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内应力的发生及消除办法

更新时间:2022-09-25 15:03:26   来源:华体会体育投注  点击数:24


  所谓应力,是指单位面积里物体所受的力,它着重的是物体内部的受力状况;一般物体在遭到外力作用下,其内部就会发生反抗外力的应力;物体在不受外力作用的状况下,内部固有的应力叫内应力,它是因为物体内部各部分发生不均匀的塑性变形而发生的.依照内应力作用的规模,可将它分为三类:(一)第一类内应力(微观内应力),即因为资料各部分变形不均匀而构成的微观规模内的内应力;(二)第二类内应力(微观内应力),即物体的各晶粒或亚晶粒(自然界中,绝大多数固体物质都是晶体)之间不均匀的变形而发生的晶粒或亚晶粒间的内应力;(三)第三类内应力(晶格畸变应力),即因为晶格畸变,使晶体中一部分原子违背其平衡方位而构成的内应力,它是变形物体(被损坏物体)中最首要的内应力.

  塑料内应力是指在塑料熔融加工进程中因为遭到大分子链的取向和冷却缩短等要素而响而发生的一种内涵应力.内应力的本质为大分子链在熔融加工进程中构成的不平衡构象,这种不平衡构象在冷却固化时不能当即康复到与环境条件相适应的平衡构象,这种不平衡构象的本质为一种可逆的高弹形变,而冻住的高弹形变平常以位能方式储存在塑料制品中,在适合的条件下,这种被逼的不安稳的构象将向自在的安稳的构象转化,位能改变为动能而开释.当大分子链间的作用力和彼此缠结力承受不住这种动能时,内应力平衡即遭到损坏,塑料制品就会发生应力开裂及翘曲变形等现象.

  简直一切塑料制品都会不同程度地存在内应力,尤其是塑料打针制品的内应力更为显着.内应力的存在不只使塑料制品在储存和运用进程中呈现翘曲变形和开裂,也影响塑料制品的力学功能,光学功能,电学功能及外观质量.为此,有必要找出内应力发生的原因及消除内应力的办法,最大程度地下降塑料制品内部的应力,并使剩余内应力在塑料制品上尽或许均匀地散布,避免发生应力会集现象,然后改进塑料制品的力学1热学等功能.

  发生内应力的原因有许多,如塑料熔体在加工进程中遭到较强的剪切作用,加工中存在的取向与结晶作用,熔体各部位冷却速度极难做到均匀共同,熔体塑化不均匀,制品脱模困难等,都会引发内应力的发生.依引起内应力的原因不同,可将内应力分红如下几类.

  定向构象被冻住而发生的一种内应力.取向应力发生的详细进程为:*近流道壁的

  熔体因冷却速度快而构成外层熔体粘度增高,从一而使熔体在型腔中心层流速远高于表层流速,导致熔体内部层与层之间遭到剪切应力作用,发生沿活动方向的取向.取向的大分子链冻住在塑料制品内也就意味着其间存在未松懈的可逆高弹形变,所以说取向应力便是大分子链从取向构象力求过渡到无取向构象的内力.用热处理的办法,可下降或消除塑料制品内的取向应力.

  塑料制品的取向内应力散布为从制品的表层到内层越来越小,并呈抛物线)冷却内应力

  冷却内应力是塑料制品在熔融加工进程中因冷却定型时缩短不均匀而发生的一种内应力.尤其是对厚壁塑料制品,塑料制品的外层首要冷却凝结缩短,其内层可

  能仍是热熔体,这徉芯层就会约束表层的缩短,导致芯层处于压应力状况,而表层

  塑料制品冷却内应力的散布为从制品的表层到内层越来越大,并也呈抛物线改变.. 别的,带金属嵌件的塑料制品,因为金属与塑料的热胀系数相差较大,简单构成收

  除上述两种首要内应力外,还有以下几种内应力:关于结晶塑料制品而言,其制品

  内部各部位的结晶结构和结晶度不同也会发生内应力.别的还有构型内应力及脱模内应力等,仅仅其内应力听占比重都很小.

  分子链刚性越大,熔体粘度越高,聚合物分子链活动性差,因而关于发生的可逆高

  弹形变康复性差,易发生剩余内应力口例如,一些分子链中含有苯环的聚合物,如PC,PPO,PPS等,其相应制品的内应力偏大.

  一分子链的极性越大,分子间彼此招引的作用力越大,然后使分子间彼此移动困难增大,康复可逆弹性形变的程度减小,导致剩余内应力大.例如,一些分子链中含有

  大分子侧基替代基团的体积越大,则阻碍大分子链自在运动导致剩余内应力加大.例如,聚苯乙烯替代基团的苯基体积较大,因而聚苯乙烯制品的内应力较大.

