Capitolo 25-3, Sollecitazioni residue, stampo a iniezione di porcellana

FIGURA 5. Si verificano tensioni residue variabili e il pezzo si deforma quando strati di diverso volume specifico congelato interagiscono tra loro.

Sollecitazioni residue indotte dal processo e in cavità

I dati sulle sollecitazioni residue indotte dal processo sono molto più utili dei dati sulle sollecitazioni residue in cavità per la simulazione dello stampaggio. Di seguito sono riportate le definizioni dei due termini e un esempio che ne illustra la differenza.

Tensioni residue indotte dal processo

Dopo l'espulsione del pezzo, i vincoli della cavità dello stampo vengono rilasciati e il pezzo è libero di ritirarsi e deformarsi. Dopo aver raggiunto uno stato di equilibrio, le tensioni residue all'interno del pezzo sono chiamate tensioni residue indotte dal processo o semplicemente tensioni residue. Le sollecitazioni residue indotte dal processo possono essere indotte dal flusso o dal calore, con quest'ultimo componente dominante.

Sollecitazione residua in cavità

Mentre il pezzo è ancora vincolato nella cavità dello stampo, la sollecitazione interna che si accumula durante la solidificazione viene definita sollecitazione residua in cavità. Questa sollecitazione residua interna alla cavità è la forza che determina il ritiro e la deformazione del pezzo dopo l'iniezione.

Esempio

La distribuzione del ritiro descritta nella sezione Deformazione dovuta al ritiro differenziale porta a un profilo di sollecitazione residua indotta dal calore per una parte espulsa, come mostrato nella figura in basso a sinistra. Il profilo di sollecitazione nella figura in alto a sinistra è la sollecitazione residua in cavità, in cui la parte stampata rimane vincolata all'interno dello stampo prima dell'espulsione. Una volta che la parte viene espulsa e la forza vincolata dallo stampo viene rilasciata, la parte si restringe e si deforma per rilasciare la tensione residua incorporata (generalmente di trazione, come mostrato) e raggiungere uno stato di equilibrio. Lo stato di equilibrio significa che non c'è alcuna forza esterna che esercita sul pezzo e che le sollecitazioni di trazione e compressione sulla sezione trasversale del pezzo dovrebbero bilanciarsi tra loro. Le figure sul lato destro corrispondono al caso in cui il raffreddamento non è uniforme nello spessore del pezzo, causando così una distribuzione asimmetrica delle tensioni residue.

FIGURA 6. Profilo di sollecitazione residua in cavità (in alto) vs. profilo di sollecitazione residua indotta dal processo e forma del pezzo dopo l'espulsione (in basso).

Riduzione delle sollecitazioni residue indotte dal calore

Le condizioni che portano a un imballaggio sufficiente e a temperature più uniformi delle pareti dello stampo ridurranno le tensioni residue indotte dalla temperatura. Queste includono:
- Pressione e durata dell'imballaggio adeguate
- Raffreddamento uniforme di tutte le superfici del pezzo
- Spessore uniforme della sezione della parete