如何檢測(cè)、消除注塑件內(nèi)應(yīng)力？

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塑料內(nèi)應(yīng)力是指在塑料熔融加工過(guò)程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力。

內(nèi)應(yīng)力的本質(zhì)為大分子鏈在熔融加工過(guò)程中形成的不平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象在冷卻固化時(shí)不能立刻恢復(fù)到與環(huán)境條件相適應(yīng)的平衡構(gòu)象，這種不均衡構(gòu)象的實(shí)質(zhì)為一種可逆的高彈形變，而凍結(jié)的高彈形變平時(shí)以位能情勢(shì)儲(chǔ)存在塑料制品中，在合適的條件下，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自在的穩(wěn)固的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，位能改變?yōu)閯?dòng)能而開(kāi)釋。
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當(dāng)大分子鏈間的作用力和相互纏結(jié)力蒙受不住這種動(dòng)能時(shí)，內(nèi)應(yīng)力平衡即受到破壞，塑料制品就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂及翹曲變形等現(xiàn)象。
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$ M% U% W. H# i一、塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的起因

1、取向內(nèi)應(yīng)力

" x" ?  y3 {! f( l5 c2 l取向內(nèi)應(yīng)力是塑料熔體在流動(dòng)充模和保壓補(bǔ)料過(guò)程中，大分子鏈沿流動(dòng)方向排列定向構(gòu)象被凍結(jié)而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。
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取向應(yīng)力產(chǎn)生的詳細(xì)過(guò)程為：近流道壁的熔體因冷卻速度快而造成外層熔體粘度增高，從一而使熔體在型腔核心層流速遠(yuǎn)高于表層流速，導(dǎo)致熔體內(nèi)部層與層之間受到剪切應(yīng)力作用，產(chǎn)生沿流動(dòng)方向的取向。

6 Y. m6 y* z7 n取向的大分子鏈解凍在塑料制品內(nèi)也就象征著其中存在未松弛的可逆高彈形變，所以說(shuō)取向應(yīng)力就是大分子鏈從取向構(gòu)象力求過(guò)渡到無(wú)取向構(gòu)象的內(nèi)力。用熱處理的方式，可降低或排除塑料制品內(nèi)的取向應(yīng)力。

塑料制品的取向內(nèi)應(yīng)力分布為從制品的表層到內(nèi)層越來(lái)越小，并呈拋物線(xiàn)變化。
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2、冷卻內(nèi)應(yīng)力
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冷卻內(nèi)應(yīng)力是塑料制品在熔融加工過(guò)程中因冷卻定型時(shí)收縮不均勻而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。尤其是對(duì)厚壁塑料制品，塑料制品的外層首先冷卻凝固收縮，其內(nèi)層可能仍是熱熔體，這徉芯層就會(huì)限度表層的收縮，導(dǎo)致芯層處于壓應(yīng)力狀況，而表層處于拉應(yīng)力狀態(tài)。
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塑料制品冷卻內(nèi)應(yīng)力的分布為從制品的表層到內(nèi)層越來(lái)越大，并也呈拋物線(xiàn)變更.。

另外，帶金屬嵌件的塑料制品，因?yàn)榻饘倥c塑料的熱脹系數(shù)相差較大，容易形成收縮不一平勻的內(nèi)應(yīng)力。
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除上述兩種重要內(nèi)應(yīng)力外，還有以下多少種內(nèi)應(yīng)力：對(duì)結(jié)晶塑料制品而言，其制品內(nèi)部各部位的結(jié)晶構(gòu)造跟結(jié)晶度不同也會(huì)發(fā)生內(nèi)應(yīng)力。另外還有構(gòu)型內(nèi)應(yīng).力及脫模內(nèi)應(yīng)力等，只是其內(nèi)應(yīng)力聽(tīng)占比重都很小。

二、影響塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的因素
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1、分子鏈的剛性
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分子鏈剛性越大，熔體粘度越高，聚合物分子鏈運(yùn)動(dòng)性差，因而對(duì)于產(chǎn)生的可逆高彈形變恢復(fù)性差，易產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力口例如，一些分子鏈中含有苯環(huán)的聚合物，如PC、PPO、PPS等，其相應(yīng)制品的內(nèi)應(yīng)力偏大。
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" v0 f! f. w3 z% v& a2、分子鏈的極性
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一分子鏈的極性越大，分子間相互吸引的作用力越大，從而使分子間互相挪動(dòng)艱苦增大，恢復(fù)可逆彈性形變的程度減小，導(dǎo)致殘余內(nèi)應(yīng)力大。例如，一些分子鏈中含有羰基、酯基、睛基等極性基團(tuán)的塑料種類(lèi)，其相應(yīng)制品的內(nèi)應(yīng)力較大。
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/ M  ~! h0 {% }- {; O3、代替基團(tuán)的位阻效應(yīng)
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大分子側(cè)基取代基團(tuán)的體積越大，則妨害大分子鏈自由活動(dòng)導(dǎo)致殘余內(nèi)應(yīng)力加大。例如，聚苯乙烯取代基團(tuán)的苯基體積較大，因而聚苯乙烯制品的內(nèi)應(yīng)力較大。

