En av årsakene til problemer med krymping og skjevhet

Restspenning er en prosessindusert spenning som er frosset i en støpt del. Den kan enten være flytindusert eller termisk indusert. Restspenninger påvirker en del på samme måte som ytre påførte spenninger. Hvis de er sterke nok til å overvinne emnets strukturelle integritet, vil emnet vri seg ved utstøping eller senere sprekke når det utsettes for ytre belastning. Restspenninger er hovedårsaken til krymping og deformasjon. Prosessbetingelser og konstruksjonselementer som reduserer skjærspenningen under fylling av hulrommet, vil bidra til å redusere flytindusert restspenning. På samme måte vil de som fremmer tilstrekkelig pakking og jevn formkjøling, redusere termisk indusert restspenning. For fiberfylte materialer vil prosessbetingelser som fremmer ensartede mekaniske egenskaper, redusere varmeindusert restspenning. Leverandør av støpeformer i Kina

Strømningsindusert restspenning

Langkjedede polymermolekyler i ubelastet tilstand har en tendens til å tilpasse seg en tilfeldig spiralformet likevektstilstand ved temperaturer som er høyere enn smeltetemperaturen (dvs. i smeltet tilstand). Under bearbeiding orienterer molekylene seg i strømningsretningen, ettersom polymeren skjæres og forlenges. Hvis størkningen skjer før polymermolekylene er helt avslappet til likevektstilstanden, låses molekylorienteringen fast i
støpte delen. Denne typen innfrosset spenningstilstand kalles ofte strømningsindusert restspenning. På grunn av den strakte molekylære orienteringen i strømningsretningen introduserer den anisotropisk, ikke-uniform krymping og mekaniske egenskaper i retningene parallelt med og vinkelrett på strømningsretningen.

Innfrosset molekylær orientering

På grunn av en kombinasjon av høy skjærspenning og høy avkjølingshastighet ved siden av formveggen, er det et sterkt orientert lag som er frosset rett under deloverflaten. Dette er illustrert i figur 1. Når en del med høye restspenninger (eller fastfrosset orientering) utsettes for høy temperatur, kan det føre til at noen av disse spenningene frigjøres. Dette resulterer vanligvis i krymping og skjevhet. På grunn av den varmeisolerende effekten til de frosne lagene kan polymersmelten i den varme kjernen slappe av i større grad, noe som fører til en sone med lav molekylær orientering. Leverandør av støpeformer i Kina

FIGUR 1. Utviklingen av reststrømningsspenninger på grunn av innfrosset molekylær orientering under fyllings- og pakkingstrinnene.
(1) Sone for høy kjøling, skjær og orientering (2) Sone for lav kjøling, skjær og orientering

Reduserer flytindusert restspenning

Prosessbetingelser som reduserer skjærspenningen i smelten, vil redusere nivået av strømningsinduserte restspenninger. Generelt er strømningsindusert restspenning en størrelsesorden mindre enn den termisk induserte restspenningen. Leverandør av støpeformer i Kina

• høyere smeltetemperatur
• høyere temperatur på formveggen
• lengre fyllingstid (lavere smeltehastighet)
• redusert pakningstrykk
• kortere strømningsvei.

 Termisk indusert restspenning

Termisk indusert restspenning oppstår av følgende årsaker:

• Materialet krymper når temperaturen synker fra prosessinnstillingene til de omgivelsesforholdene som oppnås når prosessen er ferdig.
• Materialelementene opplever ulike termisk-mekaniske forløp (f.eks. ulike kjølehastigheter og pakkingstrykk) etter hvert som materialet størkner fra formveggen og inn mot midten.
• Endringer i trykk, temperatur, molekyl- og fiberorientering fører til varierende tetthet og mekaniske egenskaper.
• Visse formbegrensninger hindrer den støpte delen i å krympe i de plane retningene.

Eksempel på fri slokking

Materialkrymping under sprøytestøping kan enkelt demonstreres med et eksempel på fri avkjøling, der en del med jevn temperatur plutselig blir klemt mellom kalde formvegger. I de tidlige avkjølingsstadiene, når de ytre overflatelagene avkjøles og begynner å krympe, er hoveddelen av polymeren i den varme kjernen fortsatt smeltet og kan trekke seg sammen. Etter hvert som den indre kjernen kjøles ned, begrenses imidlertid den lokale termiske sammentrekningen av de allerede stive ytre lagene. Dette resulterer i en typisk spenningsfordeling med spenning i kjernen som balanseres av kompresjon i de ytre lagene, som illustrert i figur 2 nedenfor.

FIGUR 2. Utviklingen av termiske restspenninger i en "frittløpende" del på grunn av variasjoner i avkjølingen av den støpte delen og materialets respons på temperaturforløpet.