellt. Zur Veranschaulichung ist das Teil in acht gleiche Schichten über die gesamte Dicke des Teils unterteilt. Das Profil zeigt die Temperatur zum Zeitpunkt der Erstarrung (Ausfrieren) für jede Schicht (t1 bis t8). Man beachte, dass das Material in den äußeren Schichten zu erstarren beginnt und die gefrorene Grenzfläche mit der Zeit nach innen wandert.

Druckspur

In der mittleren Abbildung ist ein typischer Druckverlauf dargestellt, der die Druckniveaus (P1 bis P8) während der Verfestigung jeder Schicht zeigt. Im Allgemeinen steigt der Druck während der Befüllung allmählich an und erreicht in der frühen Packungsphase ein Maximum, bevor er aufgrund der Abkühlung und des Einfrierens der Anschnitte abnimmt. Dementsprechend verfestigt sich das Material in den äußeren Schichten und in den mittleren Schichten, wenn der Druck niedrig ist, während die Zwischenschichten bei hohem Fülldruck gefrieren.

Eingefrorenes spezifisches Volumen

Die rechte Abbildung zeigt die Spur des spezifischen Volumens für Schicht 5 auf einem pvT-Diagramm und die endgültigen eingefrorenen spezifischen Volumina für alle Schichten, die durch die nummerierten ausgefüllten Kreise gekennzeichnet sind.

ABBILDUNG 4. Faktoren, die die Entwicklung des "eingefrorenen" spezifischen Volumens beeinflussen
Differentielle Schrumpfung

Angesichts der eingefrorenen spezifischen Volumina schrumpfen die verschiedenen Schichten unterschiedlich, entsprechend den pvT-Kurven, die das Schrumpfungsverhalten des Materials bestimmen. Hypothetisch betrachtet, wenn jede Schicht von den anderen getrennt wäre (wie in Abbildung 5 dargestellt), würden die Materialelemente in der linken Abbildung unten wie die in der mittleren Abbildung schrumpfen. In diesem Fall neigen die Zwischenschichten dazu, weniger zu schrumpfen als die anderen, weil sie ein geringeres spezifisches Einfriervolumen (oder eine höhere Einfrierdichte) haben. In Wirklichkeit sind alle Schichten miteinander verbunden. Daher wird das Endergebnis eine ungleichmäßige Schrumpfungsverteilung sein, bei der die Zwischenschichten komprimiert und die äußeren und mittleren Schichten gestreckt werden.