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高分子配件的成型工藝參數(shù)對其內(nèi)部殘留應(yīng)力有何影響?
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  • 1.溫度參數(shù):

    *熔體溫度:提高熔體溫度可降低熔體粘度,改善流動性,減少充模和保壓階段所需的壓力,從而降低由高剪切和高壓力引起的分子取向應(yīng)力和壓縮應(yīng)力。同時,高溫熔體在模具內(nèi)冷卻時溫差更大,若冷卻不均,熱應(yīng)力(收縮應(yīng)力)可能增大。溫度過低則粘度高,流動困難,需更高注射壓力,顯著增加取向應(yīng)力,且易導(dǎo)致熔接線強度低、表面缺陷,這些區(qū)域應(yīng)力集中。

    *模具溫度:這是控制冷卻速率的關(guān)鍵。高模溫使冷卻緩慢,有利于分子鏈松弛,減少因快速凍結(jié)而產(chǎn)生的取向應(yīng)力和熱應(yīng)力(內(nèi)外溫差?。?,降低制品后收縮,但可能延長成型周期。低模溫導(dǎo)致快速冷卻,熔體表層迅速凍結(jié),內(nèi)部熱量散失慢,造成大的內(nèi)外溫差和收縮不均,產(chǎn)生顯著的熱應(yīng)力;同時,快速凍結(jié)也鎖定了更多由流動和保壓產(chǎn)生的取向應(yīng)力和壓縮應(yīng)力。

    2.壓力參數(shù):

    *注射壓力:高壓有助于克服流動阻力,確保充模完整,特別是對于薄壁或復(fù)雜結(jié)構(gòu)。但過高的注射壓力會加劇熔體在型腔內(nèi)的剪切流動,使分子鏈高度取向(尤其在澆口附近和流道末端),凍結(jié)后形成強烈的取向應(yīng)力。同時,高壓也意味著對熔體更大的壓縮作用。

    *保壓壓力與時間:保壓階段對殘留應(yīng)力影響極大。高保壓壓力在澆口凝固前持續(xù)向模腔內(nèi)補充物料,補償冷卻收縮。但過高的保壓壓力會將大量壓縮應(yīng)力“凍結(jié)”在制品內(nèi)部,尤其是厚壁區(qū)域和澆口附近,形成壓縮應(yīng)力芯。保壓時間過長同樣會增加壓縮應(yīng)力,并可能將壓力傳遞到已凝固層,導(dǎo)致過度充填或脫模困難。保壓不足或時間過短則補償不足,制品易產(chǎn)生縮痕,但內(nèi)部壓縮應(yīng)力相對較小。

    3.時間參數(shù):

    *注射速度:高速注射會產(chǎn)生高剪切速率,導(dǎo)致熔體劇烈剪切生熱和分子鏈高度取向,增加剪切應(yīng)力和取向應(yīng)力(尤其在澆口區(qū)域)。低速注射可減少剪切和取向,但可能因熔體前沿溫度降低過多而影響熔合強度或?qū)е鲁淠2蛔?。需要根?jù)制品結(jié)構(gòu)和材料特性找到平衡點。

    *冷卻時間:足夠的冷卻時間是保證制品充分固化、定型的必要條件。冷卻時間不足,制品內(nèi)部溫度過高,脫模后繼續(xù)收縮,會產(chǎn)生新的收縮應(yīng)力,并可能導(dǎo)致變形。優(yōu)化冷卻時間有助于在模內(nèi)完成大部分收縮,減少脫模后的應(yīng)力發(fā)展。

    4.冷卻速率:

    *如前所述,冷卻速率主要由模具溫度控制??焖倮鋮s(低模溫)是高分子制品產(chǎn)生高殘留熱應(yīng)力的原因之一,因為材料內(nèi)外層收縮不同步且差異大。緩慢均勻的冷卻(高模溫或優(yōu)化冷卻系統(tǒng)設(shè)計)能有效降低熱應(yīng)力。

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