Ένας ένοχος για προβλήματα συρρίκνωσης και στρέβλωσης

Η υπολειπόμενη τάση είναι μια τάση που προκαλείται από τη διαδικασία και παγώνει σε ένα χυτευμένο τεμάχιο. Μπορεί να είναι είτε προκαλούμενη από ροή είτε από θερμότητα. Οι παραμένουσες τάσεις επηρεάζουν ένα τεμάχιο παρόμοια με τις εξωτερικά εφαρμοζόμενες τάσεις. Εάν είναι αρκετά ισχυρές ώστε να υπερνικήσουν τη δομική ακεραιότητα του τεμαχίου, το τεμάχιο θα στρεβλωθεί κατά την εκτίναξη ή αργότερα θα ραγίσει, όταν εφαρμοστεί εξωτερικό φορτίο λειτουργίας. Οι παραμένουσες τάσεις είναι η κύρια αιτία συρρίκνωσης και στρέβλωσης του τεμαχίου. Οι συνθήκες διεργασίας και τα στοιχεία σχεδιασμού που μειώνουν τις διατμητικές τάσεις κατά την πλήρωση της κοιλότητας θα βοηθήσουν στη μείωση των υπολειμματικών τάσεων που προκαλούνται από τη ροή. Ομοίως, εκείνα που προάγουν την επαρκή συσκευασία και την ομοιόμορφη ψύξη του καλουπιού θα μειώσουν τις θερμικά επαγόμενες παραμένουσες τάσεις. Για υλικά με πλήρωση ινών, οι συνθήκες διεργασίας που προάγουν τις ομοιόμορφες μηχανικές ιδιότητες θα μειώσουν τις θερμικά επαγόμενες υπολειμματικές τάσεις. Κίνα προμηθευτής καλουπιών

Υπολειμματική τάση που προκαλείται από τη ροή

Τα μη καταπονημένα μόρια πολυμερών μακράς αλυσίδας τείνουν να συμμορφώνονται σε μια κατάσταση ισορροπίας τυχαίας σπείρας σε θερμοκρασίες υψηλότερες από τη θερμοκρασία τήξης (δηλαδή σε κατάσταση τήξης). Κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας τα μόρια προσανατολίζονται προς την κατεύθυνση της ροής, καθώς το πολυμερές διατμηθεί και επιμηκυνθεί. Εάν η στερεοποίηση λάβει χώρα πριν τα μόρια του πολυμερούς χαλαρώσουν πλήρως στην κατάσταση ισορροπίας τους, ο μοριακός προσανατολισμός κλειδώνεται εντός του
χυτευμένο μέρος. Αυτός ο τύπος παγωμένης εντατικής κατάστασης αναφέρεται συχνά ως υπολειμματική τάση που προκαλείται από τη ροή. Λόγω του τεντωμένου μοριακού προσανατολισμού στη διεύθυνση της ροής, εισάγει ανισοτροπική, ανομοιόμορφη συρρίκνωση και μηχανικές ιδιότητες στις διευθύνσεις παράλληλες και κάθετες στη διεύθυνση της ροής.

Κατεψυγμένος μοριακός προσανατολισμός

Λόγω του συνδυασμού της υψηλής διατμητικής τάσης και του υψηλού ρυθμού ψύξης δίπλα στο τοίχωμα του καλουπιού, υπάρχει ένα στρώμα με υψηλό προσανατολισμό που παγώνει αμέσως κάτω από την επιφάνεια του τεμαχίου. Αυτό απεικονίζεται στο σχήμα 1. Η επακόλουθη έκθεση ενός τεμαχίου με υψηλές παραμένουσες τάσεις ροής (ή παγωμένο προσανατολισμό) σε υψηλή θερμοκρασία μπορεί να επιτρέψει την ανακούφιση ορισμένων από τις τάσεις. Αυτό τυπικά οδηγεί σε συρρίκνωση και στρέβλωση του τεμαχίου. Λόγω της θερμομονωτικής επίδρασης των παγωμένων στρωμάτων, το πολυμερές τήγμα στον θερμό πυρήνα είναι σε θέση να χαλαρώσει σε μεγαλύτερο βαθμό, οδηγώντας σε μια ζώνη χαμηλού μοριακού προσανατολισμού. Κίνα προμηθευτής καλουπιών

