如何檢測、消除注塑件內應力？

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塑料內應力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而產生的一種內在應力。

內應力的本質為大分子鏈在熔融加工過程中形成的不平衡構象，這種不平衡構象在冷卻固化時不能立刻恢復到與環境條件相適應的平衡構象，這種不均衡構象的實質為一種可逆的高彈形變，而凍結的高彈形變平時以位能情勢儲存在塑料制品中，在合適的條件下，這種被迫的不穩定的構象將向自在的穩固的構象轉化，位能改變為動能而開釋。

當大分子鏈間的作用力和相互纏結力蒙受不住這種動能時，內應力平衡即受到破壞，塑料制品就會產生應力開裂及翹曲變形等現象。
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一、塑料內應力產生的起因

# T. z( P7 Y4 s+ G+ W  U; |3 B1、取向內應力
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/ l1 n! l4 `& n* W取向內應力是塑料熔體在流動充模和保壓補料過程中，大分子鏈沿流動方向排列定向構象被凍結而產生的一種內應力。

* `, y* a- E5 u' U0 I/ @: q取向應力產生的詳細過程為：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高于表層流速，導致熔體內部層與層之間受到剪切應力作用，產生沿流動方向的取向。
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" ^1 @# `$ B' W! L* N$ x取向的大分子鏈解凍在塑料制品內也就象征著其中存在未松弛的可逆高彈形變，所以說取向應力就是大分子鏈從取向構象力求過渡到無取向構象的內力。用熱處理的方式，可降低或排除塑料制品內的取向應力。

( e# E( e! O3 a, Z2 J& U塑料制品的取向內應力分布為從制品的表層到內層越來越小，并呈拋物線變化。

2、冷卻內應力
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6 x, D0 M5 d9 ]' V- a6 e* t冷卻內應力是塑料制品在熔融加工過程中因冷卻定型時收縮不均勻而產生的一種內應力。尤其是對厚壁塑料制品，塑料制品的外層首先冷卻凝固收縮，其內層可能仍是熱熔體，這徉芯層就會限度表層的收縮，導致芯層處于壓應力狀況，而表層處于拉應力狀態。
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& l; N; f4 Z3 k& h) {1 G塑料制品冷卻內應力的分布為從制品的表層到內層越來越大，并也呈拋物線變更.。
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* @  O. _+ r& a8 c- x/ y! g+ ]3 O另外，帶金屬嵌件的塑料制品，因為金屬與塑料的熱脹系數相差較大，容易形成收縮不一平勻的內應力。

% d. ^# m7 a  |' K" K除上述兩種重要內應力外，還有以下多少種內應力：對結晶塑料制品而言，其制品內部各部位的結晶構造跟結晶度不同也會發生內應力。另外還有構型內應.力及脫模內應力等，只是其內應力聽占比重都很小。

# ?6 y0 D1 ^$ r: z二、影響塑料內應力產生的因素

% y) [( e; @; I1、分子鏈的剛性

分子鏈剛性越大，熔體粘度越高，聚合物分子鏈運動性差，因而對于產生的可逆高彈形變恢復性差，易產生殘余內應力口例如，一些分子鏈中含有苯環的聚合物，如PC、PPO、PPS等，其相應制品的內應力偏大。
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2、分子鏈的極性
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0 f! f. N  L7 d) j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艱苦增大，恢復可逆彈性形變的程度減小，導致殘余內應力大。例如，一些分子鏈中含有羰基、酯基、睛基等極性基團的塑料種類，其相應制品的內應力較大。

3、代替基團的位阻效應
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9 x' {, K3 ~: B7 E) x1 }大分子側基取代基團的體積越大，則妨害大分子鏈自由活動導致殘余內應力加大。例如，聚苯乙烯取代基團的苯基體積較大，因而聚苯乙烯制品的內應力較大。
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三、檢測注塑件內應力的三種方法
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1、溶劑法
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▶醋酸沉浸

4 X8 U  Q2 |& i所使用的乙酸(CH3COOH)必須是95%以上的乙酸且反復使用次數不得超過10次測試。

①表面應力測試：將乙酸(冰醋酸)倒入玻璃器皿中，將產品完全浸在乙酸里，時間為30秒。30秒后用夾子將樣品取出并馬上用凈水(自來水即可)沖刷清潔，察看樣品表面有無發白及裂紋。

斷定：不得有任何開裂現象，容許表面有稍微發白。
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②內應力測試：將表面應力測試及格的樣品擦干后完全浸在乙酸里，時間為2分鐘。2分鐘后將樣品取出并當即用清水(自來水即可)沖洗干凈，視察樣品有無發白及裂紋。
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判斷：不得有任何斷裂現象，許可鑲件處有輕微裂紋及表面發白現象。

▶甲乙酮+丙酮沉浸法

將整機完整浸入21攝氏度的1:1的甲乙酮+丙酮的混雜液中，掏出后即時甩干，依上法檢討。

原理：根據介質應力決裂的現象，即溶濟分子滲透到樹脂的大分子之間后，降低了分子之間的彼此作用力。內應力大的地方在浸入前分子之間的作用力原來就有所削弱，浸入溶濟后這些減弱了的處所進一步減弱，而引起開裂，內應力小的地方在短時間內不會開裂。

因此，可以從待鍍件表面開裂的時間和程度來斷定鍍件內應力的大小及其部位。從而斷定塑料件是否進行電鍍。
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2、儀器法

用偏振光照耀塑料制件，視彩色光帶多寡，剖析內應力的強弱，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，因為制件處理前后變化不顯著，光譜帶上涌現的光帶不一定都是內應力的影響，如制件表面的漣漪也會影響檢驗的成果。
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此法對制件的機能尚無任何影響，為無損檢驗，經檢驗過的制件可繼承電鍍和使用。

3、溫度驟變法

9 C9 K# t: v! ~0 ~+ k* _4 B" @這種方法是將塑料待鍍件重復受冷受熱，依據裂紋呈現的時間是非來評定內應力的大小，它適用于各類塑料成形件。溫度驟變法所要的裝備簡略，然而測驗時間較長。

. w2 t* A" `" o經檢修后的塑料件已被損壞，不能持續應用。
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1 }% v! a& ]5 t* o. |$ ?四、內應力的消除

! h7 L6 O4 R2 H/ B和金屬類似，塑料制品也可以像金屬一樣通過成型后的“退火”工序消除部分應力，這只是在設計工藝等各方面不能滿足的情況下的亡羊補牢式的措施，不建議作為常規方法。

這種方法有諸多限制：
% H7 k. \) `" d1 j- N% r# @1、對于玻纖填充材料，不能很好的消除；
5 X" ~- A8 {+ M# O. V% k) f2、測試表明，成型后加熱過程中由于材料的強度下降，以及材料的耐化學性能下降，為避免失效需要控制退火的時間；
3、長時間加熱退火會顯著增加最終產品的成本；
7 P+ v/ j. H6 m; o. t: T" q' U4、退火過程中升溫和降溫保證平穩，避免急冷急熱造成熱沖擊。

下表為各種材料退火的建議參數：

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李mengwei

好東西，前段時間還在想塑料件的內應力問題，知道有金屬有熱處理，有時效處理，就在想塑料件的內應力該如何消除，這篇文章剛好補充了我的知識面