Rozdział 26-1, Skurcz i wypaczenie

Dlaczego one występują?

Skurcz jest nieodłącznym elementem procesu formowania wtryskowego. Skurcz występuje, ponieważ
gęstość polimeru zmienia się od temperatury przetwarzania do temperatury otoczenia
(patrz Objętość właściwa (wykres pvT)). Podczas formowania wtryskowego zmiana skurczu zarówno globalnie, jak i w przekroju poprzecznym części powoduje powstawanie naprężeń wewnętrznych. Te tak zwane naprężenia szczątkowe (patrz Naprężenia szczątkowe) działają na część z efektami podobnymi do naprężeń przyłożonych zewnętrznie. Jeśli naprężenia szczątkowe wywołane podczas formowania są wysokie
wystarczająco dużo, aby pokonać integralność strukturalną części, część wypaczy się po wyrzuceniu
z formy lub pęknięcie przy zewnętrznym obciążeniu użytkowym.

Skurcz

Skurcz formowanych części z tworzyw sztucznych może wynosić nawet 20% objętości, mierzony w temperaturze przetwarzania i temperaturze otoczenia. Materiały krystaliczne i półkrystaliczne są szczególnie podatne na skurcz termiczny; materiały amorficzne mają tendencję do kurczenia się w mniejszym stopniu. Gdy materiały krystaliczne są schładzane poniżej ich temperatury przejścia, cząsteczki układają się w bardziej uporządkowany sposób, tworząc krystality. Z drugiej strony, mikrostruktura materiałów amorficznych nie zmienia się wraz z przemianą fazową. Ta różnica prowadzi do tego, że materiały krystaliczne i półkrystaliczne mają większą różnicę w objętości właściwej ( ) między fazą stopioną a fazą stałą (krystaliczną). Zostało to zilustrowane na rysunku 1 poniżej. Chcielibyśmy podkreślić, że szybkość chłodzenia wpływa również na zachowanie pvT materiałów krystalicznych i półkrystalicznych podczas szybkiego chłodzenia.

RYSUNEK 1. Krzywe pvT dla polimerów amorficznych i krystalicznych oraz zmiany objętości właściwej między stanem przetwarzania (punkt A) a stanem w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym (punkt B). Należy zauważyć, że objętość właściwa maleje wraz ze wzrostem ciśnienia.

Przyczyny nadmiernego kurczenia się części

Nadmierny skurcz, przekraczający dopuszczalny poziom, może być spowodowany następującymi czynnikami. Zależność skurczu od kilku parametrów obróbki i grubości części przedstawiono schematycznie na rysunku 2.

- niskie ciśnienie wtrysku
- krótki czas przechowywania lub chłodzenia opakowania
- wysoka temperatura topnienia
- wysoka temperatura formy
- niskie ciśnienie trzymania.

Problemy spowodowane kurczeniem się części

Nieskompensowany skurcz objętościowy prowadzi do powstawania zapadnięć lub pustych przestrzeni we wnętrzu formy. Kontrolowanie skurczu części jest ważne w projektach części, form i procesów, szczególnie w zastosowaniach wymagających wąskich tolerancji. Skurcz, który prowadzi do powstawania śladów zapadnięć lub pustych przestrzeni, można zmniejszyć lub wyeliminować poprzez uszczelnienie wnęki po wypełnieniu. Ponadto projekt formy powinien uwzględniać skurcz w celu dopasowania do wymiarów części. Skurcz części przewidywany przez C-MOLD oferuje przydatne wytyczne dla prawidłowego projektowania form.