 

 

ΣΧΗΜΑ 1. Η ανάπτυξη παραμενουσών τάσεων ροής λόγω του παγωμένου μοριακού προσανατολισμού κατά τα στάδια πλήρωσης και συσκευασίας.
(1) Ζώνη υψηλής ψύξης, διάτμησης και προσανατολισμού (2) Ζώνη χαμηλής ψύξης, διάτμησης και προσανατολισμού

Μείωση της υπολειπόμενης τάσης που προκαλείται από τη ροή

Οι συνθήκες διεργασίας που μειώνουν τη διατμητική τάση στο τήγμα θα μειώσουν το επίπεδο των υπολειμματικών τάσεων που προκαλούνται από τη ροή. Σε γενικές γραμμές, οι υπολειμματικές τάσεις που προκαλούνται από τη ροή είναι κατά μία τάξη μεγέθους μικρότερες από τις υπολειμματικές τάσεις που προκαλούνται από τη θερμότητα. Κίνα προμηθευτής καλουπιών

• υψηλότερη θερμοκρασία τήξης
• υψηλότερη θερμοκρασία τοιχώματος καλουπιού
• μεγαλύτερος χρόνος πλήρωσης (χαμηλότερη ταχύτητα τήξης)
• μειωμένη πίεση συσκευασίας
• μικρότερη διαδρομή ροής.

 Θερμικά επαγόμενη υπολειμματική τάση

Οι θερμικές υπολειμματικές τάσεις οφείλονται στους ακόλουθους λόγους:

• Το υλικό συρρικνώνεται καθώς η θερμοκρασία πέφτει από τις ρυθμίσεις της διεργασίας στις συνθήκες περιβάλλοντος που επιτυγχάνονται όταν ολοκληρωθεί η διεργασία.
• Τα υλικά στοιχεία βιώνουν διαφορετικές θερμικές-μηχανικές ιστορίες (π.χ. διαφορετικούς ρυθμούς ψύξης και πιέσεις συσκευασίας) καθώς το υλικό στερεοποιείται από το τοίχωμα του καλουπιού προς το κέντρο.
• Η μεταβολή της πίεσης, της θερμοκρασίας και του προσανατολισμού των μορίων και των ινών έχει ως αποτέλεσμα μεταβλητή πυκνότητα και μηχανικές ιδιότητες.
• Ορισμένοι περιορισμοί του καλουπιού εμποδίζουν τη συρρίκνωση του χυτευμένου τεμαχίου στις επίπεδες κατευθύνσεις.

Παράδειγμα ελεύθερης απόσβεσης

Η συρρίκνωση του υλικού κατά τη χύτευση με έγχυση μπορεί να καταδειχθεί εύκολα με ένα παράδειγμα ελεύθερης απόσβεσης, στο οποίο ένα τεμάχιο ομοιόμορφης θερμοκρασίας τοποθετείται ξαφνικά ανάμεσα σε ψυχρά τοιχώματα καλουπιού. Κατά τα πρώτα στάδια ψύξης, όταν τα εξωτερικά επιφανειακά στρώματα ψύχονται και αρχίζουν να συρρικνώνονται, ο κύριος όγκος του πολυμερούς στον θερμό πυρήνα είναι ακόμα λιωμένος και ελεύθερος να συρρικνωθεί. Ωστόσο, καθώς ο εσωτερικός πυρήνας ψύχεται, η τοπική θερμική συστολή περιορίζεται από τα ήδη άκαμπτα εξωτερικά στρώματα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια τυπική κατάσταση κατανομής των τάσεων με τάση στον πυρήνα που εξισορροπείται από συμπίεση στα εξωτερικά στρώματα, όπως απεικονίζεται στην Εικόνα 2 παρακάτω.

ΣΧΗΜΑ 2. Η ανάπτυξη παραμένουσας θερμικής τάσης σε ένα τεμάχιο "ελεύθερης απόσβεσης" λόγω των διακυμάνσεων της ψύξης σε όλο το χυτευμένο τεμάχιο και της απόκρισης του υλικού στην ιστορία της θερμοκρασίας.