Dụng cụ khuôn ép

Căng thẳng dư thừa

Trong quá trình đúc, mật độ nhựa thay đổi khi nhiệt độ giảm đột ngột từ nóng chảy xuống nhiệt độ phòng dẫn đến co ngót và sự khác biệt về độ co ngót của sản phẩm và các phần của nó tạo ra ứng suất dư bên trong, khi nó lấn át độ bền của cấu trúc sản phẩm, cong vênh hoặc thậm chí nứt xảy ra. Có ba nguyên nhân chính gây ra ứng suất dư: do dòng chảy, do nhiệt và do quá trình gây ra & do trong khoang.

1 Ứng suất dư do dòng chảy gây ra

Trong quá trình đúc khuôn, chuỗi phân tử polymer sẽ định hướng dọc theo hướng dòng chảy khi bị cắt và kéo giãn, trong khi nếu nó đông cứng trước khi cân bằng hoàn toàn thì hướng đó sẽ bị đóng băng trong sản phẩm. Trạng thái đóng băng ứng suất này được gọi là ứng suất dư do dòng chảy gây ra, gây ra cơ chế không đồng đều và co ngót theo hướng dòng chảy và hướng vuông góc của nó.

Khi bộ phận gần thành khuôn chịu ứng suất cắt và tốc độ làm nguội cao, độ định hướng cao trên bề mặt của nó sẽ bị đóng băng ngay lập tức như hình ảnh hướng dẫn bên dưới. Vì vậy, đặt sản phẩm ở nhiệt độ cao sẽ giải phóng một số ứng suất dẫn đến cong vênh. Lớp đông lạnh giữ cho trung tâm bộ phận có nhiệt độ cao hơn, giải phóng nhiều ứng suất hơn mà chuỗi phân tử của lớp trung tâm định hướng ở mức thấp. Một số điều kiện gây ra ứng suất cắt có thể được kiểm soát để giảm ứng suất dư do dòng chảy gây ra: nhiệt độ cao đối với nhựa và thành khuôn, thời gian lấp đầy dài, giảm áp suất đóng gói và khoảng cách dòng chảy ngắn.

tốc độ làm mát cao, ứng suất cắt cao và định hướng cao

tốc độ làm mát thấp, ứng suất cắt thấp và định hướng thấp

2 Ứng suất dư do nhiệt gây ra

Nguyên nhân:

Nhiệt độ một phần đi từ quá trình hình thành xuống mức tự nhiên;

Trong quá trình đóng băng, phần từ bề mặt đến lớp trung tâm chịu lực nhiệt và lực cơ học khác nhau, chẳng hạn như thời gian làm mát và áp suất đóng gói;

Những thay đổi về mật độ và cơ chế làm cho áp suất, nhiệt độ, hướng chuỗi phân tử và hướng sợi thay đổi;

Thiết kế cấu trúc khuôn phun hạn chế sự co ngót ở một số hướng.

Trong giai đoạn làm mát ban đầu, bộ phận tiếp xúc với thành thép dụng cụ làm mát và co lại ở lớp bề mặt trong khi lớp tan chảy bên trong vẫn co lại tự do. Khi nhiệt độ trung tâm giảm xuống và lớp bề mặt bị đóng băng, sự co rút nhiệt một phần gây ra ứng suất kéo ở lớp trung tâm và ứng suất nén ở lớp bề mặt như sơ đồ dưới đây.

Sự chênh lệch tốc độ làm nguội của hai thành khuôn thậm chí còn gây ra ứng suất dư nhiệt không đối xứng khiến ứng suất kéo và ứng suất nén phân bố không đối xứng tạo ra mômen uốn, cong vênh. Các yếu tố như độ dày thành không đồng đều, làm mát kém cho một phần diện tích, làm mát không đều cho khuôn và giới hạn cấu trúc khuôn làm cho loại ứng suất dư này trở nên phức tạp hơn.

3 Ứng suất dư do quá trình và trong khoang gây ra

Ngay khi bộ phận ra khỏi dụng cụ khuôn ép phun, nó sẽ co lại và không bị cong vênh cho đến khi cân bằng. Tại thời điểm này, có ứng suất tồn tại bên trong phần được gọi là ứng suất do quá trình gây ra (sơ đồ phía dưới bên trái), cụ thể là ứng suất dư do dòng chảy gây ra và ứng suất dư do nhiệt gây ra, ứng suất dư do nhiệt gây ra, ứng suất dư do nhiệt gây ra chủ yếu.

