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降低與疏散塑料內應力的四大妙招!!!

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2016-02-22 16:28:00

塑料內應力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而產生的一種內在應力。內應力的存在對于制品來說容易造成翹曲和開裂,這對于產品而言是不可忽視的,因此,一般在塑料的配方設計、成型條件、制品設計、模具設計四大方面去解決這個問題。

 一、原料配方設計 

① 選取分子量大、分子量分布窄的樹脂 

聚合物分子量越大,大分子鏈間作用力和纏結程度增添,其制品抗應力開裂能力較強;聚合物分子量分布越寬,其中低分子量成分越大,輕易首先造成微觀撕裂,造成應力集中,便制品開裂。

②選取雜質含量低的樹脂 

聚合物內的雜質等于應力的集中體,又會降低塑料的原有強度,應將雜質含量減少到最低程度。

③共混改性 

易出現應力開裂的樹脂與適宜的其它樹脂共混,可降低內應力的存在程度。例如,在PC中混入適量PS,PS呈近似珠粒狀分散于PC連續相中,可使內應力沿球面分散緩解并禁止裂紋擴大,從而達到降低內應力的目的。再如,在PC中混入適量PE , PE球粒外沿可形成關閉的空化區,也可適當降低內應力。

④加強改性 

用增強纖維進行增強改性,可以降低制品的內應力,這是因為纖維纏結了良多大分子鏈,從而提高應力開裂能力。例如,30%GFPC的耐應力開裂能力比純PC提高6倍之多。 

⑤成核改性 

在結晶性塑料中參加相宜的成核劑,可以在其制品中形成很多小的球晶,使內應力降低并得到分散。 

二、成型加工前提的節制 

在塑料制品的成型過程中,凡能減小制品中聚合物分子取向的成型因素都可能降低取向應力;但凡能使制品中聚合物均勻冷卻的工藝條件都能降低冷卻內應力;凡有助于塑料制品脫模的加工方法都有利于降低脫模內應力。

對內應力影響較大的加工條件主要有如下幾種。 

①料筒溫度 

較高的料筒溫度有利于取向應力的降低,這是因為在較高的料筒溫度,熔體塑化均勻,粘度降落,流動性增加,在熔體充斥型腔過程中,分子取向作用小,因而取向應力較小。而在較低料筒溫度下,熔體粘度較高,充模過程中分子取向較多,冷卻定型后殘余內應力則較大。但是,料筒溫度太高也不好,太高容易造成冷卻不充足,脫模時易造成變形,固然取向應力減小,但冷卻應力和脫模應力反而增大。

②模具溫度 

模具溫度的高下對取向內應力和冷卻內應力的影響都很大。一方面,模具溫度過低,會造成冷卻加快,易使冷卻不均勻而引起收縮上的較大差異,從而增大冷卻內應力;另一方面,模具溫度過低,熔體進入模其后,溫度降低加快,熔體粘度增加迅速,造成在高粘度下充模,形成取向應力的程度明顯加大。

模溫對塑料結晶影響很大,模溫越高,越有利于晶粒堆砌嚴密,晶體內部的缺點減小或消除,從而減少內應力。另外,對于不同厚度塑料制品,其模溫請求不同。對于厚壁制品其模溫要適當高一些 。

③注射壓力 

  注射壓力高,熔體充模進程中所受剪切作使勁大,產生取向應力的機遇也較大。因而,為了降低取向應力和打消脫模應力,應適當降低打針壓力。. 

④保壓壓力 

  保壓壓力對塑料制品內應力的影響大于注射壓力的影響。在保壓階段,跟著熔體溫度的降低,熔體粘度敏捷增加,此時若施以高壓,必定導致分子鏈的逼迫取向,從而形成更大的取向應力。 

⑤注射速度 

  注射速度越快,越容易造成分子鏈的取向程度增加,從而引起更大的取向應力。但注射速渡過低,塑料熔體進入模腔后,可能先后分層而形成熔化痕,產生應力集中線,易產生應力開裂。所以注射速度以適中為宜。最好采用變速注射,在速度逐步減小下停止充模。 

⑥保壓時間 

  保壓時間越長,會增大塑料熔體的剪切作用,從而產生更大的彈性形變,凍結更多的取向應力。所以,取向應力隨保壓時間延長和補料量增長而明顯增大。 應適當調劑注射壓力和保壓時間,使開模時模內的殘余壓力瀕臨于大氣壓力,從而避免產生更大的脫模內應力。

