사출 성형으로 만든 제품의 잔류 스트레스 분석

사출 성형으로 만든 제품의 내부 응력 발생

사출 성형으로 만든 제품의 경우 국부 응력 상태는 여러 부분에서 다르며 제품의 변형 정도는 응력 분포에 따라 다릅니다. 냉각 중에 온도 구배가 있으면 이러한 종류의 응력이 발생하므로 이러한 종류의 응력은 "응력 형성" 이라고도합니다.

사출 성형으로 만든 제품의 내부 응력에는 두 가지 유형이 포함됩니다. 하나는 응력을 형성하고 다른 하나는 온도 응력입니다.

용융물이 냉각기 몰드에 들어가면, 몰드 공동 벽 근처의 용융물은 빠르게 응고되어 분자 사슬 세그먼트를 동결시킨다. 응고된 중합체 층의 열전도율이 낮기 때문에, 제품의 두께 방향으로 더 큰 온도 구배가 형성된다. 제품의 중심은 매우 천천히 응고되어 게이트가 닫히면 제품 중앙의 용융 장치가 응고되지 않습니다. 사출 성형기는 냉각 수축을 보충 할 수 없습니다. 따라서, 사출 성형 제품의 내부 수축은 단단한 피부의 영향과 반대입니다. 중심이 정적 인 스트레칭을하는 동안 표면은 정적 압축입니다.

용융물의 충전 및 흐름 동안 부피 수축 효과에 의해 야기되는 응력 이외에, 러너 및 게이트 출구의 팽창 효과에 의해 야기되는 응력도 있다. 전자의 효과는 용융물의 유동 방향과 관련된 응력을 야기하는 반면, 후자는 출구 팽창으로 인해 유동 방향에 수직인 응력을 유발한다.

사출 성형으로 만든 제품의 방향 응력에 영향을 미치는 공정 요인

급속 냉각 조건 하에서, 배향 응력의 영향은 중합체에서 내부 응력의 형성을 유발할 수 있다. 폴리머 용융물의 높은 점도로 인해 내부 응력이 빠르게 이완되지 않아 제품의 물리적 특성 및 크기 안정성에 영향을 미칩니다.

방향 응력에 대한 다양한 매개 변수의 영향

• 용융 온도: 용융 온도가 높으면 점도가 낮아지고 전단 응력이 감소함에 따라 배향 정도가 감소합니다. 반면에, 높은 용융 온도는 응력 완화를 더 빠르게 할 수 있고, 배향을 이완시키는 능력을 촉진시킬 수 있다. 그러나, 불변의 사출 성형 기계 압력의 경우, 공동 압력이 증가하고, 강한 전단력이 배향 응력의 증가를 야기할 것이다.

• 노즐이 폐쇄되기 전에 유지 압력 시간을 지연시키는 것은 배향 응력을 증가시킬 것이다.
  

• 주입 압력을 증가시키거나 압력을 유지하면 배향 응력이 증가한다.
  

• 높은 금형 온도는 사출 성형 제품의 느린 냉각을 보장하여 방향 응력을 완화시키는 역할을합니다.
  

• 두꺼운 벽 제품이 천천히 냉각되고 점도가 천천히 증가하며 응력의 이완 과정이 길기 때문에 배향 응력을 줄이기 위해 제품의 두께를 늘리십시오. 그래서 방향 응력은 작습니다.
  

온도 스트레스에 미치는 영향

위에서 언급했듯이, 충전하는 동안 용융물과 금형 벽 사이의 큰 온도 구배로 인해, 응고 된 용융물의 외부 층은 내부 층의 수축을 차단합니다. 외부 층에 압축 응력 (수축 응력) 및 내부 층에 인장 응력 (배향 응력) 을 초래한다.

충전 후 금형 공동 압력이 오랫동안 유지되면 폴리머 용융물이 금형 공동을 보충하여 금형 공동 압력을 증가시키고 온도 불균일로 인한 내부 응력을 변경합니다. 그러나 짧은 유지 시간 및 낮은 공동 압력의 경우, 사출 성형 제품의 내부 응력은 냉각 동안과 동일하게 유지됩니다.

제품의 초기 냉각 중에 금형 공동 압력이 충분하지 않으면 제품의 외부 층이 응고 및 수축으로 인해 함몰을 형성합니다. 제품의 차갑고 단단한 층이 형성된 후에 금형 공동 압력이 충분하지 않은 경우, 제품의 내부 층은 수축으로 인해 분리되거나 공극을 형성합니다. 게이트가 닫히기 전에 금형 공동 압력이 유지되면 제품 밀도를 향상시키고 냉각 온도 응력을 제거하는 것이 유리하지만 게이트 근처에서 더 큰 응력 집중을 초래합니다.

따라서, 금형 공동 압력이 높을수록 유지 시간이 길어질수록, 온도에 의해 야기되는 수축 응력을 감소시키는 것이 더 유익하고, 반대로 압축 응력을 증가시킬 것이다.

내부 응력과 사출 성형으로 만든 제품의 품질 간의 관계

제품에 내부 응력이 있으면 사출 성형 제품의 기계적 특성 및 성능에 심각한 영향을 미칩니다. 제품의 내부 응력이 고르지 않아 사용 중에 균열이 발생합니다. 유리 전이 온도 미만으로 사용될 때, 불규칙한 변형 또는 뒤틀림이 발생할 수 있고, 제품 표면이 "백색" 이 될 수 있고, 흐려지고, 광학 특성이 열화될 수 있다.

게이트에서 온도를 낮추고 냉각 시간을 늘리려는 노력은 제품의 고르지 않은 응력을 향상시켜 제품의 기계적 특성을 균일하게 만드는 데 도움이됩니다.

결정질 또는 비정질 중합체에 대해, 인장 강도는 이방성 특성을 나타낸다. 비정질 중합체의 인장 강도는 게이트의 위치에 따라 변한다; 게이트가 충전 방향과 정렬될 때, 인장 강도는 용융 온도의 증가에 따라 감소한다. 게이트가 충전 방향에 수직일 때, 인장 강도는 용융 온도의 증가에 따라 증가한다.

용융 온도의 증가는 배향 응력의 완화를 강화시키고 배향 응력의 약화는 인장 강도를 감소시키기 때문에, 방향은 유동 방향을 통한 게이트의 배향에 의해 영향을 받을 수 있고, 비정질 중합체의 이방성은 결정질 중합체의 이방성보다 더 중요하기 때문에, 유동에 수직인 방향에서의 인장 강도는 결정질 중합체보다 비정질 중합체에 대해 더 크다. 저온 사출 성형은 고온 사출 성형보다 기계적 이방성이 더 큽니다. 주입 온도가 높을 때, 유동 방향에 대한 수직 방향의 강도비는 1.7, 주입 온도가 낮을 때는 비율은 2 이다.

따라서, 용융 온도의 증가는 결정질 및 비정질 중합체 모두에 대한 인장 강도의 감소를 야기할 것이지만, 메커니즘은 상이하다. 전자는 인장 강도를 낮추는 방향의 영향 때문입니다.