Rozdział 25-3, Naprężenie szczątkowe, porcelanowa forma wtryskowa

RYSUNEK 5. Powstają zmienne naprężenia szczątkowe, a część odkształca się, gdy warstwy o różnej objętości właściwej zamrożonej wchodzą ze sobą w interakcje

Naprężenie szczątkowe wywołane procesem a naprężenie szczątkowe we wnęce

Dane dotyczące naprężeń szczątkowych wywołanych procesem są znacznie bardziej przydatne niż dane dotyczące naprężeń szczątkowych we wnęce do symulacji formowania. Poniżej znajdują się definicje tych dwóch terminów wraz z przykładem ilustrującym różnicę między nimi.

Naprężenia szczątkowe wywołane procesem

Po wyrzuceniu części, ograniczenia z gniazda formy zostają zwolnione, a część może się swobodnie kurczyć i odkształcać. Po osiągnięciu stanu równowagi, pozostałe naprężenie wewnątrz części nazywane jest naprężeniem szczątkowym wywołanym procesem lub po prostu naprężeniem szczątkowym. Naprężenie szczątkowe wywołane procesem może być wywołane przepływem lub termicznie, przy czym to drugie jest dominującym składnikiem.

Naprężenie szczątkowe we wnęce

Podczas gdy część jest nadal ograniczona w gnieździe formy, naprężenie wewnętrzne, które gromadzi się podczas krzepnięcia, jest określane jako naprężenie szczątkowe w gnieździe. To naprężenie szczątkowe w gnieździe jest siłą, która napędza skurcz i wypaczenie części po wyrzucie.

Przykład

Rozkład skurczu opisany w Warpage z powodu skurczu różnicowego prowadzi do indukowanego termicznie profilu naprężenia szczątkowego dla wyrzucanej części, jak pokazano na lewym dolnym rysunku poniżej. Profil naprężenia na lewym górnym rysunku to naprężenie szczątkowe w gnieździe, w którym uformowana część pozostaje ograniczona w formie przed wyrzuceniem. Po wyrzuceniu części i uwolnieniu siły ograniczającej z formy, część skurczy się i wypaczy, aby uwolnić wbudowane naprężenie szczątkowe (ogólnie naprężenie rozciągające, jak pokazano) i osiągnąć stan równowagi. Stan równowagi oznacza, że na część nie działa żadna siła zewnętrzna, a naprężenia rozciągające i ściskające w przekroju części powinny się równoważyć. Rysunki po prawej stronie odpowiadają przypadkowi z nierównomiernym chłodzeniem na całej grubości części, co powoduje asymetryczny rozkład naprężeń szczątkowych.

RYSUNEK 6. Profil naprężeń szczątkowych we wnęce (u góry) a profil naprężeń szczątkowych wywołanych procesem i kształt części po wyrzuceniu (u dołu).

Redukcja naprężeń szczątkowych wywołanych temperaturą

Warunki, które prowadzą do wystarczającego upakowania i bardziej jednolitej temperatury ścianek formy, zmniejszą naprężenia szczątkowe wywołane temperaturą. Obejmują one:
- Właściwe ciśnienie i czas pakowania
- Równomierne chłodzenie wszystkich powierzchni części
- Jednolita grubość przekroju ściany