三、塑料制品的設計 

①塑料制品的形狀和尺寸

  在具體設計塑料制品時,為了有效地分散內應力,應遵守這樣的準則:制品形狀應盡可能堅持持續性,防止銳角、直角、缺口及忽然擴展或縮小。

  對于塑料制品的邊沿處應設計成圓角,其中內圓角半徑應大于相鄰兩壁中薄者厚度的70%以上;外圓角半徑則根據制品形狀而肯定。理想的內圓角半徑應有壁厚的1/4以上。外圓角半徑可取壁厚的1.5倍。 

  對于壁厚相差較大的部位,因冷卻速度不同,易產生冷卻內應力及取向內應力。因此,應設計成壁厚盡可能勻稱的制件,如必需壁厚不平均,則要進行壁厚差別的漸變過渡。 

②合理設計金屬嵌件 

  塑料與金屬的熱膨脹系數相差5~10倍,因此帶金屬嵌件的塑料制品在冷卻時,兩者構成的收縮水平不同,因塑料的壓縮比擬大而牢牢抱住金屬嵌件,在嵌件四周的塑料內層受壓應力,而外層受拉應力作用,產生應力集中景象。

在詳細設汁嵌件時,應留神如下幾點,以輔助減小或消除內應力。

a.盡可能抉擇塑料件作為嵌件。 

b.盡可能取舍與塑料熱膨脹系數相差小的金屬材料做嵌件資料,如鋁、鋁合金及銅等。

c.在金屬嵌件上涂覆一層橡膠或聚氨酯彈性緩沖層,并保障成型時涂覆層不融化,可降低兩者收縮差。 

d.對金屬嵌件進行名義脫脂化處理,能夠避免油脂加速制品的應力開裂。

e.金屬嵌件進行適當的預熱處理。 

f.金屬嵌件周圍塑料的厚度要充分。例如,嵌件外徑為D,嵌件周圍塑料厚度為h,則對鋁嵌件塑料厚度h≥0.8D;對于銅嵌件,塑料厚度h≥0.9 D。

g.金屬嵌件應設計成油滑形狀,最好帶精巧的滾花紋。

③塑料制品上孔的設計 

塑料制品上孔的形狀、孔數及孔的位置都會對內應力集中程度產生很大的影響。 為避免應力開裂,切忌在塑料制品上開設棱形、矩形、方形或多邊形孔。應盡可能開設圓形孔,其中卵形孔的效果最好,并應使橢圓形孔的長軸平行于外力作用方向。如開設圓孔,可增開等直徑的工藝圓孔,并使相鄰兩圓孔的中央銜接線平行于外力作用方向,這樣可 以獲得與橢圓孔相似的效果;還有一種方法,即在圓孔周圍開設對稱的槽孔,以分散內應力。 

四、塑料模具的設計 

  在設計塑料模具時,澆注系統和冷卻系統對塑料制品的內應力影響較大,在具體設計時應注意如下幾點。

①澆口尺寸 

  過大的澆口將須要較長的保壓補料時間,在降溫過程中的補料流動一定會凍結更多的取向應力,尤其是在補填冷料時,將給澆口附近造成很大的內應力。

  恰當縮小澆口尺寸,可縮短保壓補料時光,下降澆口凝封時模內壓力,從而降低取向應力。但過小的澆口將導致充模時間延伸,造成制品缺料。 

②澆口的地位 

  澆口的位置決議廠塑料熔體在模腔內的流動情形、流動間隔和流動方向。.當澆口設在制品壁厚最大部位時,可適當降低注射壓力、保壓壓力及保壓時間,有利于降低取向應力。當澆口設在薄壁部位時,宜適當增加澆口處的壁厚,以降低澆口附近的取向應力。

  熔體在模腔內流動距離越長,產生取向應力的幾率越大。為此,對于壁厚、長流程且面積較大的塑料件,應適當分布多個澆口,能有效地降低取向應力,防止翹曲變形。

  另外,因為澆口四周為內.應力多發地帶,可在澆口附近設汁成護耳式澆日,使內應力產生在護耳中,脫模后切除內應力較大的護耳,可降低塑料制品內的內應力。 

③流道的設計 

  設計短而粗的流道,可減小熔體的壓力喪失和溫度降,相應降低注射壓力和冷卻速度,從而降低取向應力和冷卻壓力。 

④冷卻體系的設計 

  冷卻水道的散布要公道,使澆口鄰近、闊別澆口區、壁厚處、壁薄處都得到平均且遲緩的冷卻,從而降低內應力, 

⑤頂出系統的設計 

  要設計適當的脫模錐度,較高的型芯光潔度和較大面積的頂出部位,以預防強行脫模產生脫模應力。

 

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