Plastično unutarnje naprezanje odnosi se na vrstu unutarnjeg naprezanja koje stvaraju čimbenici kao što su orijentacija makromolekularnih lanaca i skupljanje pri hlađenju tijekom obrade plastične taline.
Bit unutarnjeg naprezanja je neuravnotežena konformacija koju formira makromolekularni lanac tijekom procesa taljenja. Ova neuravnotežena konformacija ne može se odmah vratiti u uravnoteženu konformaciju prikladnu za uvjete okoline kada se ohladi i očvrsne. Bit ove neuravnotežene konformacije je A reverzibilna visokoelastična deformacija, a zamrznuta visokoelastična deformacija obično se pohranjuje u plastičnom proizvodu u obliku potencijalne energije. Pod odgovarajućim uvjetima, ova prisilno nestabilna konformacija će se transformirati u slobodnu i stabilnu konformaciju. Potencijalna energija se pretvara u kinetičku energiju i oslobađa.
Kada sila između makromolekularnih lanaca i sila isprepletenosti ne mogu izdržati ovu kinetičku energiju, unutarnja ravnoteža naprezanja bit će uništena, a plastični proizvodi će imati pucanje pod naprezanjem i deformaciju savijanja.
1. Uzrok unutarnjeg naprezanja u plastici
1. Orijentacijsko unutarnje naprezanje
Orijentacijsko unutarnje naprezanje je vrsta unutarnjeg naprezanja koje nastaje smrzavanjem makromolekulskih lanaca poredanih u smjeru strujanja tijekom procesa punjenja strujanja i održavanja tlaka plastične taline.
Detaljan proces stvaranja orijentacijskog naprezanja je sljedeći: talina u blizini stijenke klizača povećava viskoznost vanjskog sloja taline zbog brze brzine hlađenja, tako da je brzina protoka taline u središnjem sloju šupljine mnogo veća. veća od brzine protoka površinskog sloja, što rezultira Slojevi su podvrgnuti posmičnom naprezanju, što rezultira orijentacijom duž smjera strujanja.
Otapanje orijentiranih makromolekulskih lanaca u plastičnom proizvodu također znači da u njemu postoji nerelaksirana reverzibilna visokoelastična deformacija, pa je orijentacijsko naprezanje unutarnja sila makromolekulskih lanaca koji pokušavaju prijeći iz orijentirane konformacije u neorijentiranu. konformacija. Toplinskom obradom može se smanjiti ili eliminirati orijentacijsko naprezanje u plastičnom proizvodu.
Orijentacijska unutarnja raspodjela naprezanja plastičnih proizvoda postaje sve manja i manja od površinskog sloja prema unutarnjem sloju proizvoda, te se mijenja u obliku parabole.
2. Unutarnje naprezanje pri hlađenju
Unutarnje naprezanje pri hlađenju je vrsta unutarnjeg naprezanja uzrokovano neravnomjernim skupljanjem tijekom hlađenja i oblikovanja plastičnih proizvoda tijekom obrade taljenjem. Posebno za plastične proizvode debelih stijenki, vanjski sloj plastičnog proizvoda prvo se ohladi, skrutne i skupi, a unutarnji sloj još uvijek može biti vruća talina, tako da će središnji sloj ograničiti skupljanje površinskog sloja, uzrokujući središnji sloj biti u stanju tlačnog naprezanja, dok je površinski sloj u stanju tlačnog naprezanja. Vlačno stanje naprezanja.
Raspodjela unutarnjeg naprezanja hlađenja plastičnog proizvoda postaje sve veća i veća od površinskog sloja prema unutarnjem sloju proizvoda, a također se mijenja u paraboli.
Osim toga, za plastične proizvode s metalnim umetcima, budući da se koeficijenti toplinskog širenja metala i plastike jako razlikuju, lako je formirati unutarnje naprezanje s neravnomjernim skupljanjem.
Uz gore navedena dva važna unutarnja naprezanja, postoji nekoliko vrsta unutarnjih naprezanja kako slijedi: Za proizvode od kristalne plastike, unutarnja naprezanja također se mogu pojaviti zbog razlika u kristalnoj strukturi i kristalnosti svakog dijela proizvoda. Osim toga, postoje unutarnja naprezanja konfiguracije i unutarnja naprezanja od kalupa, itd., ali je udio unutarnjih naprezanja vrlo mali.
2. Čimbenici koji utječu na unutarnje naprezanje plastike
1. Krutost molekularnog lanca
Što je veća krutost molekularnog lanca, veća je viskoznost taline i slaba pokretljivost polimernog molekularnog lanca, tako da je oporavak reverzibilne visokoelastične deformacije loš i lako je generirati zaostalo unutarnje naprezanje. Na primjer, neki polimeri koji sadrže benzenske prstenove u molekularnom lancu, kao što su PC, PPO, PPS itd., unutarnje naprezanje odgovarajućih proizvoda je relativno veliko.
2. Polarnost molekularnog lanca
Što je veći polaritet molekularnog lanca, to je veća sila međusobnog privlačenja između molekula, što povećava poteškoće u kretanju između molekula i smanjuje stupanj oporavka reverzibilne elastične deformacije, što rezultira velikim preostalim unutarnjim naprezanjem. Na primjer, neke vrste plastike koje sadrže polarne skupine kao što su karbonilne skupine, esterske skupine i nitrilne skupine u svojim molekularnim lancima imaju relativno velika unutarnja naprezanja u svojim odgovarajućim proizvodima.