  聚合物分子量越大,大分子链间作用力和缠结程度添加,其制品抗应力开裂才能较强;聚合物分子量散布越宽,其间低分子量成分越大,简单首要构成微观撕裂,构成应力会集,便制品开裂.

  聚合物内的杂质便是应力的会集体,又会下降塑料的原有强度,应将杂质含量削减到最低程度.

  例如,在PC中混入适量PS,PS呈近似珠粒状涣散于PC接连相中,可使内应力沿球面涣散缓解并阻挠裂纹扩展,然后到达下降内应力的意图.再如,在PC中混入适量PE , PE球粒外沿可构成关闭的空化区,也可恰当下降内应力.

  用增强纤维进行增强改性,能够降品的内应力,这是因为纤维缠结了许多大分子链,然后进步应力开裂才能.例如,30%GFPC的耐应力开裂才能比纯PC进步6倍之多.

  在结晶性塑料中参加适合的成核剂,能够在其制品中构成许多小的球晶,使内应力下降并得到涣散.

  在塑料制品的成型进程中,但凡能减小制品中聚合物分子取向的成型要素都能够下降取向应力;但凡能使制品中聚合物均匀冷却的工艺条件都能下降冷却内应力;凡有助于塑料制品脱模的加工办法都有利于下降脱模内应力.

  较高的料筒温度有利于取向应力的下降,这是因为在较高的料筒温度,熔体塑化均匀,粘度下降,活动性添加,在熔体充溢型腔进程中,分子取向作用小,因而取向应力较小.而在较低料筒温度下,熔体粘度较高,充模进程中分子取向较多,冷却定型后

  剩余内应力则较大.可是,料筒温度太高也欠好,太高简单构成冷却不充分,脱模时易构成变形,虽然取向应力减小,但冷却应力和脱模应力反而增大.

  模具温度的凹凸对取向内应力和冷却内应力的影响都很大.一方面,模具温度过低,会构成冷却加速,易使冷却不均匀而引起缩短上的较大差异,然后增大冷却内应力;另一方面,模具温度过低,熔体进入模这以后,温度下降加速,熔体粘度添加敏捷,构成在高粘度下充模,构成取向应力的程度显着加大.

  模温对塑料结晶影响很大,模温越高,越有利于晶粒堆砌严密,晶体内部的缺点减小或消除,然后削减内应力.

  别的,关于不同厚度塑料制品,其模温要求不同.关于厚壁制品其模温要恰当高一些.

  打针压力高,熔体充模进程中所受剪切作用力大,发生取向应力的时机也较大.因而,为了下降取向应力和消除脱模应力,应恰当下降打针压力..

  保压压力对塑料制品内应力的影响大于打针压力的影响.在保压阶段,跟着熔体温度的下降,熔体粘度敏捷添加,此刻若施以高压,必定导致分子链的逼迫取向,然后构成更大的取向应力.

  打针速度越快,越简单构成分子链的取向程度添加,然后引起更大的取向应力.但打针速度过低,塑料熔体进入模腔后,或许先后分层而构成熔化痕,发生应力会集线,易发生应力开裂.所以打针速度以适中为宜.最好选用变速打针,在速度逐步减小下完毕充模.

  保压时刻越长,会增大塑料熔体的剪切作用,然后发生更大的弹性形变,冻住更多的取向应力.所以,取向应力随保压时刻延伸和补料量添加而显着增大.

  应恰当调整打针压力和保压时刻,使开模时模内的剩余压力接近于大气压力,然后避免发生更大的脱模内应力.

  塑料制品的热处理是指将成型制品在必定温度下逗留一段时刻而消除内应力的办法.热处理是消除塑料制品内取向应力的最好办法.

  关于高聚物分子链的刚性较大,玻璃化温度较高的注塑件;对壁厚较大和带金属嵌件的制件;对运用温度规模较宽和尺度精度要求较高的制件;时内应力较大而又不易自消的制件以及通过机械加工的制件都有必要进行热处理.

  对制件进行热处理,能够使高聚物分子由不平衡构象向平衡构象改变,使逼迫冻住的处于不安稳的高弹形变取得能量而进行热松懈,然后下降或根本消除内应力.常选用的热处理温度高于制件运用温度10~20℃或低于热变形温度5~10℃.热处理时刻取决于塑料品种,制件厚度,热处理温度和注塑条件.一般厚度的制件,热处理1~2小时即可,跟着制件厚度增大,热处理时刻应恰当延伸.进步热处理温度和延伸热处理时刻具有类似的作用,但温度的作用更显着些.

  热处理办法是将制件放入水,甘油,矿物油,乙二醇和液体白腊等液体介质中,或放入空气循环烘箱中加热到指定温度,并在该温度下逗留必定时刻,然后缓慢冷却到室温.试验标明,脱模后的制件当即进行热处理,对下降内应力,改进制件功能的作用更显着.此外,进步模具温度,延伸制件在模内冷却时刻,脱模后进行保温处理都有类似热处理的作用.

