Mașină de extrudare

Cunoști toți factorii care generează și influențează tensiunile interne în produsele turnate prin injecție?

1. generarea de stres intern
În produsele turnate prin injecție, starea de tensiune locală este diferită în fiecare loc, iar gradul de deformare al produselor va fi determinat de distribuția tensiunii. Dacă produsul este răcit. Dacă există un gradient de temperatură, se va dezvolta acest tip de tensiune, de aceea acest tip de tensiune este numit și „tensiune de turnare”.
Să aruncăm o privire la introducereamasina de extrudare.

Există două tipuri de pachete de tensiuni interne pentru produsele turnate prin injecție: una este tensiunea de turnare, iar cealaltă este tensiunea de temperatură. Când topitura intră în matriță la o temperatură mai scăzută, topitura din apropierea peretelui cavității se răcește și se solidifică rapid, astfel încât segmentele lanțului molecular sunt „înghețate”. Din cauza conductivității termice slabe a stratului de polimer solidificat, se creează un gradient de temperatură mare în direcția grosimii produsului. Inima produsului se solidifică foarte lent, astfel încât, atunci când poarta este închisă, unitatea de topitură din centrul produsului nu s-a solidificat încă, iar mașina de turnare prin injecție nu mai poate compensa contracția la răcire.

Contracția internă a produsului este astfel în direcția opusă acțiunii stratului de înveliș dur; miezul este în tensiune statică, în timp ce stratul superficial este în compresie statică.

Când topitura umple matrița și curge, pe lângă efectul de contracție volumică cauzat de tensiune, există și tensiuni cauzate de efectul de dilatare al canalului și al orificiului de ieșire; primul efect provoacă tensiuni legate de direcția de curgere a topiturii, iar cel de-al doilea, datorită efectului de dilatare al orificiului de ieșire, va provoca tensiuni în direcția perpendiculară pe curgere.

2. Factorii de proces care afectează stresul

(1) Din cauza stresului în condiții de răcire rapidă, orientarea va duce la formarea de tensiuni interne în polimer. Datorită vâscozității ridicate a topiturii polimerului, tensiunea internă nu poate fi relaxată rapid, afectând proprietățile fizice și stabilitatea dimensională a produsului.

Influența diferiților parametri asupra tensiunilor de orientare.

Temperatura de topitură, temperatura ridicată a topiturii, vâscozitate scăzută, tensiune de forfecare mai mică și orientare redusă; pe de altă parte, temperatura ridicată a topiturii va face relaxarea tensiunii mai rapidă și va promova capacitatea de a consolida neorientarea.

Totuși, fără modificarea presiunii mașinii de turnare prin injecție, presiunea din cavitatea matriței va crește, iar efectul puternic de forfecare va duce la o creștere a tensiunii de orientare.

Prelungirea timpului de menținere până la închiderea duzei va duce la o creștere a tensiunii de orientare.

Creșterea presiunii de injecție sau a presiunii de menținere va crește tensiunea de orientare.

O temperatură ridicată a matriței asigură răcirea lentă a produsului și acționează ca un factor de dezorientare.

Măriți grosimea produsului pentru a reduce tensiunea de orientare, deoarece produsele cu pereți groși se răcesc lent, vâscozitatea crește lent, procesul de relaxare a tensiunii durează mult timp, astfel încât tensiunea de orientare este mică.

(2) Efectul asupra stresului termic

Așa cum s-a menționat mai sus, din cauza gradientului de temperatură dintre topitură și perete la umplerea matriței, stratul exterior al topiturii care se solidifică primul trebuie să ajute la oprirea contracției stratului interior al topiturii care se solidifică ulterior, rezultând o tensiune de compresiune (tensiune de contracție) în stratul exterior și o tensiune de tracțiune (tensiune de orientare) în stratul interior.

Dacă matrița este umplută și apoi menținută sub presiune pentru o perioadă mai lungă de timp, topitura de polimer este adăugată în cavitatea matriței, crescând presiunea din cavitate, ceea ce modifică tensiunile interne datorate temperaturilor neuniforme. Cu toate acestea, dacă timpul de menținere este scurt și presiunea din cavitate este scăzută, produsul va rămâne în aceeași stare de tensiune ca atunci când a fost răcit.

Dacă presiunea din cavitatea matriței nu este suficientă la începutul procesului de răcire, stratul exterior al produsului se va contracta din cauza solidificării și va forma o depresiune; dacă presiunea din cavitatea matriței nu este suficientă în etapa ulterioară, când produsul a format un strat dur și rece, stratul interior al produsului se va separa din cauza contracției sau va forma o cavitate; dacă presiunea din cavitatea matriței este menținută înainte de închiderea porții, acest lucru va ajuta la creșterea densității produsului și la eliminarea stresului termic de răcire, dar se va genera o concentrație mare de stres în apropierea porții.

Astfel, se pare că, cu cât presiunea în matriță este mai mare, cu atât timpul de menținere este mai lung, ceea ce va ajuta la reducerea tensiunii de contracție generate de temperatură și, invers, la creșterea tensiunii de compresiune.

3. Relația dintre stresul intern și calitatea produsului

Existența tensiunii interne în produs va afecta serios proprietățile mecanice și performanța produsului; din cauza existenței și distribuției neuniforme a tensiunii interne, produsul va crăpa în timpul utilizării. Atunci când este utilizat sub temperatura de tranziție vitroasă, apare adesea deformări neregulate sau deformare, ceea ce poate duce, de asemenea, la apariția unei suprafețe „albe” și tulburi, precum și la deteriorarea proprietăților optice.

Scăderea temperaturii la poartă și creșterea timpului de răcire vor contribui la îmbunătățirea neuniformității solicitării în produs și la omogenizarea proprietăților mecanice ale produsului.

Atât pentru polimerii cristalini, cât și pentru cei necristalini, rezistența la tracțiune este anizotropă. Pentru polimerii necristalini, rezistența la tracțiune variază în funcție de amplasarea porții de deschidere; când porțile de deschidere sunt orientate în aceeași direcție cu umplerea matriței, rezistența la tracțiune scade pe măsură ce temperatura topiturii crește; când porțile de deschidere sunt perpendiculare pe direcția de umplere a matriței, rezistența la tracțiune crește pe măsură ce temperatura topiturii crește.

Creșterea temperaturii topiturii duce la o creștere a neorientării și la o scădere a rezistenței la tracțiune datorită scăderii orientării. Orientarea porții afectează orientarea prin influențarea direcției de curgere și, deoarece polimerii amorfi sunt mai anizotropi decât polimerii cristalini, rezistența la tracțiune în direcția perpendiculară pe curgere este mai mare pentru primii decât pentru cei din urmă. Injecția la temperatură scăzută are o anizotropie mecanică mai mare decât injecția la temperatură înaltă, de exemplu, raportul de rezistență în direcția verticală față de curgere este de 1.7 la temperaturi ridicate de injecție și de 2 la temperaturi scăzute de injecție.

Se pare că o creștere a temperaturii de topitură, fie pentru polimerii cristalini, fie pentru cei necristalini, duce la o reducere a rezistenței la tracțiune, dar printr-un mecanism diferit; prima se datorează unui efect redus prin orientare.