注塑產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力問題

注塑產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力問題注塑產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力問題?塑膠產(chǎn)品在注塑的過程中往往會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,如不加以消除會對后序噴涂產(chǎn)生不良.有幾個問題請高手賜教:

1內(nèi)應(yīng)力是怎么產(chǎn)生的,它與哪些因素有關(guān)?

2內(nèi)應(yīng)力如何檢測,有什么直觀且方便的方法?

3內(nèi)應(yīng)力如何消除,有沒有方便快捷操作性強(qiáng)的方法?

4內(nèi)應(yīng)力對噴涂到底還有哪些影響?內(nèi)應(yīng)力在其它方面還有什么危害?它有沒有有利的一面呢?

下面是回答

請高手亮招所謂應(yīng)力，是指單位面積里物體所受的力，它強(qiáng)調(diào)的是物體內(nèi)部的受力狀況；一般物體在受到外力作用下，其內(nèi)部就會產(chǎn)生抵抗外力的應(yīng)力；物體在不受外力作用的情況下，內(nèi)部固有的應(yīng)力叫內(nèi)應(yīng)力，它是由于物體內(nèi)部各部分發(fā)生不均勻的塑性變形而產(chǎn)生的。按照內(nèi)應(yīng)力作用的范圍，可將它分為三類：（一）第一類內(nèi)應(yīng)力（宏觀內(nèi)應(yīng)力），即由于材料各部分變形不均勻而造成的宏觀范圍內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力；（二）第二類內(nèi)應(yīng)力（微觀內(nèi)應(yīng)力），即物體的各晶?；騺喚Я＃ㄗ匀唤缰?，絕大多數(shù)固體物質(zhì)都是晶體）之間不均勻的變形而產(chǎn)生的晶?；騺喚Яｉg的內(nèi)應(yīng)力；（三）第三類內(nèi)應(yīng)力（晶格畸變應(yīng)力），即由于晶格畸變，使晶體中一部分原子偏離其平衡位置而造成的內(nèi)應(yīng)力，它是變形物體（被破壞物體）中最主要的內(nèi)應(yīng)力。

塑料內(nèi)應(yīng)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響而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的實(shí)質(zhì)為大分子鏈在熔融加工過程中形成的不平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象在冷卻固化時不能立即恢復(fù)到與環(huán)境條件相適應(yīng)的平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象的實(shí)質(zhì)為一種可逆的高彈形變，而凍結(jié)的高彈形變平時以位能形式貯存在塑料制品中，在適宜的條件下，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自由的穩(wěn)定的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，位能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芏尫?。?dāng)大分子鏈間的作用力和相互纏結(jié)力承受不住這種動能時，內(nèi)應(yīng)力平衡即遭到破壞，塑料制品就會產(chǎn)生應(yīng)力開裂及翹曲變形等現(xiàn)象。

幾乎所有塑料制品都會不同程度地存在內(nèi)應(yīng)力，尤其是塑料注射制品的內(nèi)應(yīng)力更為明顯。內(nèi)應(yīng)力的存在不僅使塑料制品在貯存和使用過程中出現(xiàn)翹曲變形和開裂，也影響塑料制品的力學(xué)性能、光學(xué)性能、電學(xué)性能及外觀質(zhì)量。為此，必須找出內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因及消除內(nèi)應(yīng)力的辦法，最大程度地降低塑料制品內(nèi)部的應(yīng)力，并使殘余內(nèi)應(yīng)力在塑料制品上盡可能均勻地分布，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而改善塑料制品的力學(xué)1熱學(xué)等性能。

塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因

產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因有很多，如塑料熔體在加工過程中受到較強(qiáng)的剪切作用，加工中存在的取向與結(jié)晶作用，熔體各部位冷卻速度極難做到均勻一致，熔體塑化不均勻，制品脫模困難等，都會引發(fā)內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。依引起內(nèi)應(yīng)力的原因不同，可將內(nèi)應(yīng)力分成如下幾類。

