Hvordan forbedre indre stress med muggtemperatur
Innholdsfortegnelse
La oss først avklare et konsept: hva er indre stress?
Intern spenning refererer til den selvutjevnende restspenningen som er frosset inn i polymeren (plastmolekylene) inne i det støpte produktet etter injeksjon moldingDen grunnleggende årsaken ligger i det faktum at avkjølingsprosessen til polymeren fra smeltet tilstand til fast tilstand er en ikke-likevektsprosess, der relaksasjonstiden til molekylkjedene ikke samsvarer med avkjølingstidsskalaen, noe som hindrer systemet i å nå termodynamisk likevekt.
Enkelt sagt: Etter sprøytestøping av smeltet plast, på grunn av rask avkjøling og størkning, er de indre plastmolekylene, som har en tendens til å trekke seg sammen og sprette tilbake, begrenset av formhulrommet og ute av stand til å løsne denne tendensen. Det er en fastlåst situasjon der man «vil løsne, men ikke klarer det».
Hovedkilden til indre stress
Den indre spenningen i plast kommer hovedsakelig fra to aspekter:
Orientering Intern spenning generert av strømningsorientering
- Tøying: I løpet av injeksjon molding, de smeltede plastiske molekylkjedene er uordnet. Når de passerer gjennom smale porter og kanaler, blir de tvunget til å strekkes og rettes ut av sterke skjærkrefter, og anordnes i strømningsretningen (og danner en orientering).
- Fryse: Ideelt sett, hvis de avkjøles sakte, har disse strukkede molekylkjedene nok tid til å slappe av og trekke seg tilbake til sin naturlige krøllete tilstand (drevet av entropiøkning). Men i virkeligheten er formen kald og avkjølingshastigheten er ekstremt rask.
- Stressgenerering: Molekylkjeden blir umiddelbart «fryst» i denne strukkede og unaturlige, utstrakte tilstanden før den kan trekke seg tilbake.
Termisk stress forårsaket av ujevnt temperaturfelt
- Temperaturforskjell: Smeltet plast (f.eks. over 200 °C) sprøytes inn i en kald form (f.eks. 60 °C). Når den kommer i kontakt med den kalde formveggen, vil overflaten umiddelbart avkjøles og størkne, og danne et hardt «skall».
- Asynkron krymping: På dette tidspunktet er kjernedelen inne i produktet fortsatt i en smeltet tilstand med høy temperatur. Etter hvert som interiøret sakte begynte å kjøles ned og forsøke å trekke seg sammen, ble dets handlinger tett begrenset av det allerede størknede «harde skallet» på utsiden.
Stressgenerering: - Innvendig: ønsker å trekke seg sammen, men trekkes av det ytre skallet, noe som resulterer i strekkspenning (strukket spenning) på innsiden. Overflate: trekkes av tendensen til indre sammentrekning, noe som resulterer i trykkspenning (komprimert spenning) på overflaten.
Problemer forårsaket av indre stress
Det indre stresset som er nevnt ovenfor er en motstridende tilstand av å «ønske å løsne, men ikke være i stand til å løsne» på grunn av begrensningene i formhulrommet. Hva om vi bryter løs fra hulrommets begrensninger? Følgende problemer vil oppstå.
- Vridning og deformasjon: Dette er den vanligste konsekvensen. Når den interne spenningsfordelingen er ujevn, vil den forsøke å bøye materialet i retning av lavere spenning for å finne balanse, noe som resulterer i ustabile produktdimensjoner og manglende evne til å montere.
- Spenningssprekker: Dette er den mest fatale konsekvensen. Ved lagring, bruk eller kontakt med kjemiske løsemidler kan en liten ytre stimulus kombineres med den enorme indre belastningen, noe som kan føre til at produktet sprekker uten forvarsel.
- Redusert dimensjonsnøyaktighet: Frigjøring av indre spenninger kan føre til at produktet sakte deformeres over tid, slik at det ikke lenger oppfyller dimensjonskravene til presisjonsdeler.
Produktbleking og redusert optisk ytelse: I områder med stresskonsentrasjon kan endringer i materialtetthet forårsake lysspredning, noe som resulterer i «sølvlinjer» eller stressbleking.
Effekten av muggtemperatur på forbedring av indre stress
Enten det er retningsspenning eller termisk spenning. I sprøytestøpingsprosessen må vi fundamentalt justere frysetiden og krympetiden for å takle de negative fenomenene forårsaket av spenning.
Hvordan justerer man det?
Det finnes to retninger når det gjelder håndverk.
En er å juster kjøletiden av det frosne laget av produktet og justere tetthetskrympingen for hver del gjennom flere stadier av trykkholding. Hvis du ikke forstår, kan du gå tilbake til min forrige artikkel for å forklare eksempler på trykkholding.
