Raffreddamento sbilanciato

dalla parete dello stampo al suo centro può causare tensioni residue indotte dalla temperatura. Inoltre, le tensioni residue asimmetriche indotte dalla temperatura possono verificarsi se la velocità di raffreddamento delle due superfici è sbilanciata. Questo sbilanciamento del raffreddamento determina un andamento asimmetrico di tensione-compressione sul pezzo, causando un momento flettente che tende a provocare la deformazione del pezzo. Questo fenomeno è illustrato nella Figura 3. Di conseguenza, i pezzi con spessore non uniforme o con aree poco raffreddate sono soggetti a un raffreddamento sbilanciato e quindi a tensioni termiche residue. Per i pezzi moderatamente complessi, la distribuzione delle tensioni residue indotte dalla temperatura è ulteriormente complicata dallo spessore non uniforme delle pareti, dal raffreddamento dello stampo e dai vincoli dello stampo alla libera contrazione.

FIGURA 3. Le tensioni residue asimmetriche indotte dalla temperatura, causate da un raffreddamento sbilanciato sullo spessore del pezzo stampato, provocano una deformazione del pezzo.

Densità di congelamento variabile

La figura seguente illustra la variazione della densità di congelamento causata dalla storia della pressione di riempimento.

Profilo di temperatura

La figura di sinistra mostra il profilo di temperatura in un punto del pezzo. A scopo illustrativo, il pezzo è suddiviso in otto strati uguali lungo lo spessore del pezzo. Il profilo mostra la temperatura all'istante di solidificazione (freeze-off) per ogni strato (da t1 a t8). Si noti che il materiale inizia a solidificare dagli strati esterni e l'interfaccia congelata si sposta verso l'interno con il passare del tempo.

Traccia della pressione

La figura centrale traccia una tipica storia di pressione, mostrando i livelli di pressione (da P1 a P8) mentre ogni strato si solidifica. In generale, la pressione aumenta gradualmente durante il riempimento, raggiungendo il massimo nella fase iniziale dell'impaccamento, per poi iniziare a diminuire a causa del raffreddamento e del congelamento del gate. Di conseguenza, il materiale negli strati esterni e centrali si solidifica quando il livello di pressione è basso, mentre gli strati intermedi congelano in presenza di un'elevata pressione di impaccamento.

Volume specifico congelato

La figura di destra mostra la traccia del volume specifico per lo strato 5 su un grafico pvT e i volumi specifici finali congelati per tutti gli strati, contrassegnati dai cerchi pieni numerati.

FIGURA 4. Fattori che influenzano lo sviluppo del volume specifico "congelato".
Restringimento differenziale

Dati i volumi specifici congelati, i vari strati si restringeranno in modo diverso, secondo le curve pvT che regolano il comportamento di contrazione del materiale. Ipoteticamente, se ogni strato fosse staccato dagli altri (come mostrato nella Figura 5), gli elementi del materiale nella figura a sinistra in basso si sarebbero ritirati come quelli nella figura centrale. In questo caso, gli strati intermedi tendono a ridursi meno degli altri a causa del minore volume specifico congelato (o, equivalentemente, della maggiore densità congelata). In realtà, tutti gli strati sono legati tra loro. Pertanto, il risultato finale sarà una distribuzione del ritiro compromessa, con gli strati intermedi compressi e quelli esterni e centrali allungati.