（1）取向內(nèi)應(yīng)力

取向內(nèi)應(yīng)力是塑料熔體在流動充模和保壓補(bǔ)料過程中，大分子鏈沿流動方向排列定向構(gòu)象被凍結(jié)而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。取向應(yīng)力產(chǎn)生的具體過程為：*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中心層流速遠(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)生沿流動方向的取向。取向的大分子鏈凍結(jié)在塑料制品內(nèi)也就意味著其中存在未松弛的可逆高彈形變，所以說取向應(yīng)力就是大分子鏈從取向構(gòu)象力圖過渡到無取向構(gòu)象的內(nèi)力。用熱處理的方法，可降低或消除塑料制品內(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)層越來越小，并呈拋物線變化。

（2）冷卻內(nèi)應(yīng)力

冷卻內(nèi)應(yīng)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(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)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(nèi)層可能還是熱熔體，這徉芯層就會限制表層的收縮，導(dǎo)致芯層處于壓應(yīng)力狀態(tài)，而表層處于拉應(yīng)力狀態(tài)。

塑料制品冷卻內(nèi)應(yīng)力的分布為從制品的表層到內(nèi)層越來越大，并也呈拋物線變化.。

另外，帶金屬嵌件的塑料制品，由于金屬與塑料的熱脹系數(shù)相差較大，容易形成收縮不一均勻的內(nèi)應(yīng)力。

除上述兩種主要內(nèi)應(yīng)力外，還有以下幾種內(nèi)應(yīng)力：對于結(jié)晶塑料制品而言，其制品內(nèi)部各部位的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度不同也會產(chǎn)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)力聽占比重都很小。

影響塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的因素

（1）分子鏈的剛性

分子鏈剛性越大，熔體粘度越高，聚合物分子鏈活動性差，因而對于發(fā)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。

（2）分子鏈的極性

一分子鏈的極性越大，分子間相互吸引的作用力越大，從而使分子間相互移動困難增大，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)的塑料品種，其相應(yīng)制品的內(nèi)應(yīng)力較大。

（3）取代基團(tuán)的位阻效應(yīng)

大分子側(cè)基取代基團(tuán)的體積越大，則妨礙大分子鏈自由運(yùn)動導(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。

幾種常見聚合物的內(nèi)應(yīng)力大小順序如下:

PPO>PSF>PC>ABS>PA6>PP>HDPE

塑料內(nèi)應(yīng)力的降低與分散

（1）原料配方設(shè)計(jì)

1）選取分子量大、分子量分布窄的樹脂

e.金屬嵌件進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱處理。

f.金屬嵌件周圍塑料的厚度要充足。例如，嵌件外徑為D，嵌件周圍塑料厚度為h，則對鋁嵌件塑料厚度h≥0.8D；對于銅嵌件，塑料厚度h≥0.9D。

g.金屬嵌件應(yīng)設(shè)計(jì)成圓滑形狀，最好帶精致的滾花紋。

③塑料制品上孔的設(shè)計(jì)

塑料制品上孔的形狀、孔數(shù)及孔的位置都會對內(nèi)應(yīng)力集中程度產(chǎn)生很大的影響。

為避免應(yīng)力開裂，切忌在塑料制品上開設(shè)棱形、矩形、方形或多邊形孔。應(yīng)盡可能開設(shè)圓形孔，其中橢圓形孔的效果最好，并應(yīng)使橢圓形孔的長軸平行于外力作用方向。如開設(shè)圓孔，可增開等直徑的工藝圓孔，并使相鄰兩圓孔的中心連接線平行于外力作用方向，這樣可

以取得與橢圓孔相似的效果；還有一種方法，即在圓孔周圍開設(shè)對稱的槽孔，以分散內(nèi)應(yīng)力。

（5）塑料模具的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)塑料模具時，澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)對塑料制品的內(nèi)應(yīng)力影響較大，在具體設(shè)計(jì)時應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。

①澆口尺寸

過大的澆口將需要較長的保壓補(bǔ)料時間，在降溫過程中的補(bǔ)料流動必定會凍結(jié)更多的取向應(yīng)力，尤其是在補(bǔ)填冷料時，將給澆口附近造成很大的內(nèi)應(yīng)力。

適當(dāng)縮小澆口尺寸，可縮短保壓補(bǔ)料時間，降低澆口凝封時模內(nèi)壓力，從而降低取向應(yīng)力。但過小的澆口將導(dǎo)致充模時間延長，造成制品缺料。