Det andre er å bruk vår formtemperaturReduser stress ved å kontrollere frysetiden gjennom formtemperaturen, og kompenser for ujevn krymping i ulike deler av produktet gjennom justering av formtemperaturen.
Innstilling av kriterier for materialformtemperatur
Glassovergangstemperaturen (Tg) og krystalliniteten til forskjellige materialer varierer betydelig, og det er betydelige forskjeller i formtemperaturinnstillingene. Krystallinske materialer krever "tilpasning av krystallisasjonstemperatur", mens ikke-krystallinske materialer krever "senking av kjølehastigheten".
Følgende er de generelle optimaliseringsområdene (som må justeres i forbindelse med veggtykkelsen på plastdelen: hvis veggtykkelsen er ≥ 3 mm, bør formtemperaturen økes tilsvarende med 5-10 ℃):
Material Type | Representative materialer | Anbefalt temperaturområde for mugg | Viktige punkter for å redusere indre stress |
|---|---|---|---|
Lav krystallinitet | PP/PE | 20~50 ℃ | Temperaturforskjell i hulrom/kjerne ≤5 ℃ for å unngå ujevn krymping forårsaket av rask avkjøling ved lave temperaturer |
Høy krystallinitet | POM/PA6/PA66 | 40~80 ℃ (60~90 ℃ anbefalt for glassfiberforsterket PA) | Utilstrekkelig krystallisering og intern mikrospenning oppstår ved for lav formtemperatur; formen fester seg sannsynligvis ved for høy formtemperatur, noe som krever finjustering av holdetrykket. |
Amorf (lav Tg) | Magemuskler/hofter | 40~70 ℃ | Å øke formtemperaturen til 50~60 ℃ reduserer molekylær orienteringsstress betydelig og forbedrer delens sprøhet (f.eks. sprekkutsatt problem med ABS) |
Amorf (høy Tg) | PC/PMMA/strømforsyning | 80~120 ℃ (100~130 ℃ anbefales for tykkveggede PC-deler) | For lav formtemperatur er hovedårsaken til overdreven intern spenning; høy formtemperatur er nødvendig for å oppnå langsom smeltekjøling og tilstrekkelig molekylær relaksasjon; formtemperatur ≥90 ℃ for PMMA kan redusere krakelering/sprekker i stor grad. |
Legeringsmaterialer | PC/ABS/PBT/PEEK | 60~100 ℃ (120~180 ℃ anbefales for høytemperatur PEEK) | Still inn formtemperaturen basert på den høye Tg-komponenten (f.eks. PC som referanse for PC/ABS med formtemperatur ≥80 ℃) for å balansere krympeforskjellen mellom de to materialene. |
Prinsippet for å kontrollere deformasjon ved temperaturforskjell i formen
Her vil jeg ta deformasjon som et eksempel for å forklare i detalj hvorfor temperaturforskjell i formen kan kontrollere deformasjon?
La oss ta produktet som vred seg og deformerte seg i retning av den fremre formen som et eksempel. La oss deretter fokusere på hovedpunktene!
La oss glemme de tidligere teoriene her, som konseptet med tidsdilatasjon, termisk stressorientering og økning og reduksjon av entropi.
La meg gi deg et interessant eksempel som kan hjelpe deg å forstå:
- Scenario: En smal korridor med venstre og høyre vegger som representerer hulrommene i de fremre og bakre formene.
- Hovedperson: To plastmolekylfigurer står midt i gangen. De har nettopp varmet opp (smeltet og fylt) og forbereder seg nå på å lage en «statisk form» (avkjøling og forming).
Akt 2: Uunngåelig trekking (deformasjon)
Nå trekker den lille personen til venstre desperat mot venstre, mens den lille personen til høyre ikke har noen motstand. Resultatet er åpenbart: hele den lille personen til høyre trekkes ukontrollert mot venstre (lavtemperatursiden). Dette er den vridningsdeformasjonen vi ser.
Så, hvordan opprettholde stabilitet (eliminere deformasjon)?
Plan A: Tin den lille personen som holder seg fast i veggen (tilsvarende å øke temperaturen på sideformen ved lav temperatur)
- Beskrivelse: Dommeren blåser raskt varm luft til den lille personen til venstre og sier: «Ikke vær så stram, slipp hendene og slapp av litt».
- Effekt: Musklene til den lille personen til venstre tiner opp, og slipper gradvis hånden som grep tak i veggen (og frigjør dermed indre stressavslapning). Balansen mellom venstre og høyre krefter ble gjenopprettet, og laget sto rett.
