소성 내부 응력은 플라스틱 용융 가공 중 고분자 사슬의 배향 및 냉각 수축과 같은 요인에 의해 발생하는 일종의 내부 응력을 말합니다.
내부 응력의 본질은 용융 과정에서 거대 분자 사슬에 의해 형성되는 불균형 구조입니다. 이러한 불균형한 형태는 냉각되고 굳어지면 환경 조건에 적합한 균형 잡힌 형태로 즉시 돌아갈 수 없습니다. 이 불균형 형태의 본질은 가역적 고탄성 변형이며, 동결된 고탄성 변형은 일반적으로 위치 에너지의 형태로 플라스틱 제품에 저장됩니다. 적절한 조건 하에서 이 강요된 불안정한 형태는 자유롭고 안정적인 형태로 변형될 것입니다. 위치 에너지는 운동 에너지로 변환되어 방출됩니다.
거대 분자 사슬 사이의 힘과 얽힘 힘이 이 운동 에너지를 견딜 수 없으면 내부 응력 균형이 파괴되고 플라스틱 제품은 응력 균열 및 뒤틀림 변형이 발생합니다.
1. 플라스틱 내부 응력의 원인
1. 오리엔테이션 내부 응력
배향 내부 응력은 플라스틱 용융물의 유동 충진 및 압력 유지 과정에서 유동 방향으로 정렬된 고분자 사슬의 동결에 의해 생성되는 일종의 내부 응력입니다.
배향 응력 발생의 상세한 과정은 다음과 같습니다. 런너 벽 근처의 용융물은 빠른 냉각 속도로 인해 외부 용융물 층의 점도를 증가시켜 캐비티 코어 층의 용융물 유속이 크게 증가합니다. 층이 전단 응력을 받아 흐름 방향을 따라 배향됩니다.
플라스틱 제품에서 배향된 거대분자 사슬의 해동은 또한 이완되지 않은 가역적 고탄성 변형이 있음을 의미하므로 배향 응력은 배향된 형태에서 비방향성 형태로 전환하려는 거대분자 사슬의 내부 힘입니다. 형태. 열처리를 통해 플라스틱 제품의 배향 응력을 줄이거나 없앨 수 있습니다.
플라스틱 제품의 배향 내부 응력 분포는 제품의 표층에서 내층으로 갈수록 점점 작아지며 포물선 형태로 변화합니다.
2. 냉각 내부 응력
냉각 내부 응력은 용융 가공 중 플라스틱 제품의 냉각 및 성형 중 고르지 않은 수축으로 인해 발생하는 일종의 내부 응력입니다. 특히 벽이 두꺼운 플라스틱 제품의 경우 플라스틱 제품의 외부 레이어가 먼저 냉각되고 응고 및 수축되며 내부 레이어는 여전히 핫멜트일 수 있으므로 코어 레이어는 표면 레이어의 수축을 제한하여 코어 레이어를 유발합니다. 압축 응력 상태에 있고 표층은 압축 응력 상태에 있습니다. 인장 응력 상태.
플라스틱 제품의 냉각 내부응력 분포는 제품 표층에서 내층으로 갈수록 점점 커지며 포물선 형태로 변화하기도 한다.
또한 금속 인서트가 있는 플라스틱 제품의 경우 금속과 플라스틱의 열팽창 계수가 크게 다르기 때문에 수축 불균일로 내부 응력이 형성되기 쉽습니다.
위의 두 가지 중요한 내부 응력 외에도 다음과 같은 몇 가지 유형의 내부 응력이 있습니다. 결정성 플라스틱 제품의 경우 제품 각 부분의 결정 구조 및 결정도의 차이로 인해 내부 응력이 발생할 수도 있습니다. 또한 구성 내부 응력 및 탈형 내부 응력 등이 있지만 내부 응력의 비율은 매우 작습니다.
2. 플라스틱의 내부 응력에 영향을 미치는 요인
1. 분자 사슬의 강성
분자 사슬의 강성이 클수록 용융 점도가 높아지고 고분자 분자 사슬의 이동성이 좋지 않아 가역적 고탄성 변형의 회복이 약하고 잔류 내부 응력이 발생하기 쉽습니다. 예를 들어, PC, PPO, PPS 등과 같은 분자 사슬에 벤젠 고리를 포함하는 일부 폴리머는 해당 제품의 내부 응력이 상대적으로 큽니다.
2. 분자 사슬의 극성
분자 사슬의 극성이 클수록 분자 간의 상호 인력이 커져 분자 간 이동이 어려워지고 가역 탄성 변형의 회복 정도가 감소하여 잔류 내부 응력이 커집니다. 예를 들어, 분자 사슬에 카보닐 그룹, 에스테르 그룹 및 니트릴 그룹과 같은 극성 그룹을 포함하는 일부 플라스틱 유형은 해당 제품에서 상대적으로 큰 내부 응력을 갖습니다.
