מכונת אקסטרוזיה

האם אתה מכיר את כל הגורמים שיוצרים ומשפיעים על מאמצים פנימיים במוצרים יצוקים בהזרקה?

1. יצירת לחץ פנימי
במוצרים יצוקים בהזרקה, מצב המאמץ המקומי שונה בכל מקום, ומידת העיוות של המוצרים תיקבע על ידי פיזור המאמץ. אם המוצר מקורר, אם יש גרדיאנט טמפרטורה, יתפתח מאמץ מסוג זה, ולכן מאמץ מסוג זה נקרא גם "מאמץ יציקה".
בואו נסתכל על ההקדמה שלמכונת אקסטרוזיה.

ישנם שני סוגים של חבילות מאמץ פנימיות עבור מוצרים יצוקים בהזרקה: האחד הוא מאמץ יציקה והשני הוא מאמץ טמפרטורה. כאשר החומר הנמס נכנס לתבנית בטמפרטורה נמוכה יותר, החומר הנמס ליד דופן החלל מתקרר ומתמצק בקצב מהיר, כך שקטעי שרשרת המולקולות "קפואים". עקב המוליכות התרמית הירודה של שכבת הפולימר שהתמצקה, נוצר מפל טמפרטורה גדול בכיוון עובי המוצר. לב המוצר מתמצק לאט מאוד, כך שכאשר השער נסגר, יחידת החומר הנמס במרכז המוצר טרם התמצקה, ומכונת ההזרקה אינה מסוגלת לפצות על הצטמקות הקירור.

ההתכווצות הפנימית של המוצר היא אפוא בכיוון ההפוך לפעולת שכבת העור הקשה; הליבה נמצאת במתיחה סטטית בעוד ששכבת השטח נמצאת בדחיסה סטטית.

כאשר החומר המותך ממלא את התבנית וזורם, בנוסף לאפקט הצטמקות הנפח הנגרמת על ידי המאמץ, ישנם גם מאמצים הנגרמים על ידי אפקט ההתפשטות של הרץ ופתח היציאה; ההשפעה הראשונה גורמת למאמצים הקשורים לכיוון זרימת החומר המותך, והשנייה, עקב אפקט ההתפשטות של הפתח, תגרום למאמצים בכיוון הניצב לזרימה.

2. גורמי תהליך המשפיעים על לחץ

(1) עקב השפעת המאמץ בתנאי קירור מהיר, האוריינטציה תוביל להיווצרות מאמץ פנימי בפולימר. עקב הצמיגות הגבוהה של הפולימר המותך, המאמץ הפנימי לא יכול להתרכך במהירות, דבר המשפיע על התכונות הפיזיקליות והיציבות הממדית של המוצר.

השפעת פרמטרים שונים על מאמצי אוריינטציה.

טמפרטורת התכה, טמפרטורת התכה גבוהה, צמיגות נמוכה, מאמץ גזירה נמוך יותר וכיוון מופחת; מצד שני, טמפרטורת התכה גבוהה תגרום להרפיית המאמץ למהירה יותר ותקדם את היכולת לחזק את חוסר הכיוון.

עם זאת, ללא שינוי הלחץ של מכונת ההזרקה, לחץ חלל התבנית יגדל ואפקט הגזירה החזק יוביל לעלייה במאמץ האוריינטציה.

הארכת זמן ההחזקה עד לסגירת הפיה תוביל לעלייה בלחץ האוריינטציה.

הגדלת לחץ ההזרקה או לחץ ההחזקה תגביר את מאמץ האוריינטציה.

טמפרטורת תבנית גבוהה מבטיחה שהמוצר יתקרר לאט ותפעל כחוסר אוריינטציה.

הגדל את עובי המוצר כדי להפחית את מאמץ הכיוון, מכיוון שמוצרים בעלי דופן עבה מתקררים לאט, הצמיגות עולה לאט, ותהליך הרפיית המאמץ נמשך זמן רב, ולכן מאמץ הכיוון קטן.

