Niezrównoważone chłodzenie

od ściany formy do jej środka może powodować naprężenia szczątkowe indukowane termicznie. Co więcej, asymetryczne naprężenia szczątkowe indukowane termicznie mogą wystąpić, jeśli szybkość chłodzenia dwóch powierzchni jest niezrównoważona. Takie niezrównoważone chłodzenie spowoduje asymetryczny wzór rozciągania i ściskania w całej części, powodując moment zginający, który ma tendencję do powodowania wypaczania części. Zostało to zilustrowane na rysunku 3 poniżej. W związku z tym części o nierównomiernej grubości lub słabo chłodzonych obszarach są podatne na niezrównoważone chłodzenie, a tym samym na szczątkowe naprężenia termiczne. W przypadku umiarkowanie złożonych części, rozkład naprężeń szczątkowych wywołanych temperaturą jest dodatkowo komplikowany przez nierównomierną grubość ścianki, chłodzenie formy i ograniczenia formy do swobodnego kurczenia się.

RYSUNEK 3. Asymetryczne naprężenia szczątkowe indukowane termicznie spowodowane niezrównoważonym chłodzeniem na całej grubości wypraski powodują jej wypaczenie.

Zmienna gęstość zamrożenia

Poniższy rysunek ilustruje zmiany gęstości zamrożonej spowodowane historią ciśnienia upakowania.

Profil temperatury

Lewy rysunek przedstawia profil temperatury w jednym miejscu na części. Dla celów ilustracji, część jest podzielona na osiem równych warstw na całej grubości części. Profil pokazuje temperaturę w momencie krzepnięcia (zamarzania) dla każdej warstwy (od t1 do t8). Należy zauważyć, że materiał zaczyna krzepnąć od zewnętrznych warstw, a zamrożony interfejs przesuwa się do wewnątrz wraz z upływem czasu.

Ślad ciśnienia

Środkowy rysunek przedstawia typową historię ciśnienia, pokazując poziomy ciśnienia (od P1 do P8) podczas krzepnięcia każdej warstwy. Ogólnie rzecz biorąc, ciśnienie stopniowo wzrasta podczas napełniania, osiągając maksimum na wczesnym etapie pakowania, a następnie zaczyna spadać z powodu chłodzenia i zamarzania bramy. W związku z tym materiał w warstwach zewnętrznych i środkowych zestala się, gdy poziom ciśnienia jest niski, podczas gdy warstwy pośrednie zamarzają pod wysokim ciśnieniem upakowania.

Objętość właściwa po zamrożeniu

Prawa ilustracja przedstawia ślad objętości właściwej dla warstwy 5 na wykresie pvT oraz ostateczne zamrożone objętości właściwe dla wszystkich warstw, oznaczone ponumerowanymi okręgami.

RYSUNEK 4. Czynniki wpływające na rozwój "zamrożonej" objętości właściwej
Skurcz różnicowy

Biorąc pod uwagę zamrożone określone objętości, różne warstwy będą się kurczyć w różny sposób, zgodnie z krzywymi pvT, które regulują zachowanie skurczu materiału. Hipotetycznie, gdyby każda warstwa została odłączona od innych (jak pokazano na rysunku 5), wówczas elementy materiału na lewym rysunku poniżej skurczyłyby się jak te na środkowym rysunku. W tym przypadku warstwy pośrednie mają tendencję do kurczenia się mniej niż inne ze względu na niższą zamrożoną objętość właściwą (lub, równoważnie, wyższą zamrożoną gęstość). W rzeczywistości wszystkie warstwy są ze sobą związane. Dlatego końcowym rezultatem będzie kompromisowy rozkład skurczu, w którym warstwy pośrednie są ściskane, a warstwy zewnętrzne i środkowe są rozciągane.