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

The shrinkage of molded plastic parts can be as much as 20 percent by volume, when measured at the processing temperature and the ambient temperature. Crystalline and semi-crystalline materials are particularly prone to thermal shrinkage; amorphous materials tend to shrink less. When crystalline materials are cooled below their transition temperature, the molecules arrange themselves in a more orderly way, forming crystallites. On the other hand, the microstructure of amorphous materials does not change with the phase change. This difference leads to crystalline and semi-crystalline materials having a greater difference in specific volume ( ) between their melt phase and solid (crystalline) phase. This is illustrated in Figure 1 below. We’d like to point out that the cooling rate also affects the fast-cooling pvT behavior of crystalline and semi-crystalline materials.

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.

– low injection pressure
– short pack-hold time or cooling time
– high melt temperature
– high mold temperature
– low holding pressure.

Problemy spowodowane kurczeniem się części

Uncompensated volumetric contraction leads to either sink marks or voids in the molding interior. Controlling part shrinkage is important in part, mold, and process designs, particularly in applications requiring tight tolerances. Shrinkage that leads to sink marks or voids can be reduced or eliminated by packing the cavity after filling. Also, the mold design should take shrinkage into account in order to conform to the part dimension. Part shrinkage predicted by C-MOLD offers a useful guideline for proper mold design.