Um dos culpados pelos problemas de encolhimento e empenamento

A tensão residual é uma tensão induzida pelo processo, congelada em uma peça moldada. Ela pode ser induzida por fluxo ou térmica. As tensões residuais afetam uma peça de forma semelhante às tensões aplicadas externamente. Se forem fortes o suficiente para superar a integridade estrutural da peça, ela se deformará ao ser ejetada ou, posteriormente, rachará quando for aplicada uma carga de serviço externa. As tensões residuais são a principal causa de encolhimento e empenamento da peça. As condições do processo e os elementos do projeto que reduzem a tensão de cisalhamento durante o preenchimento da cavidade ajudarão a reduzir a tensão residual induzida pelo fluxo. Da mesma forma, aqueles que promovem o acondicionamento suficiente e o resfriamento uniforme do molde reduzirão a tensão residual induzida pelo calor. Para materiais preenchidos com fibra, as condições do processo que promovem propriedades mecânicas uniformes reduzirão a tensão residual induzida pelo calor. Fornecedor de moldes da China

Tensão residual induzida por fluxo

As moléculas de polímero de cadeia longa não tensionadas tendem a se conformar a um estado de equilíbrio de bobina aleatória em temperaturas mais altas do que a temperatura de fusão (ou seja, em um estado fundido). Durante o processamento, as moléculas se orientam na direção do fluxo, à medida que o polímero é cortado e alongado. Se a solidificação ocorrer antes que as moléculas do polímero estejam totalmente relaxadas em seu estado de equilíbrio, a orientação molecular será bloqueada dentro do estado de equilíbrio.
peça moldada. Esse tipo de estado de tensão congelada é geralmente chamado de tensão residual induzida por fluxo. Devido à orientação molecular esticada na direção do fluxo, ele introduz propriedades mecânicas e de contração anisotrópicas e não uniformes nas direções paralela e perpendicular à direção do fluxo.

Orientação molecular congelada

Devido a uma combinação de alta tensão de cisalhamento e alta taxa de resfriamento adjacente à parede do molde, há uma camada altamente orientada congelada imediatamente abaixo da superfície da peça. Isso é ilustrado na Figura 1. A exposição subsequente de uma peça com altas tensões de fluxo residual (ou orientação congelada) a altas temperaturas pode permitir que algumas das tensões sejam aliviadas. Isso normalmente resulta em encolhimento e empenamento da peça. Devido ao efeito de isolamento térmico das camadas congeladas, o polímero fundido no núcleo quente pode relaxar em um grau mais alto, levando a uma zona de baixa orientação molecular. Fornecedor de moldes da China

FIGURA 1. O desenvolvimento de tensões de fluxo residual devido à orientação molecular congelada durante os estágios de enchimento e empacotamento.
(1) Zona de alto resfriamento, cisalhamento e orientação (2) Zona de baixo resfriamento, cisalhamento e orientação

Redução da tensão residual induzida pelo fluxo

As condições do processo que reduzem a tensão de cisalhamento na fusão reduzirão o nível de tensões residuais induzidas pelo fluxo. Em geral, a tensão residual induzida pelo fluxo é uma ordem de grandeza menor do que a tensão residual induzida pelo calor. Fornecedor de moldes da China

• maior temperatura de fusão
• maior temperatura da parede do molde
• maior tempo de preenchimento (menor velocidade de fusão)
• diminuição da pressão de empacotamento
• caminho de fluxo mais curto.

 Tensão residual induzida pelo calor

A tensão residual induzida pelo calor ocorre devido aos seguintes motivos:

• O material encolhe à medida que a temperatura cai das configurações do processo para as condições ambientais alcançadas quando o processo é concluído.
• Os elementos do material passam por diferentes históricos termomecânicos (por exemplo, diferentes taxas de resfriamento e pressões de empacotamento) à medida que o material se solidifica da parede do molde para o centro.
• A mudança de pressão, temperatura e orientação molecular e das fibras resulta em densidade e propriedades mecânicas variáveis.
• Certas restrições do molde impedem que a peça moldada encolha nas direções planas.

Exemplo de resfriamento livre

O encolhimento do material durante a moldagem por injeção pode ser convenientemente demonstrado com um exemplo de resfriamento livre, no qual uma peça de temperatura uniforme é repentinamente ensanduichada pelas paredes frias do molde. Durante os estágios iniciais de resfriamento, quando as camadas da superfície externa se resfriam e começam a encolher, a maior parte do polímero no núcleo quente ainda está fundida e livre para se contrair. Entretanto, à medida que o núcleo interno esfria, a contração térmica local é restringida pelas camadas externas já rígidas. Isso resulta em um estado típico de distribuição de tensão com tensão no núcleo equilibrada pela compressão nas camadas externas, conforme ilustrado na Figura 2 abaixo.

FIGURA 2. O desenvolvimento de tensão térmica residual em uma peça de "têmpera livre" devido a variações no resfriamento ao longo da peça moldada e a resposta do material ao histórico de temperatura.