Lo stress interno plastico si riferisce a un tipo di stress interno generato da fattori come l'orientamento delle catene macromolecolari e il restringimento dovuto al raffreddamento durante la lavorazione della fusione della plastica.
L'essenza dello stress interno è la conformazione sbilanciata formata dalla catena macromolecolare durante il processo di fusione. Questa conformazione squilibrata non può tornare immediatamente alla conformazione equilibrata adatta alle condizioni ambientali quando viene raffreddata e solidificata. L'essenza di questa conformazione sbilanciata è una deformazione ad alta elasticità reversibile e la deformazione ad alta elasticità congelata viene solitamente immagazzinata nel prodotto plastico sotto forma di energia potenziale. In condizioni adeguate, questa forzata conformazione instabile si trasformerà in una conformazione libera e stabile. L'energia potenziale si trasforma in energia cinetica e viene rilasciata.
Quando la forza tra le catene macromolecolari e la forza di entanglement non è in grado di sopportare questa energia cinetica, l'equilibrio di stress interno verrà distrutto e i prodotti in plastica presenteranno crepe da stress e deformazione da deformazione.
1. La causa dello stress interno nella plastica
1. Stress interno di orientamento
Lo stress interno di orientamento è un tipo di stress interno generato dal congelamento di catene macromolecolari allineate nella direzione del flusso durante il processo di riempimento del flusso e mantenimento della pressione del fuso plastico.
Il processo dettagliato di generazione della sollecitazione di orientamento è il seguente: la massa fusa vicino alla parete del canale aumenta la viscosità dello strato esterno della massa fusa a causa della rapida velocità di raffreddamento, in modo che la portata della massa fusa nello strato centrale della cavità sia molto superiore alla portata dello strato superficiale, con conseguente Gli strati sono soggetti a sollecitazioni di taglio, con conseguente orientamento lungo la direzione del flusso.
Lo scongelamento delle catene macromolecolari orientate nel prodotto di plastica significa anche che vi è una deformazione ad alta elasticità reversibile non rilassata in esso, quindi lo stress di orientamento è la forza interna delle catene macromolecolari che cercano di passare dalla conformazione orientata a quella non orientata conformazione. Mediante trattamento termico, la tensione di orientamento nel prodotto in plastica può essere ridotta o eliminata.
La distribuzione dello stress interno dell'orientamento dei prodotti in plastica diventa sempre più piccola dallo strato superficiale allo strato interno del prodotto e cambia in una parabola.
2. Stress interno di raffreddamento
Lo stress interno da raffreddamento è un tipo di stress interno causato da un restringimento irregolare durante il raffreddamento e la sagomatura dei prodotti in plastica durante la fusione. Soprattutto per i prodotti in plastica a pareti spesse, lo strato esterno del prodotto in plastica prima si raffredda, si solidifica e si restringe e lo strato interno può ancora essere un hot melt, quindi lo strato centrale limiterà il restringimento dello strato superficiale, causando lo strato centrale essere in uno stato di sollecitazione di compressione, mentre lo strato superficiale è in uno stato di sollecitazione di compressione. Stato di sollecitazione di trazione.
La distribuzione della sollecitazione interna di raffreddamento del prodotto plastico diventa sempre più ampia dallo strato superficiale allo strato interno del prodotto, e cambia anche in una parabola.
Inoltre, per i prodotti in plastica con inserti metallici, poiché i coefficienti di dilatazione termica di metallo e plastica differiscono notevolmente, è facile che si formino sollecitazioni interne con ritiro non uniforme.
Oltre alle due importanti sollecitazioni interne di cui sopra, esistono diversi tipi di sollecitazioni interne come segue: Per i prodotti in plastica cristallina, possono verificarsi anche sollecitazioni interne dovute a differenze nella struttura cristallina e nella cristallinità di ciascuna parte del prodotto. Inoltre, ci sono sollecitazioni interne di configurazione e sollecitazioni interne di sformatura, ecc., ma la percentuale di sollecitazioni interne è molto piccola.
2. Fattori che influenzano lo stress interno della plastica
1. La rigidità della catena molecolare
Maggiore è la rigidità della catena molecolare, maggiore è la viscosità del fuso e la scarsa mobilità della catena molecolare polimerica, quindi il recupero dell'elevata deformazione elastica reversibile è scarso ed è facile generare stress interno residuo. Ad esempio, alcuni polimeri contenenti anelli benzenici nella catena molecolare, come PC, PPO, PPS, ecc., lo stress interno dei prodotti corrispondenti è relativamente grande.
2. La polarità della catena molecolare
Maggiore è la polarità di una catena molecolare, maggiore è la forza di attrazione reciproca tra le molecole, che aumenta la difficoltà di spostamento tra le molecole e riduce il grado di recupero della deformazione elastica reversibile, con conseguente grande stress interno residuo. Ad esempio, alcuni tipi di plastica contenenti gruppi polari come gruppi carbonilici, gruppi estere e gruppi nitrilici nelle loro catene molecolari hanno sollecitazioni interne relativamente grandi nei loro prodotti corrispondenti.
