Несбалансированное охлаждение

от стенки пресс-формы к ее центру может вызвать термоиндуцированные остаточные напряжения. Кроме того, асимметричное термоиндуцированное остаточное напряжение может возникнуть, если скорость охлаждения двух поверхностей неравномерна. Такое несбалансированное охлаждение приведет к асимметричной схеме растяжения-сжатия детали, вызывая изгибающий момент, который, как правило, приводит к короблению детали. Это показано на рисунке 3 ниже. Следовательно, детали с неоднородной толщиной или плохо охлаждаемые участки подвержены неравномерному охлаждению и, соответственно, остаточным тепловым напряжениям. Для деталей средней сложности распределение остаточных напряжений, вызванных термическим воздействием, еще более усложняется из-за неоднородной толщины стенок, охлаждения пресс-формы и ограничений на свободное сжатие.

РИСУНОК 3. Асимметричное термоиндуцированное остаточное напряжение, вызванное несбалансированным охлаждением по толщине формованной детали, приводит к короблению детали

Переменная плотность заморозки

На рисунке ниже показано изменение плотности в замороженном состоянии, вызванное историей давления в упаковке.

Температурный профиль

На левом рисунке показан профиль температуры в одном месте детали. Для целей иллюстрации деталь разделена на восемь равных слоев по всей толщине детали. Профиль показывает температуру в момент времени затвердевания (замерзания) для каждого слоя (от t1 до t8). Обратите внимание, что материал начинает застывать с внешних слоев, а застывшая граница со временем перемещается внутрь.

След давления

На центральном рисунке представлена типичная история давления, показывающая уровни давления (P1 - P8) по мере затвердевания каждого слоя. В целом, давление постепенно увеличивается в процессе заполнения, достигая максимума на ранней стадии упаковки, а затем начинает снижаться из-за охлаждения и вымораживания затвора. Соответственно, материал внешних и центральных слоев застывает при низком уровне давления, в то время как промежуточные слои застывают при высоком давлении упаковки.

Замороженный удельный объем

На правом рисунке показан след удельного объема для слоя 5 на графике pvT и конечные замороженные удельные объемы для всех слоев, обозначенные пронумерованными сплошными кругами.

РИСУНОК 4. Факторы, влияющие на развитие "замороженного" удельного объема
Дифференциальная усадка

Учитывая застывшие удельные объемы, различные слои будут сжиматься по-разному, в соответствии с кривыми pvT, которые определяют поведение материала при усадке. Гипотетически, если бы каждый слой был отделен от других (как показано на рис. 5), то элементы материала на левом рисунке ниже сократились бы так же, как и на центральном рисунке. В этом случае промежуточные слои имеют тенденцию к меньшей усадке, чем остальные, из-за меньшего удельного объема в замороженном состоянии (или, эквивалентно, большей плотности в замороженном состоянии). В действительности все слои связаны друг с другом. Поэтому конечным результатом будет компромиссное распределение усадки: промежуточные слои будут сжаты, а внешние и центральные - растянуты.