Interne plastische spanning verwijst naar een soort interne spanning die wordt gegenereerd door factoren zoals de oriëntatie van macromoleculaire ketens en koelkrimp tijdens de verwerking van plastic smelt.
De essentie van interne stress is de onevenwichtige conformatie gevormd door de macromoleculaire keten tijdens het smeltproces. Deze ongebalanceerde conformatie kan niet onmiddellijk terugkeren naar de gebalanceerde conformatie die geschikt is voor de omgevingsomstandigheden wanneer deze wordt afgekoeld en gestold. De essentie van deze onevenwichtige conformatie is een A omkeerbare hoog-elastische vervorming, en de bevroren hoog-elastische vervorming wordt meestal opgeslagen in het plastic product in de vorm van potentiële energie. Onder geschikte omstandigheden zal deze geforceerde onstabiele conformatie veranderen in een vrije en stabiele conformatie. De potentiële energie omgezet in kinetische energie en vrijgegeven.
Wanneer de kracht tussen de macromoleculaire ketens en de verstrengelingskracht deze kinetische energie niet kan weerstaan, zal de interne spanningsbalans worden vernietigd en zullen de plastic producten spanningsscheuren en kromtrekken vertonen.
1. De oorzaak van interne spanningen in kunststof
1. Oriëntatie interne stress
Oriëntatie-interne spanning is een soort interne spanning die wordt gegenereerd door het bevriezen van macromoleculaire ketens die in de stroomrichting zijn uitgelijnd tijdens het proces van stroomvulling en drukhandhaving van plastic smelt.
Het gedetailleerde proces van het genereren van oriëntatiespanning is als volgt: de smelt nabij de runnerwand verhoogt de viscositeit van de buitenste smeltlaag vanwege de snelle afkoelsnelheid, zodat de stroomsnelheid van de smelt in de kernlaag van de holte veel groter is. hoger dan de stroomsnelheid van de oppervlaktelaag, waardoor Lagen onderhevig zijn aan schuifspanning, wat resulteert in oriëntatie langs de stroomrichting.
Het ontdooien van de georiënteerde macromoleculaire ketens in het plastic product betekent ook dat er een niet-ontspannen omkeerbare hoogelastische vervorming in zit, dus de oriëntatiespanning is de interne kracht van de macromoleculaire ketens die proberen over te gaan van de georiënteerde conformatie naar de niet-georiënteerde conformatie. conformatie. Door middel van een warmtebehandeling kan de oriëntatiespanning in het kunststof product worden verminderd of weggenomen.
De oriëntatie interne spanningsverdeling van kunststofproducten wordt steeds kleiner van de oppervlaktelaag naar de binnenlaag van het product en verandert in een parabool.
2. Verkoelende interne stress
Interne koelspanning is een soort interne spanning die wordt veroorzaakt door ongelijkmatige krimp tijdens het koelen en vormen van kunststofproducten tijdens het smeltproces. Vooral voor dikwandige kunststofproducten koelt de buitenste laag van het kunststofproduct eerst af en stolt en krimpt, en de binnenlaag kan nog steeds een hotmelt zijn, dus de kernlaag zal de krimp van de oppervlaktelaag beperken, waardoor de kernlaag in een staat van drukspanning te verkeren, terwijl de oppervlaktelaag in een staat van drukspanning verkeert. Trekspanningstoestand.
De verdeling van de koelinterne spanning van het kunststofproduct wordt steeds groter van de oppervlaktelaag naar de binnenlaag van het product, en verandert ook in een parabool.
Bovendien, voor plastic producten met metalen inzetstukken, omdat de thermische uitzettingscoëfficiënten van metaal en plastic sterk verschillen, is het gemakkelijk om interne spanning te vormen met ongelijkmatige krimp.
Naast de bovenstaande twee belangrijke interne spanningen, zijn er verschillende soorten interne spanningen: Voor kristallijne kunststofproducten kunnen interne spanningen ook optreden als gevolg van verschillen in de kristalstructuur en kristalliniteit van elk onderdeel van het product. Daarnaast zijn er configuratie-interne spanningen en ontkistingsinterne spanningen, enz., maar het aandeel van interne spanningen is erg klein.
2. Factoren die de interne spanning van kunststoffen beïnvloeden
1. De stijfheid van de moleculaire keten
Hoe groter de stijfheid van de moleculaire keten, hoe hoger de smeltviscositeit en de slechte mobiliteit van de moleculaire keten van het polymeer, dus het herstel van de omkeerbare hoge elastische vervorming is slecht en het is gemakkelijk om resterende interne spanning te genereren. Sommige polymeren die bijvoorbeeld benzeenringen in de moleculaire keten bevatten, zoals PC, PPO, PPS, enz., De interne spanning van de overeenkomstige producten is relatief groot.
2. De polariteit van de moleculaire keten
Hoe groter de polariteit van een moleculaire keten, hoe groter de kracht van wederzijdse aantrekkingskracht tussen moleculen, wat de moeilijkheid vergroot om tussen moleculen te bewegen en de mate van herstel van omkeerbare elastische vervorming vermindert, wat resulteert in grote resterende interne spanning. Sommige soorten kunststof die polaire groepen zoals carbonylgroepen, estergroepen en nitrilgroepen in hun moleculaire ketens bevatten, hebben bijvoorbeeld relatief grote interne spanningen in hun overeenkomstige producten.