3. L'effetto di ingombro sterico dei gruppi sostituenti
Maggiore è il volume del gruppo sostituente laterale macromolecolare, maggiore è l'ostacolo al libero movimento della catena macromolecolare e l'aumento dello stress interno residuo. Ad esempio, il gruppo fenile del gruppo sostituente del polistirene ha un grande volume, quindi la sollecitazione interna dei prodotti in polistirene è relativamente grande.
3. Tre modi per rilevare la sollecitazione interna delle parti stampate a iniezione
1. Metodo del solvente
▶Immersione in acido acetico
L'acido acetico (CH3COOH) utilizzato deve contenere più del 95% di acido acetico e il numero di usi ripetuti non deve superare i 10 test.
①Test di stress superficiale: versare acido acetico (acido acetico glaciale) in un contenitore di vetro e immergere completamente il prodotto nell'acido acetico per 30 secondi. Dopo 30 secondi, estrarre il campione con le clip e sciacquarlo immediatamente con acqua pulita (l'acqua del rubinetto è sufficiente) per verificare se sono presenti sbiancamenti e crepe sulla superficie del campione.
Giudizio: non devono esserci screpolature e la superficie può essere leggermente biancastra.
②Test di stress interno: dopo aver asciugato i campioni che superano il test di stress superficiale, vengono immersi completamente in acido acetico per 2 minuti. Dopo 2 minuti, estrarre il campione e risciacquarlo immediatamente con acqua pulita (l'acqua del rubinetto è sufficiente) e ispezionare il campione per verificare che non presenti macchie bianche e crepe.
Giudizio: non devono esserci rotture e sull'inserto sono consentite lievi crepe e sbiancamento della superficie.
▶ Metiletilchetone più metodo di immersione in acetone
Immergere completamente l'intera macchina in una miscela 1:1 di metiletilchetone più acetone a 21 gradi Celsius, estrarla e asciugarla immediatamente e controllarla secondo il metodo sopra.
Principio: secondo il fenomeno del cracking da stress medio, cioè dopo che le molecole di solvente penetrano nelle macromolecole della resina, la forza reciproca tra le molecole viene ridotta. Laddove lo stress interno è elevato, la forza tra le molecole viene indebolita prima dell'immersione e questi punti indeboliti vengono ulteriormente indeboliti dopo l'immersione, causando crepe e il punto con piccolo stress interno non si spezzerà in breve tempo.
Pertanto, la dimensione e la posizione della sollecitazione interna del pezzo placcato possono essere determinate dal tempo e dal grado di incrinatura sulla superficie del pezzo da placcare. In modo da determinare se le parti in plastica sono galvanizzate.
2. Metodo strumentale
Illumina le parti in plastica con luce polarizzata e analizza la forza della sollecitazione interna in base alla quantità di bande luminose colorate. È adatto solo per parti trasparenti. Gli strumenti necessari per il metodo della luce polarizzata sono costosi, l'operazione è complessa e la precisione non è elevata, perché il pezzo non cambia in modo significativo prima e dopo il trattamento e le bande luminose che appaiono sulla banda spettrale non sono necessariamente l'influenza di stress interno, come increspature sulla superficie del pezzo. influenzare i risultati del test.
Questo metodo non ha alcun effetto sulle prestazioni delle parti. È un test non distruttivo e le parti che sono state testate possono continuare a essere galvanizzate e utilizzate.
3. Metodo di variazione improvvisa della temperatura
Questo metodo consiste nel raffreddare e riscaldare ripetutamente le parti in plastica da placcare e valutare l'entità della sollecitazione interna in base al momento in cui compaiono le cricche. È adatto a varie parti stampate in plastica. L'attrezzatura richiesta per il metodo del cambiamento improvviso di temperatura è semplice, ma il tempo di prova è più lungo.
Le parti in plastica revisionate sono state danneggiate e non possono essere utilizzate continuamente.
In quarto luogo, l'eliminazione dello stress interno
Analogamente al metallo, anche i prodotti in plastica possono alleviare parte dello stress attraverso il processo di "ricottura" dopo la formatura come il metallo. Questo è solo un rimedio per la situazione in cui il processo di progettazione e altri aspetti non possono essere soddisfatti e non è raccomandato come metodo di routine.
Questo approccio ha una serie di limitazioni:
1. Per i materiali di riempimento in fibra di vetro, non può essere eliminato bene;
2. Il test mostra che a causa della diminuzione della resistenza del materiale e della diminuzione della resistenza chimica del materiale durante il processo di riscaldamento dopo la formatura, è necessario controllare il tempo di ricottura per evitare guasti;
3. Il riscaldamento e la ricottura a lungo termine aumenteranno significativamente il costo del prodotto finale;
4. Durante il processo di ricottura, il riscaldamento e il raffreddamento sono garantiti per essere stabili per evitare shock termici causati dal raffreddamento rapido e dal riscaldamento rapido.