三、檢測(cè)注塑件內(nèi)應(yīng)力的三種方法

, o% R/ j; V+ q$ c8 w, @: v1、溶劑法

8 |$ Z( U9 f# D( m! Z2 }. |▶醋酸沉浸

9 [/ B( G7 g  v6 O所使用的乙酸(CH3COOH)必須是95%以上的乙酸且反復(fù)使用次數(shù)不得超過(guò)10次測(cè)試。
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①表面應(yīng)力測(cè)試：將乙酸(冰醋酸)倒入玻璃器皿中，將產(chǎn)品完全浸在乙酸里，時(shí)間為30秒。30秒后用夾子將樣品取出并馬上用凈水(自來(lái)水即可)沖刷清潔，察看樣品表面有無(wú)發(fā)白及裂紋。
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# x: H2 w8 v+ j5 ]3 w6 F斷定：不得有任何開(kāi)裂現(xiàn)象，容許表面有稍微發(fā)白。

②內(nèi)應(yīng)力測(cè)試：將表面應(yīng)力測(cè)試及格的樣品擦干后完全浸在乙酸里，時(shí)間為2分鐘。2分鐘后將樣品取出并當(dāng)即用清水(自來(lái)水即可)沖洗干凈，視察樣品有無(wú)發(fā)白及裂紋。
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0 Q1 z& K  j1 Y! v判斷：不得有任何斷裂現(xiàn)象，許可鑲件處有輕微裂紋及表面發(fā)白現(xiàn)象。

" K! S; Q5 U* N2 g9 v% k$ {) E▶甲乙酮+丙酮沉浸法

將整機(jī)完整浸入21攝氏度的1:1的甲乙酮+丙酮的混雜液中，掏出后即時(shí)甩干，依上法檢討。
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原理：根據(jù)介質(zhì)應(yīng)力決裂的現(xiàn)象，即溶濟(jì)分子滲透到樹(shù)脂的大分子之間后，降低了分子之間的彼此作用力。內(nèi)應(yīng)力大的地方在浸入前分子之間的作用力原來(lái)就有所削弱，浸入溶濟(jì)后這些減弱了的處所進(jìn)一步減弱，而引起開(kāi)裂，內(nèi)應(yīng)力小的地方在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)開(kāi)裂。

因此，可以從待鍍件表面開(kāi)裂的時(shí)間和程度來(lái)斷定鍍件內(nèi)應(yīng)力的大小及其部位。從而斷定塑料件是否進(jìn)行電鍍。

2、儀器法
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+ m  ], m- F8 ~5 P用偏振光照耀塑料制件，視彩色光帶多寡，剖析內(nèi)應(yīng)力的強(qiáng)弱，它只適用于透明的制件。偏振光法所要的儀器昂貴，操作龐雜，且正確度不高，因?yàn)橹萍幚砬昂笞兓伙@著，光譜帶上涌現(xiàn)的光帶不一定都是內(nèi)應(yīng)力的影響，如制件表面的漣漪也會(huì)影響檢驗(yàn)的成果。

# @( O' S$ j* N& v5 D" e* ?此法對(duì)制件的機(jī)能尚無(wú)任何影響，為無(wú)損檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)過(guò)的制件可繼承電鍍和使用。

- L: F5 B/ g; @2 P2 `3、溫度驟變法
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1 \6 v; a% |" q, j0 K% E這種方法是將塑料待鍍件重復(fù)受冷受熱，依據(jù)裂紋呈現(xiàn)的時(shí)間是非來(lái)評(píng)定內(nèi)應(yīng)力的大小，它適用于各類(lèi)塑料成形件。溫度驟變法所要的裝備簡(jiǎn)略，然而測(cè)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)。

/ b& l2 D" o* |7 q" @經(jīng)檢修后的塑料件已被損壞，不能持續(xù)應(yīng)用。
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/ L7 ]1 A. T. k5 D$ c+ {. T四、內(nèi)應(yīng)力的消除

9 F& _$ o; n$ o) y5 h和金屬類(lèi)似，塑料制品也可以像金屬一樣通過(guò)成型后的“退火”工序消除部分應(yīng)力，這只是在設(shè)計(jì)工藝等各方面不能滿(mǎn)足的情況下的亡羊補(bǔ)牢式的措施，不建議作為常規(guī)方法。
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這種方法有諸多限制：
$ K' w$ Z: f8 Z; {5 V3 {. N- |1、對(duì)于玻纖填充材料，不能很好的消除；
; w1 ^9 j8 [, i; E2、測(cè)試表明，成型后加熱過(guò)程中由于材料的強(qiáng)度下降，以及材料的耐化學(xué)性能下降，為避免失效需要控制退火的時(shí)間；
3、長(zhǎng)時(shí)間加熱退火會(huì)顯著增加最終產(chǎn)品的成本；
' |3 G; `/ M1 {. c2 [) ]) f4、退火過(guò)程中升溫和降溫保證平穩(wěn)，避免急冷急熱造成熱沖擊。

" O+ O$ _1 o% m0 F1 |) u+ Z下表為各種材料退火的建議參數(shù)：
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李mengwei

好東西，前段時(shí)間還在想塑料件的內(nèi)應(yīng)力問(wèn)題，知道有金屬有熱處理，有時(shí)效處理，就在想塑料件的內(nèi)應(yīng)力該如何消除，這篇文章剛好補(bǔ)充了我的知識(shí)面