Khi bộ phận được cố định bên trong khuôn, phần đông cứng sẽ tích tụ ứng suất bên trong gọi là ứng suất dư trong khoang làm cho bộ phận co lại và cong vênh sau khi đẩy ra (sơ đồ phía trên bên trái). Thành bộ phận gặp phải sự làm mát không đối xứng, sinh ra ứng suất dư không đối xứng làm cho bộ phận bị cong vênh (sơ đồ phía dưới bên phải).

Vậy làm thế nào để giảm ứng suất dư do nhiệt gây ra? Độ dày thành phần đối xứng, áp suất đóng gói thích hợp và thời gian cũng như làm mát đối xứng cho tất cả các bề mặt là các điều kiện.

Độ co thể tích có thể lên tới 20% trong quá trình ép phun nhựa. Khi các vật liệu tinh thể và bán tinh thể được làm lạnh đến nhiệt độ chuyển thủy tinh, các phân tử dao động đều đặn và kết tinh, điều này rất dễ xảy ra hiện tượng co nhiệt. Vì vậy thể tích riêng của các vật liệu đó có độ chênh lệch lớn hơn so với thể tích riêng của vật liệu vô định hình như trên sơ đồ PVT.

Lưu ý: sự thay đổi thể tích riêng của vật liệu (△υ) từ trạng thái quy trình (A) đến nhiệt độ phòng

Có một số lý do dẫn đến sự co rút quá mức bao gồm áp suất bắn thấp, thời gian đóng gói và làm mát ngắn, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ khuôn cao, áp suất đóng gói thấp. Vì vậy, khi nào thì độ co ngót của thiết kế khuôn phun là một mối quan tâm đáng kể và việc phân tích dòng chảy khuôn sẽ giúp ích.

Cong vênh là hiện tượng uốn cong hoặc xoắn bất thường khỏi hình dạng của một bộ phận bằng nhựa do sự co rút không đối xứng của nó. Có nhiều nguyên nhân ảnh hưởng đến hiện tượng co ngót và dẫn đến cong vênh:

Nhiệt độ không đối xứng bên trong phần nhựa;

Chênh lệch áp suất dọc theo chiều dày thành và chênh lệch tốc độ làm mát khi bộ phận đóng băng;

Phóng ra trước khi bộ phận được làm mát hoàn toàn, hoặc biến dạng chốt đẩy, cắt quá sâu và lỗi phương pháp phóng;

Sự thay đổi độ dày của tường gây ra chênh lệch tốc độ làm mát;

Phần có hình dạng cong và không đối xứng;

Sự khác biệt do có cho thêm phụ gia vào hay không;

Sự khác biệt về định hướng của phân tử sợi ở hướng dòng chảy và hướng vuông góc với nó;

Chênh lệch áp suất đóng gói.

Thiết kế bộ phận nhựa phù hợp, thiết kế dụng cụ khuôn ép phun, điều kiện đúc và sử dụng vật liệu sẽ làm giảm hoặc kiểm soát độ co ngót và cong vênh. Có một số lời khuyên cho thông tin của bạn.

1 độ dày của tường

Để tránh độ dày thành không đối xứng hoặc đặt khoảng cách thay đổi ba lần độ dày của vùng thành mỏng. Nếu có những khu vực có thể gây co ngót, vết lõm hoặc lỗ rỗng rõ ràng, hãy kết hợp chúng với độ dày thành mỏng hơn và các gân.

2 Nạp số dư

Polymer nóng chảy truyền tốt hơn ở chế độ làm đầy với tốc độ dòng chảy nóng chảy thích hợp.

3 Áp suất đóng gói

Áp suất đóng gói cao có lợi cho việc giảm độ co ngót nhưng làm tăng ứng suất dư và yêu cầu lực kẹp máy cao. Một thiết kế tốt hơn nên có áp suất và thời gian đóng gói thích hợp và có thể giải phóng nó ngay khi cổng đóng băng. Khi đó áp suất đủ để polyme bù lại phần lấp đầy thể tích bị co lại.

4 Hệ thống làm mát

Thiết kế một hệ thống làm mát tốt cho dụng cụ đúc sao cho chi tiết và hướng mặt cắt của nó được làm mát đều và cân bằng.

5 Căng thẳng dư thừa

Để tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ thành khuôn, thời gian lấp đầy và độ dày khoang khuôn hoặc giảm áp suất đóng gói và khoảng cách dòng chảy, v.v. để tranh luận về ứng suất dư và hướng của sợi.

Chú phổ biến: dụng cụ khuôn ép phun, nhà sản xuất, nhà sản xuất dụng cụ khuôn ép Trung Quốc