불균형 냉각

금형 벽에서 중앙으로 열 유도 잔류 응력이 발생할 수 있습니다. 또한 두 표면의 냉각 속도가 불균형하면 비대칭적인 열 유도 잔류 응력이 발생할 수 있습니다. 이러한 불균형 냉각은 부품 전체에 비대칭 인장-압축 패턴을 초래하여 부품 휨을 유발하는 굽힘 모멘트를 발생시킵니다. 이는 아래 그림 3에 설명되어 있습니다. 따라서 두께가 균일하지 않거나 냉각이 제대로 이루어지지 않는 부품은 냉각 불균형이 발생하여 잔류 열 응력이 발생하기 쉽습니다. 중간 정도의 복잡한 부품의 경우 불균일한 벽 두께, 금형 냉각, 자유 수축에 대한 금형 제약으로 인해 열로 인한 잔류 응력 분포가 더욱 복잡해집니다.

그림 3. 성형 부품 두께의 불균형 냉각으로 인한 비대칭 열 유도 잔류 응력으로 인해 부품 뒤틀림이 발생합니다.

가변 동결 밀도

아래 그림은 포장 압력 이력에 따른 동결 밀도의 변화를 보여줍니다.

온도 프로필

왼쪽 그림은 부품의 한 위치에서 온도 프로파일을 표시한 것입니다. 설명을 위해 부품을 부품 두께 전체에 걸쳐 8개의 동일한 층으로 나누었습니다. 이 프로파일은 각 레이어(t1~t8)의 응고(프리즈 오프) 시점의 온도를 보여줍니다. 재료가 바깥쪽 레이어부터 응고되기 시작하고 시간이 지남에 따라 동결된 인터페이스가 안쪽으로 이동하는 것을 확인할 수 있습니다.

압력 추적

가운데 그림은 각 층이 응고될 때의 압력 수준(P1~P8)을 보여주는 일반적인 압력 이력을 보여줍니다. 일반적으로 압력은 충전 중에 서서히 증가하여 초기 포장 단계에서 최대에 도달한 후 냉각 및 게이트 동결로 인해 붕괴되기 시작합니다. 따라서 압력 수준이 낮을 때 외층과 중앙층의 재료는 응고되는 반면, 중간층은 높은 포장 압력에서 동결됩니다.

특정 볼륨 고정

오른쪽 그림은 pvT 플롯에서 레이어 5의 특정 볼륨 트레이스와 모든 레이어의 최종 고정된 특정 볼륨을 번호가 매겨진 솔리드 원으로 표시한 것입니다.

그림 4. "동결된" 특정 볼륨의 개발에 영향을 미치는 요인
차등 수축

고정된 특정 부피가 주어지면 재료 수축 거동을 지배하는 pvT 곡선에 따라 다양한 레이어가 다르게 수축합니다. 가설적으로 각 레이어가 다른 레이어에서 분리되어 있다면(그림 5 참조) 아래 왼쪽 그림의 머티리얼 요소는 가운데 그림과 같이 줄어들었을 것입니다. 이 경우 중간 레이어는 동결 비 용적이 낮기 때문에(또는 동결 밀도가 높기 때문에) 다른 레이어보다 덜 수축하는 경향이 있습니다. 실제로는 모든 레이어가 함께 묶여 있습니다. 따라서 최종 결과는 중간층은 압축되고 바깥쪽 및 중심층은 늘어나는 절충된 수축 분포가 됩니다.