25-3 luku, Jäännösjännitys, posliiniruiskumuotti

KUVIO 5. Muuttuvat jäännösjännitykset syntyvät ja osa deformoituu, kun eri jäädytetyn tilavuuden omaavat kerrokset ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa.

Prosessin aiheuttama vs. ontelon sisäinen jäännösjännitys

Prosessin aiheuttamat jäännösjännitystiedot ovat paljon käyttökelpoisempia kuin ontelon sisäiset jäännösjännitystiedot muottisimuloinnissa. Seuraavassa on näiden kahden termin määritelmät sekä esimerkki, joka havainnollistaa niiden välistä eroa.

Prosessin aiheuttama jäännösjännitys

Kappaleen ulosheittämisen jälkeen muotin ontelon rajoitukset vapautuvat, ja kappale voi vapaasti kutistua ja muotoutua. Kun osa on asettunut tasapainotilaan, sen sisällä jäljellä olevaa jännitystä kutsutaan prosessin aiheuttamaksi jäännösjännitykseksi tai yksinkertaisesti jäännösjännitykseksi. Prosessin aiheuttama jäännösjännitys voi olla virtausjännitystä tai lämpöjännitystä, joista jälkimmäinen on hallitseva komponentti.

Ontelon sisäinen jäännösjännitys

Kun kappale on edelleen muotin ontelossa, jähmettymisen aikana kertyvää sisäistä jännitystä kutsutaan ontelon sisäiseksi jäännösjännitykseksi. Tämä ontelon sisäinen jäännösjännitys on voima, joka aiheuttaa kappaleen kutistumisen ja vääntymisen ruiskutuksen jälkeen.

Esimerkki

Kohdassa Erillisestä kutistumisesta johtuva vääntyminen johtaa lämpöjännityksen aiheuttamaan jäännösjännitysprofiiliin poistettavassa kappaleessa, kuten alla olevassa kuvassa vasemmalla alhaalla on esitetty. Vasemman yläpuolen kuvassa esitetty jännitysprofiili on ontelon sisäinen jäännösjännitys, jossa valettu kappale pysyy muotissa ennen ulosheittämistä. Kun osa on puristettu ulos ja muotin rajoittava voima vapautuu, osa kutistuu ja vääntyy purkaakseen sisäänrakennetun jäännösjännityksen (yleensä vetojännitys, kuten kuvassa) ja saavuttaakseen tasapainotilan. Tasapainotila tarkoittaa, että kappaleeseen ei kohdistu ulkoista voimaa ja kappaleen poikkileikkaukseen kohdistuvien veto- ja puristusjännitysten pitäisi olla tasapainossa keskenään. Oikeanpuoleiset kuvat vastaavat tapausta, jossa jäähdytys ei ole tasaista koko kappaleen paksuuden yli, mikä aiheuttaa epäsymmetrisen jäännösjännitysjakauman.

KUVA 6. Ontelon sisäinen jäännösjännitysprofiili (ylhäällä) vs. prosessin aiheuttama jäännösjännitysprofiili ja kappaleen muoto ulosheittämisen jälkeen (alhaalla).

Lämpötilan aiheuttaman jäännösjännityksen vähentäminen

Olosuhteet, jotka johtavat riittävään pakkautumiseen ja tasaisempiin muotin ja seinämän lämpötiloihin, vähentävät lämpöperäisiä jäännösjännityksiä. Näitä ovat mm:
- Oikea pakkauspaine ja kesto
- Kappaleen kaikkien pintojen tasainen jäähdytys
- Yhtenäinen seinäprofiilin paksuus