3. Het sterische hinderingseffect van vervangende groepen
Hoe groter het volume van de macromoleculaire zijsubstituentgroep, des te groter de belemmering voor de vrije beweging van de macromoleculaire keten en de toename van de residuele interne spanning. De fenylgroep van de polystyreensubstituentgroep heeft bijvoorbeeld een groot volume, dus de interne spanning van polystyreenproducten is relatief groot.
3. Drie manieren om de interne spanning van spuitgegoten onderdelen te detecteren
1. Oplosmiddelmethode
▶Onderdompeling in azijnzuur
Het gebruikte azijnzuur (CH3COOH) moet voor meer dan 95 procent uit azijnzuur bestaan en het aantal herhaalde toepassingen mag niet meer dan 10 tests bedragen.
①Surface stress test: giet azijnzuur (ijsazijn) in een glazen container en dompel het product volledig onder in het azijnzuur gedurende 30 seconden. Neem na 30 seconden het monster met clips eruit en spoel het onmiddellijk af met schoon water (kraanwater is voldoende) om te controleren of er sprake is van wit worden en scheuren op het oppervlak van het monster.
Oordeel: Er mogen geen scheuren zijn en het oppervlak mag licht witachtig zijn.
②Interne stresstest: na het drogen van de monsters die de oppervlaktestresstest hebben doorstaan, worden ze gedurende 2 minuten volledig ondergedompeld in azijnzuur. Neem na 2 minuten het monster eruit en spoel het onmiddellijk af met schoon water (kraanwater is voldoende) en inspecteer het monster op witheid en scheuren.
Oordeel: Er mag geen breuk zijn en lichte scheuren en wit worden van het oppervlak zijn toegestaan op de inleg.
▶Methylethylketon plus aceton-onderdompelingsmethode
Dompel de hele machine volledig onder in een 1:1 mengsel van methylethylketon plus aceton bij 21 graden Celsius, haal het eruit en droog het onmiddellijk, en controleer het volgens de bovenstaande methode.
Principe: Volgens het fenomeen van medium spanningsscheuren, dat wil zeggen, nadat de oplosmiddelmoleculen in de macromoleculen van de hars zijn doorgedrongen, wordt de onderlinge kracht tussen de moleculen verminderd. Waar de interne spanning groot is, wordt de kracht tussen de moleculen verzwakt vóór onderdompeling, en deze verzwakte plaatsen worden verder verzwakt na onderdompeling, waardoor scheuren ontstaan, en de plaats met kleine interne spanning zal niet in korte tijd barsten.
Daarom kunnen de grootte en plaats van de interne spanning van het geplateerde stuk worden bepaald uit de tijd en mate van scheuren op het oppervlak van het te plateren stuk. Om te bepalen of de plastic onderdelen gegalvaniseerd zijn.
2. Instrumentmethode
Verlicht plastic onderdelen met gepolariseerd licht en analyseer de sterkte van interne stress afhankelijk van de hoeveelheid gekleurde lichtbanden. Het is alleen geschikt voor transparante delen. De instrumenten die nodig zijn voor de gepolariseerde lichtmethode zijn duur, de operatie is complex en de nauwkeurigheid is niet hoog, omdat het werkstuk voor en na de behandeling niet significant verandert en de lichtbanden die op de spectrale band verschijnen niet noodzakelijkerwijs de invloed zijn van interne spanning, zoals rimpelingen op het oppervlak van het werkstuk. de testresultaten beïnvloeden.
Deze methode heeft geen effect op de prestaties van de onderdelen. Het is een niet-destructieve test en de geteste onderdelen kunnen verder worden gegalvaniseerd en gebruikt.
3. Temperatuur plotselinge veranderingsmethode
Deze methode bestaat uit het herhaaldelijk koelen en verwarmen van de te plateren kunststof onderdelen en het evalueren van de grootte van de interne spanning op basis van het tijdstip waarop de scheuren verschijnen. Het is geschikt voor diverse kunststof vormdelen. De apparatuur die nodig is voor de plotselinge temperatuurveranderingsmethode is eenvoudig, maar de testtijd is langer.
De gereviseerde kunststof onderdelen zijn beschadigd en kunnen niet continu gebruikt worden.
Ten vierde, de eliminatie van interne stress
Net als bij metaal kunnen kunststofproducten ook een deel van de spanning verlichten door het "gloeiproces" na het vormen zoals metaal. Dit is slechts een remedie voor de situatie waarin niet aan het ontwerpproces en andere aspecten kan worden voldaan, en het wordt niet aanbevolen als routinemethode.
Deze aanpak heeft een aantal beperkingen:
1. Voor glasvezelvulmaterialen kan het niet goed worden geëlimineerd;
2. De test toont aan dat vanwege de afname van de sterkte van het materiaal en de afname van de chemische weerstand van het materiaal tijdens het verwarmingsproces na het vormen, het noodzakelijk is om de uitgloeitijd te regelen om falen te voorkomen;
3. Langdurig verwarmen en gloeien zal de kosten van het eindproduct aanzienlijk verhogen;
4. Tijdens het uitgloeiproces zijn de verwarming en koeling gegarandeerd stabiel om thermische schokken veroorzaakt door snelle afkoeling en snelle verwarming te voorkomen.
