注塑制品內(nèi)應力產(chǎn)生分析

1 內(nèi)應力產(chǎn)生

在注塑制品中，各處局部應力狀態(tài)是不同的，制品變形程度將決定于應力分布。如果制品在冷卻時。存在溫度梯度，則這類應力會發(fā)展，所以這類應力又稱為“成型應力”。

注塑制品的內(nèi)應力包兩種：一種是注塑制品成型應力，另一種是溫度應力。當熔體進入溫度較低的模具時，靠近模腔壁的熔體訊速地冷卻而固化，于是分子鏈段被“凍結(jié)”。由于凝固的聚合物層，導熱性很差，在制品厚度方向上產(chǎn)生較大的溫度梯度。制品心部凝固相當緩慢，以致于當澆口封閉時，制品中心的熔體單元還未凝固，這時注塑機又無法對冷卻收縮進行補料。這樣制品內(nèi)部收縮作用與硬皮層作用方向是相反的；心部處于靜態(tài)拉伸而表層則處于靜態(tài)壓縮。

在熔體充模流動時，除了有體積收縮效應引起的應力外。還有因流道，澆口出口的膨脹效應而引起的應力；前一種效應引起的應力與熔體流動方向有關，后者由于出口膨脹效應將引起在垂直于流動方向應力作用。

2 影響內(nèi)應力的工藝因素

（1）向應力的影響在速冷條件下，取向會導致聚合物內(nèi)應力的形成。由于聚合物熔體的粘度高，內(nèi)應力不能很快松馳，影響制品的物理性能和尺寸穩(wěn)定性。

各參數(shù)對取向應力的影響

（2）對溫度應力的影響

如上所述由于在充模時熔體和型壁之間溫度梯度很大，先凝固的外層熔體要助止后凝固的內(nèi)層熔體的收縮，結(jié)果在外層產(chǎn)生壓應力（收縮應力），內(nèi)層產(chǎn)生拉應力（取向應力）。

如果充模后又在保壓壓力的作用下持續(xù)較長時間，聚合物熔體又補入模腔中，使模腔壓力提高，此壓力會改變由于溫度不均而產(chǎn)生的內(nèi)應力。但在保壓時間短，模腔壓力又較低的情況下，制品內(nèi)部仍會保持原來冷卻時的應力狀態(tài)。

如果在制品冷卻初期模腔壓力不足時，制品的外層會因凝固收縮而形成凹陷；如果在制品已形成冷硬層的后期模腔壓力不足時，制品的內(nèi)層會因收縮而分離，或形成空穴；如果在澆口封閉前維持模腔壓力，有利于提高制品密度，消除冷卻溫度應力，但是在澆口附近會產(chǎn)生較大的應力集中。

由此看來熱塑性聚合物在成型時，模內(nèi)壓力越大保壓時間越長，有助于溫度所產(chǎn)生的收縮應力的減小反之會使壓縮應力增大。

3內(nèi)應力與制品質(zhì)量的關系

制品中內(nèi)應力的存在會嚴重影響制品的力學性質(zhì)和使用性能；由于制品內(nèi)應力的存在和分布不均，制品在使用過程中會發(fā)生裂紋。在玻璃化溫度以下使用時，常發(fā)生不規(guī)則的變形或翹曲，還會引起制品表面“泛白”，渾濁，光學性質(zhì)變壞。

設法降低澆口處溫度，增加緩冷時間，有利于改善制品的應力不均，使制品的機械性能均一。

不管對結(jié)晶型聚合物還是非結(jié)晶型聚合物，拉伸強度都表現(xiàn)出各向異向的特點。對非結(jié)晶型聚合物拉伸強度會因澆口的們置而異；當澆口與充模方向一致時，拉伸強度隨熔體溫度提高而降低；當澆口與充模方向垂直時，拉伸強度隨熔體溫度的提高而增加。

由于熔體溫度提高導致解取向作用加強，而取向作用減弱使拉伸強度降低。澆口的方位會通過影響料流的方向來影響取向，又由于非結(jié)晶型聚合物比結(jié)晶型聚合物的各向異性表現(xiàn)的強烈，所以在垂直于流動方向上的拉伸強度前者比后者大。低溫注射比高溫注射有更大的力學各向異性，如注射溫度高時，垂直方向與流動方向的強度比為1.7，注射溫度低時為2 。

由此看來，熔體溫度的提高，不論對結(jié)晶型聚合物還是非結(jié)晶型聚合物都會導致拉伸強度的降低，但機理卻不一樣；前者是由于通過取向作用降低的影響。

來源微信公眾賬號：微注塑

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