3. 치환기의 입체장애 효과
거대분자 측 치환기의 부피가 클수록 거대분자 사슬의 자유로운 이동에 대한 방해와 잔류 내부 응력의 증가가 커진다. 예를 들어, 폴리스티렌 치환기 그룹의 페닐 그룹은 부피가 커서 폴리스티렌 제품의 내부 응력이 상대적으로 큽니다.
3. 사출 성형 부품의 내부 응력을 감지하는 세 가지 방법
1. 용제법
▶아세트산 침지
사용하는 아세트산(CH3COOH)은 95% 아세트산 이상이어야 하며 반복사용 횟수는 10회를 초과하지 않아야 한다.
①표면응력시험 : 유리용기에 아세트산(빙초산)을 붓고 제품을 초산에 30초간 완전히 담근다. 30초 후 클립으로 샘플을 꺼내 즉시 깨끗한 물(수도물이면 충분함)로 헹구어 샘플 표면에 백화 및 균열이 있는지 확인합니다.
판단: 크랙이 없어야 하고 표면이 약간 하얗게 될 수 있습니다.
② 내부 응력 시험 : 표면 응력 시험에 합격한 시료를 건조 후 아세트산에 2분간 완전히 담근다. 2분 후 샘플을 꺼내 즉시 깨끗한 물(수도물이면 충분함)로 헹구고 샘플에 흰색과 균열이 있는지 검사합니다.
판단: 파손이 없어야 하며 인서트에 약간의 균열 및 표면 백화가 허용됩니다.
▶메틸에틸케톤 플러스 아세톤 침지법
섭씨 21도의 메틸에틸케톤과 아세톤의 1:1 혼합액에 기계 전체를 완전히 담그고 꺼내어 바로 건조시킨 후 위의 방법으로 확인한다.
원리: 중간 응력 균열 현상, 즉 용매 분자가 수지의 거대 분자에 침투한 후 분자 간의 상호 힘이 감소합니다. 내부 응력이 큰 곳은 침지 전에 분자간 힘이 약해지고, 이러한 약해진 곳은 침지 후 더욱 약해져 균열이 발생하고, 내부 응력이 작은 곳은 단시간에 균열이 발생하지 않는다.
따라서 도금편의 내부응력의 크기와 위치는 피도금편 표면의 균열시간과 정도를 통해 판단할 수 있다. 플라스틱 부품이 전기 도금되었는지 여부를 결정하기 위해.
2. 계측기 방법
편광으로 플라스틱 부품을 조명하고, 색광 띠의 양에 따른 내부 응력의 강도를 분석합니다. 투명 부품에만 적합합니다. 편광법에 필요한 기구가 고가이고 조작이 복잡하며 가공물이 처리 전후에 크게 변화하지 않기 때문에 정확도가 높지 않으며 분광대에 나타나는 광띠가 반드시 영향을 미치지는 않는다. 공작물 표면의 잔물결과 같은 내부 응력. 테스트 결과에 영향을 미칩니다.
이 방법은 부품의 성능에 영향을 미치지 않습니다. 비파괴 테스트이며 테스트를 거친 부품은 계속해서 전기 도금하여 사용할 수 있습니다.
3. 온도급변법
이 방법은 도금되는 플라스틱 부품을 반복적으로 냉각 및 가열하고 균열이 나타나는 시간에 따라 내부 응력의 크기를 평가하는 것입니다. 다양한 플라스틱 성형 부품에 적합합니다. 급격한 온도 변화 방법에 필요한 장비는 간단하지만 테스트 시간이 더 깁니다.
정밀 검사된 플라스틱 부품이 손상되어 계속 사용할 수 없습니다.
넷째, 내부 스트레스 해소
금속과 마찬가지로 플라스틱 제품도 금속처럼 성형한 후 "어닐링" 공정을 통해 응력의 일부를 완화할 수 있습니다. 이는 설계 프로세스 및 기타 측면에서 만족할 수 없는 상황에 대한 해결책일 뿐이며 일상적인 방법으로 권장되지 않습니다.
이 접근 방식에는 여러 가지 제한 사항이 있습니다.
1. 유리 섬유 충전재의 경우 잘 제거되지 않습니다.
2. 성형 후 열처리 과정에서 재료의 강도 저하 및 재료의 내약품성 저하로 인해 실패를 피하기 위해 어닐링 시간을 제어할 필요가 있음을 테스트 결과 보여줍니다.
3. 장기간의 가열 및 어닐링은 최종 제품의 비용을 크게 증가시킵니다.
4. 어닐링 과정에서 급속 냉각 및 급속 가열로 인한 열 충격을 피하기 위해 가열 및 냉각이 안정적으로 보장됩니다.
