Analyse des contraintes résiduelles dans les produits fabriqués avec le moulage par injection

La génération de contrainte interne dans les produits fabriqués avec moulage par injection

Dans les produits fabriqués avec moulage par injection, l'état de contrainte local est différent dans diverses parties, et le degré de déformation du produit dépendra de la distribution de la contrainte. S'il y a un gradient de température pendant le refroidissement, ce type de contrainte se produira, de sorte que ce type de contrainte est également appelé «contrainte de formation».

La contrainte interne des produits fabriqués avec le moulage par injection comprend deux types: l'un forme une contrainte et l'autre est une contrainte de température.

Lorsque la matière fondue pénètre dans un moule plus froid, la matière fondue près de la paroi de la cavité du moule se solidifie rapidement et gèle le segment de la chaîne moléculaire. En raison de la faible conductivité thermique de la couche de polymère solidifié, un gradient de température plus grand est formé dans le sens de l'épaisseur du produit. Le centre du produit se solidifie assez lentement, de sorte que lorsque la grille est fermée, l'unité de fusion au centre du produit ne s'est pas solidifiée, et la machine de moulage par injection ne peut pas reconstituer le retrait de refroidissement. Ainsi, le retrait interne du produit moulé par injection est opposé à l'effet de la peau dure; tandis que le centre est en étirement statique, la surface est en compression statique.

En plus de la contrainte causée par l'effet de contraction du volume pendant le remplissage et l'écoulement de la masse fondue, il existe également une contrainte causée par l'effet de dilatation du coureur et de la sortie de la porte. Le premier effet provoque une contrainte liée au sens d'écoulement de la masse fondue, tandis que le second provoque une contrainte perpendiculaire à la direction d'écoulement due à l'expansion de sortie.

Facteurs de processus affectant la contrainte d'orientation dans les produits fabriqués avec moulage par injection

Dans des conditions de refroidissement rapide, l'influence de la contrainte d'orientation peut provoquer la formation de contraintes internes dans les polymères. En raison de la viscosité élevée de la fonte des polymères, les contraintes internes ne peuvent pas se détendre rapidement, ce qui affecte les propriétés physiques et la stabilité de la taille du produit.

L'influence de divers paramètres sur la contrainte d'orientation

• Température de fusion: Une température de fusion élevée conduit à une faible viscosité et le degré d'orientation diminue avec la diminution de la contrainte de cisaillement. D'autre part, la température de fusion élevée peut rendre la relaxation des contraintes plus rapide et favoriser la capacité de détendre l'orientation. Cependant, dans le cas de la pression inchangée de la machine de moulage par injection, la pression de la cavité augmentera et la forte force de cisaillement entraînera une augmentation de la contrainte d'orientation.

• Retarder le temps de pression de maintien avant la fermeture de la buse augmentera la contrainte d'orientation.
  

• L'augmentation de la pression d'injection ou de la pression de maintien augmentera la contrainte d'orientation.
  

• Une température de moule élevée peut assurer un refroidissement lent du produit moulé par injection, jouant un rôle dans la relaxation de la contrainte d'orientation.
  

• Augmentez l'épaisseur du produit pour réduire la contrainte d'orientation, car le produit à paroi épaisse se refroidit lentement, la viscosité augmente lentement et le processus de relaxation des contraintes est long, donc la contrainte d'orientation est petite.
  

L'influence sur le stress de température

Comme mentionné ci-dessus, en raison du grand gradient de température entre la masse fondue et la paroi du moule pendant le remplissage, la couche externe de la masse fondue solidifiée bloque la contraction de la couche interne, entraînant une contrainte de compression (contrainte de contraction) sur la couche externe et une contrainte de traction (contrainte d'orientation) sur la couche interne.

Si la pression de la cavité du moule est maintenue pendant une longue période après le remplissage, le polymère fondu reconstituera la cavité du moule, ce qui augmentera la pression de la cavité du moule et modifiera la contrainte interne causée par les inégalités de température. Mais en cas de temps de maintien court et de faible pression de cavité, la contrainte interne du produit moulé par injection restera la même que pendant le refroidissement.

Si la pression de la cavité du moule est insuffisante pendant le refroidissement initial du produit, la couche externe du produit formera des dépressions dues à la solidification et au retrait, tandis que si la pression de la cavité du moule est insuffisante après la formation de la couche froide et dure du produit, La couche interne du produit se séparera en raison du rétrécissement ou formera des vides. Si la pression de la cavité du moule est maintenue avant la fermeture de la grille, il est avantageux d'améliorer la densité du produit, d'éliminer les contraintes de température de refroidissement, mais cela entraînera une plus grande concentration de contraintes près de la grille.

Par conséquent, plus la pression de la cavité du moule est élevée et plus le temps de maintien est long, plus il est bénéfique de réduire la contrainte de retrait causée par la température, et inversement, cela augmentera la contrainte de compression.

La relation entre le stress interne et la qualité des produits fabriqués avec le moulage par injection

La présence de contraintes internes dans le produit affectera sérieusement les propriétés mécaniques et les performances du produit moulé par injection; en raison de la répartition inégale des contraintes internes dans le produit, des fissures se produiront pendant l'utilisation. Lorsqu'il est utilisé en dessous de la température de transition vitreuse, une déformation ou un gauchissement irrégulier peut se produire, et la surface du produit peut devenir "blanche", trouble et les propriétés optiques peuvent se détériorer.

Les efforts visant à réduire la température à la porte et à augmenter le temps de refroidissement sont bénéfiques pour améliorer la contrainte inégale du produit, rendant les propriétés mécaniques du produit uniformes.

Que ce soit pour les polymères cristallins ou amorphes, la résistance à la traction présente des caractéristiques anisotropes. La résistance à la traction des polymères amorphes varie avec la position de la grille; lorsque la grille est alignée avec la direction de remplissage, la résistance à la traction diminue avec l'augmentation de la température de fusion; lorsque la porte est perpendiculaire à la direction de remplissage, la résistance à la traction augmente avec l'augmentation de la température de fusion.

Étant donné que l'augmentation de la température de fusion renforce la relaxation de la contrainte d'orientation et que l'affaiblissement de la contrainte d'orientation réduit la résistance à la traction, l'orientation peut être affectée par l'orientation de la porte dans le sens de l'écoulement, et puisque l'anisotropie des polymères amorphes est plus importante que celle des polymères cristallins, La résistance à la traction dans la direction perpendiculaire à l'écoulement est plus grande pour les polymères amorphes que pour les polymères cristallins. Le moulage par injection à basse température a une anisotropie mécanique plus grande que le moulage par injection à haute température. Lorsque la température d'injection est élevée, le rapport de résistance de la direction perpendiculaire à la direction d'écoulement est 1.7, tandis que lorsque la température d'injection est basse, le rapport est de 2.

Par conséquent, l'augmentation de la température de fusion entraînera une diminution de la résistance à la traction pour les polymères cristallins et amorphes, mais les mécanismes sont différents. Le premier est dû aux effets de l'orientation, ce qui abaisse la résistance à la traction.