- Faglig korrespondanse: Ved å øke lavtemperatur-sideformtemperaturen, redusere kjølehastigheten og gi avslapningstid for molekylkjeder, kan orienteringsspenning og termisk spenning reduseres.
Alternativ B: La personen på den andre siden også «gripe tak i armlenet» (tilsvarende å redusere formtemperaturen på høytemperatursiden)
- Beskrivelse: Dommeren snudde seg og beordret personen til høyre: «Ikke vær inaktiv, frys umiddelbart og ta tak i rekkverket til høyre.»
- Effekt: Den lille personen til høyre frøs også til øyeblikkelig og grep tak i den høyre veggen. Nå trekker begge sider desperat mot sin egen side, med motstridende krefter, og når en ny og spent balanse. Selv om laget har stabilisert seg, er hvert medlem veldig «trett» (på grunn av høyt indre stress).
- Faglig korrespondanse: Ved å redusere formtemperaturen på høytemperatursiden synkroniseres og akselereres kjølehastigheten med lavtemperatursiden. Dette oppnår «synkron frysing», selv om det totale nivået av indre spenning i produktet er høyt, er fordelingen symmetrisk og ikke lett å forårsake vridning. Dette er en balansert strategi for å «bekjempe gift med gift».
Konklusjon
Nå burde du forstå!
Årsaken til deformasjonen er ikke selve den indre spenningen, men den ujevne størrelsen på den indre spenningen på venstre og høyre side.
Vi kan endre denne tilstanden ved å justere temperaturforskjellen i formen, enten ved å fremme spenningsavslapping gjennom «leddavslapping» eller ved å oppnå symmetrisk frysing gjennom «leddspenning»!
Vanlige spørsmål
Hva er hovedårsaken til indre spenninger i sprøytestøpte deler?
Ujevn krymping av smelten under fyllings- og avkjølingsstadiene er hovedårsaken. Det innebærer i hovedsak rask avkjøling, som fryser molekylkjeder, ujevn temperaturforskjell mellom hulrom og kjerne, overmolekylær orientering på grunn av feil injeksjonshastighet og mangel på krystallisering (for krystallinske materialer).
Kan endring av temperaturen i formen fjerne indre belastninger fullstendig?
Nei. Justering av formtemperatur er absolutt den enkleste og mest effektive måten å redusere den indre spenningen på, men den bør kombineres med injeksjonsprosessparametere (injeksjonshastighet, holdetrykk) og optimalisering av formstrukturen (jevn vannvei). For deler som har stor risiko for deformasjon (som tykke PC-deler med vegger), etterbehandling (herding) er også nødvendig til fjerne gjenværende stress ytterligere.
Hvorfor har formtemperaturen ulik effekt på den indre spenningen i krystallinske og amorfe materialer?
Når det gjelder krystallinske materialer (som PP/POM/PA), bør en passende formtemperatur innstillingen kan føre til til ensartet og fullstendig krystallisering, og dermed eliminere mikrospenninger forårsaket av ujevn krystallisering; mens i tilfelle amorfe materialer (som PC/ABS/PMMA), mugg Temperaturen er hovedsakelig en regulator for molekylær orientering, og ved å øke formtemperaturen kan kjøleprosessen reduseres til tillate tilstrekkelig molekylær avslapning, og dermed redusere orienteringsstress.
Hvilke enkle måter kan brukes til å oppdage indre spenninger i injeksjonsstøpte deler under støpeprøver?
Flere enkel oppdagelse metoder oftest brukt lokalt er: aceton-neddykkingstest (for PC/PMMA, sjekk om det oppstår krakeleringer eller sprekker etter bløtlegging); bøyetest (for ABS/HIPS, sjekk hvor lett det sprekker når det bøys); visuell inspeksjon (undersøk deloverflaten for tydelige sølvstriper, vridning eller sprekker).
Hvordan variere formtemperaturen for henholdsvis tykke, tynne og tynne deler for å redusere indre spenninger?
Ved tykke deler med vegger (veggtykkelse 3 mm), mugg Temperaturen bør økes med 5~10 sammenlignet med standardområdet, og dermed redusere kjølehastigheten for å forhindre indre krympespenninger; På den annen side, for tynnveggede deler (veggtykkelse 1. 5 mm), bør formtemperaturen være satt på mediet til høyt nivå av det anbefalte området og brukes sammen med middels og lav injeksjonshastighet for å redusere molekylær orienteringsstress på grunn av rask fylling.
Kommentarer
Siste Innlegg
Relaterte Blogger
Senyo blogg er fokusert på å dele vår omfattende kunnskap om prototype produksjon. Gjennom våre artikler, vi har som mål å støtte deg i å raffinere ditt produkt, design og navigering kompleksiteten av rapid prototyping mer effektivt.