3. Učinak prostorne smetnje supstituirajućih skupina
Što je veći volumen makromolekularne bočne supstituentske skupine, veća je prepreka slobodnom kretanju makromolekulskog lanca i povećanje zaostalog unutarnjeg naprezanja. Na primjer, fenilna skupina supstituentske skupine polistirena ima veliki volumen, tako da je unutarnje naprezanje polistirenskih proizvoda relativno veliko.
3. Tri načina detekcije unutarnjeg naprezanja dijelova lijevanih injekcijom
1. Metoda otapala
▶Uranjanje u octenu kiselinu
Upotrijebljena octena kiselina (CH3COOH) mora biti veća od 95 posto octene kiseline, a broj ponovljenih uporaba ne smije premašiti 10 ispitivanja.
①Test površinskog opterećenja: Ulijte octenu kiselinu (ledene octene kiseline) u staklenu posudu i potpuno uronite proizvod u octenu kiselinu na 30 sekundi. Nakon 30 sekundi izvadite uzorak pomoću štipaljki i odmah ga isperite čistom vodom (dovoljna je voda iz slavine) kako biste provjerili ima li izbjeljivanja i pukotina na površini uzorka.
Procjena: Ne smije biti pucanja, a površina može biti blago bjelkasta.
②Ispitivanje unutarnjeg opterećenja: Nakon sušenja uzorci koji su prošli ispitivanje površinskog opterećenja, potpuno su uronjeni u octenu kiselinu na 2 minute. Nakon 2 minute izvadite uzorak i odmah ga isperite čistom vodom (dovoljna je voda iz slavine) te pregledajte ima li uzorak bjelkast i pukotina.
Procjena: Ne smije biti loma, a na umetku su dopuštene male pukotine i izbjeljivanje površine.
▶Metil etil keton plus metoda uranjanja u aceton
Cijeli stroj u potpunosti uronite u mješavinu 1:1 metil etil ketona i acetona na 21 stupanj Celzijusa, izvadite ga i odmah osušite te provjerite prema gornjoj metodi.
Princip: Prema fenomenu pucanja srednjeg naprezanja, odnosno nakon što molekule otapala prodru u makromolekule smole, međusobna sila između molekula se smanjuje. Tamo gdje je unutarnje naprezanje veliko, sila između molekula oslabi prije uranjanja, a ta oslabljena mjesta dodatno oslabe nakon uranjanja, uzrokujući pucanje, a mjesto s malim unutarnjim naprezanjem neće popucati u kratkom vremenu.
Stoga se veličina i mjesto unutarnjeg naprezanja pozlaćenog komada može odrediti iz vremena i stupnja pucanja na površini komada koji se pozlaćuje. Kako bi se utvrdilo jesu li plastični dijelovi galvanizirani.
2. Instrumentalna metoda
Osvijetlite plastične dijelove polariziranim svjetlom i analizirajte snagu unutarnjeg naprezanja ovisno o količini obojenih svjetlosnih traka. Prikladan je samo za prozirne dijelove. Instrumenti potrebni za metodu polarizirane svjetlosti su skupi, operacija je složena, a točnost nije velika, jer se obradak ne mijenja značajno prije i poslije obrade, a svjetlosne trake koje se pojavljuju na spektralnom pojasu nisu nužno utjecaj unutarnjeg naprezanja, poput mreškanja na površini obratka. utjecati na rezultate ispitivanja.
Ova metoda nema utjecaja na performanse dijelova. To je ispitivanje bez razaranja, a ispitani dijelovi mogu se nastaviti galvanizirati i koristiti.
3. Metoda nagle promjene temperature
Ovom se metodom stalno hlade i zagrijavaju plastični dijelovi koji se oblažu i procjenjuje veličina unutarnjeg naprezanja prema vremenu pojave pukotina. Pogodan je za različite plastične lijevane dijelove. Oprema potrebna za metodu nagle promjene temperature je jednostavna, ali je vrijeme ispitivanja dulje.
Remontirani plastični dijelovi su oštećeni i ne mogu se kontinuirano koristiti.
Četvrto, uklanjanje unutarnjeg stresa
Slično metalu, plastični proizvodi također mogu ublažiti dio stresa kroz proces "žarenja" nakon oblikovanja poput metala. Ovo je samo lijek za situaciju u kojoj proces projektiranja i drugi aspekti ne mogu biti zadovoljeni i ne preporučuje se kao rutinska metoda.
Ovaj pristup ima niz ograničenja:
1. Za materijale za punjenje od staklenih vlakana, ne može se dobro eliminirati;
2. Ispitivanje pokazuje da je zbog smanjenja čvrstoće materijala i smanjenja kemijske otpornosti materijala tijekom procesa zagrijavanja nakon oblikovanja potrebno kontrolirati vrijeme žarenja kako bi se izbjegao kvar;
3. Dugotrajno zagrijavanje i žarenje značajno će povećati cijenu konačnog proizvoda;
4. Tijekom procesa žarenja, grijanje i hlađenje su zajamčeno stabilni kako bi se izbjegao toplinski šok uzrokovan brzim hlađenjem i brzim zagrijavanjem.