  虽然热处理是降件内应力的有用办法之一,但热处理一般只能将内应力下降到制件运用条件答应的规模,很难彻底消除内应力.对PC制件进行较长时刻的热处理时,PC分子链有或许进行有序的重排,乃至结晶,然后下降冲击韧性,使缺口冲击强度下降.因而,不应把热处理作为降件内应力的仅有办法.

  在详细规划塑料制品时,为了有用地涣散内应力,应遵从这样的准则:制品外形应尽或许坚持接连性,避免锐角,直角,缺口及忽然扩展或缩小.

  关于塑料制品的边际处应规划成圆角,其间内圆角半径应大于相邻两壁中薄者厚度的70%以上;外圆角半径则依据制品形状而确认.

  关于壁厚相差较大的部位,因冷却速度不同,易发生冷却内应力及取向内应力.因而,应规划成壁厚尽或许均匀的制件,如有必要壁厚不均匀,则要进行壁厚差异的突变过渡.

  塑料与金属的热膨胀系数相差5~10倍,因而带金属嵌件的塑料制品在冷却时,两者构成的缩短程度不同,因塑料的缩短比较大而紧紧抱住金属嵌件,在嵌件周围的塑料内层受压应力,而外层受拉应力作用,发生应力会集现象.

  b.尽或许挑选与塑料热膨胀系数相差小的金属资料做嵌件资料,如铝,铝合金及铜等.

  c.在金属嵌件上涂覆一层橡胶或聚氨酯弹性缓冲层,并确保成型时涂覆层不熔化,可下降两者缩短差.

  f.金属嵌件周围塑料的厚度要足够.例如,嵌件外径为D,嵌件周围塑料厚度为h,则对铝嵌件塑料厚度h≥0.8D;关于铜嵌件,塑料厚度h≥0.9 D.

  塑料制品上孔的形状,孔数及孔的方位都会对内应力会集程度发生很大的影响. 为避免应力开裂,切忌在塑料制品上开设棱形,矩形,方形或多边形孔.应尽或许开设圆形孔,其间椭圆形孔的作用最好,并应使椭圆形孔的长轴平行于外力作用方向.如开设圆孔,可增开等直径的工艺圆孔,并使相邻两圆孔的中心连接线平行于外力作用方向,这样可

  以取得与椭圆孔类似的作用;还有一种办法,即在圆孔周围开设对称的槽孔,以涣散内应力.

  在规划塑料模具时,浇注体系和冷却体系对塑料制品的内应力影响较大,在详细规划时应留意如下几点.

  过大的浇口将需求较长的保压补料时刻,在降温进程中的补料活动必定会冻住更多的取向应力,尤其是在补填冷料时,将给浇口邻近构成很大的内应力.

  恰当缩小浇口尺度,可缩短保压补料时刻,下降浇口凝封时模内压力,然后下降取向应力.但过小的浇口将导致充模时刻延伸,构成制品缺料.

  浇口的方位决议厂塑料熔体在模腔内的活动状况,活动间隔和活动方向..当浇口设在制品壁厚最大部位时,可恰当下降打针压力,保压压力及保压时刻,有利于下降取向应力.当浇口设在薄壁部位时,宜恰当添加浇口处的壁厚,以下降浇口邻近的取向应力.

  熔体在模腔内活动间隔越长,发生取向应力的几率越大.为此,关于壁厚,长流程且面积较大的塑料件,应恰当散布多个浇口,能有用地下降取向应力,避免翘曲变形. 别的,因为浇口邻近为内.应力多发地带,可在浇口邻近设汁成护耳式浇日,使内应力发生在护耳中,脱模后切除内应力较大的护耳,可下降塑料制品内的内应力.

  规划短而粗的流道,可减小熔体的压力损失和温度降,相应下降打针压力和冷却速度,然后下降取向应力和冷却压力.

  冷却水道的散布要合理,使浇口邻近,远离浇口区,壁厚处,壁薄处都得到均匀且缓慢的冷却,然后下降内应力,

  要规划恰当的脱模锥度,较高的型芯光洁度和较大面积的顶出部位,以避免强行脱模发生脱模应力.

  查看塑料件的应力的办法首要是溶剂浸渍法.用冰醋酸浸30s,晒干,发白处便是应力会集处.应力大时塑料会开裂,裂纹越多表明应力越大.也能够浸2rain,裂纹更深更显着.

  消除应力的办法有加热法,即在65~70℃下烘4h.小件能够用25%的丙酮水溶液浸泡30rain来消除应力.应力太大时,这两种办法均无效,零件不能电镀

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