(2) ההשפעה על עומס טמפרטורה

כפי שצוין לעיל, עקב מפל הטמפרטורה בין החומר הנמס לדופן בעת ​​מילוי התבנית, השכבה החיצונית של החומר הנמס שמתמצקת ראשונה צריכה לסייע בעצירת הצטמקות השכבה הפנימית של החומר הנמס שמתמצקת מאוחר יותר, וכתוצאה מכך נוצר מאמץ דחיסה (מאמץ התכווצות) בשכבה החיצונית ומאמץ מתיחה (מאמץ אוריינטציה) בשכבה הפנימית.

אם התבנית ממולאת ואז מוחזקת תחת לחץ למשך זמן ארוך יותר, הפולימר המותך מתווסף לחלל התבנית, מה שמגביר את לחץ החלל, מה שמשנה את המאמצים הפנימיים עקב טמפרטורות לא אחידות. עם זאת, אם זמן ההחזקה קצר ולחץ החלל נמוך, המוצר יישאר באותו מצב מאמצים כמו בעת קירורו.

אם לחץ חלל התבנית אינו מספיק בתחילת תהליך הקירור, השכבה החיצונית של המוצר תתכווץ עקב התמצקות ותיצור שקע; אם לחץ חלל התבנית אינו מספיק בשלב מאוחר יותר, כאשר המוצר יצר שכבה קרה וקשה, השכבה הפנימית של המוצר תתפרק עקב התכווצות או תיצור חלל; אם לחץ חלל התבנית נשמר לפני סגירת השער, הדבר יסייע להגדלת צפיפות המוצר ולבטל את מאמץ טמפרטורת הקירור, אך ייווצר ריכוז מאמץ גדול ליד השער.

לכן נראה שככל שהלחץ בתבנית גדול יותר, כך זמן ההחזקה ארוך יותר, מה שיעזור להפחית את מאמץ ההתכווצות הנוצר על ידי הטמפרטורה ולהפך להגביר את מאמץ הדחיסה.

3. הקשר בין לחץ פנימי לאיכות המוצר

קיומו של מאמץ פנימי במוצר ישפיע קשות על התכונות המכניות והביצועים של המוצר; עקב קיומו ופיזור לא אחיד של מאמץ פנימי, המוצר ייסדק בתהליך השימוש. כאשר משתמשים בו מתחת לטמפרטורת המעבר הזכוכיתי, מתרחשים לעיתים קרובות עיוותים או עיוותים לא סדירים, מה שעלול גם לגרום לפני השטח של המוצר להפוך ל"לבנים" ועכורים, ולפגיעה בתכונות האופטיות.

הורדת הטמפרטורה בשער והגדלת זמן הקירור יסייעו בשיפור חוסר האחידות של המאמץ במוצר ולהפוך את התכונות המכניות של המוצר להומוגניות.

עבור פולימרים גבישיים ולא גבישיים כאחד, חוזק המתיחה הוא אניזוטרופי. עבור פולימרים לא גבישיים, חוזק המתיחה משתנה בהתאם למיקום השער; כאשר השער נמצא באותו כיוון כמו מילוי התבנית, חוזק המתיחה יורד ככל שטמפרטורת ההיתוך עולה; כאשר השער ניצב לכיוון מילוי התבנית, חוזק המתיחה עולה ככל שטמפרטורת ההיתוך עולה.

העלייה בטמפרטורת ההיתוך מובילה לעלייה בחוסר אוריינטציה ולירידה בחוזק המתיחה עקב ירידה באוריינטציה. אוריינטציית השער משפיעה על האוריינטציה על ידי השפעה על כיוון הזרימה, ומכיוון שפולימרים אמורפיים הם אניזוטרופיים יותר מפולימרים גבישיים, חוזק המתיחה בכיוון הניצב לזרימה גדול יותר עבור הראשון מאשר עבור השני. להזרקה בטמפרטורה נמוכה יש אניזוטרופיה מכנית גדולה יותר מאשר להזרקה בטמפרטורה גבוהה, לדוגמה יחס החוזק בכיוון האנכי לכיוון הזרימה הוא 1.7 בטמפרטורות הזרקה גבוהות ו-2 בטמפרטורות הזרקה נמוכות.

נראה כי עלייה בטמפרטורת ההיתוך, בין אם עבור פולימרים גבישיים או לא גבישיים, מובילה לירידה בחוזק המתיחה, אך באמצעות מנגנון שונה; הראשון נובע מהשפעה מופחתת באמצעות אוריינטציה.