②澆口的位置

澆口的位置決定廠塑料熔體在模腔內(nèi)的流動情況、流動距離和流動方向。.當(dāng)澆口設(shè)在制品壁厚最大部位時，可適當(dāng)降低注射壓力、保壓壓力及保壓時間，有利于降低取向應(yīng)力。當(dāng)澆口設(shè)在薄壁部位時，宜適當(dāng)增加澆口處的壁厚，以降低澆口附近的取向應(yīng)力。

熔體在模腔內(nèi)流動距離越長，產(chǎn)生取向應(yīng)力的幾率越大。為此，對于壁厚、長流程且面積較大的塑料件，應(yīng)適當(dāng)分布多個澆口，能有效地降低取向應(yīng)力，防止翹曲變形。

另外，由于澆口附近為內(nèi).應(yīng)力多發(fā)地帶，可在澆口附近設(shè)汁成護(hù)耳式澆日，使內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生在護(hù)耳中，脫模后切除內(nèi)應(yīng)力較大的護(hù)耳，可降低塑料制品內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力。

③流道的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)短而粗的流道，可減小熔體的壓力損失和溫度降，相應(yīng)降低注射壓力和冷卻速度，從而降低取向應(yīng)力和冷卻壓力。

④冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

冷卻水道的分布要合理，使?jié)部诟浇?、遠(yuǎn)離澆口區(qū)、壁厚處、壁薄處都得到均勻且緩慢的冷卻，從而降低內(nèi)應(yīng)力，

⑤頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)拿撃ｅF度，較高的型芯光潔度和較大面積的頂出部位，以防止強(qiáng)行脫模產(chǎn)生脫模應(yīng)力。檢查塑料件的應(yīng)力的方法主要是溶劑浸漬法。用冰醋酸浸30s，晾干，發(fā)白處即是應(yīng)力集中處。應(yīng)力大時塑料會開裂，裂紋越多表示應(yīng)力越大。也可以浸2rain，裂紋更深更明顯。

可以用甲乙酮和丙酮1：1的混合液浸15s，來代替冰醋酸浸漬。

消除應(yīng)力的方法有加熱法，即在65～70℃下烘4h。小件可以用25％的丙酮水溶液浸泡30rain來消除應(yīng)力。應(yīng)力太大時，這兩種方法均無效，零件不能電鍍。塑料電鍍廣泛用于電子工業(yè)、國防科研、家用電器及日用品上。它能節(jié)省金屬材料,簡化加工工藝,減輕設(shè)備重量,改善零件外觀,提高電熱性能和材料的機(jī)械強(qiáng)度。塑料電鍍質(zhì)量的好壞不僅與電鍍工藝及操作密切相關(guān),塑料件的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、塑料模具、塑料成形工藝及后處理工藝這5個方面也有很大影響。1.1內(nèi)應(yīng)力測試將試件在25℃下于冰醋酸中浸3ｍｉｎ,視試件表面“發(fā)白”程度判斷內(nèi)應(yīng)力大小,內(nèi)應(yīng)力越大,“發(fā)白”現(xiàn)象越嚴(yán)重。這種方法能大致說明內(nèi)應(yīng)力的狀況。1.2鍍層剝離強(qiáng)度測定用剝離法測定剝離強(qiáng)度:在試片上切出10ｍｍ寬的條,撬起端頭30～40ｍｍ,在垂直于鍍層表面的方向(90°±5°)上用拉力機(jī)進(jìn)行剝離。1.3高低溫沖擊法檢驗(yàn)鍍層結(jié)合力該方法由西德塑料電鍍工作者協(xié)會提出,方法簡單易行,重現(xiàn)性較好。具體操作過程是:在80℃±5℃的高溫?zé)崴≈斜?ｈ,取出后在不超過30ｓ的時間內(nèi)放入5℃±5℃的低溫水浴中浸30ｓ,再轉(zhuǎn)入高溫?zé)崴≈?經(jīng)過3個循環(huán)周期2.1選材可用于電鍍的塑料很多,但各種材料的加工性能、機(jī)械性能、材料成本、電鍍成本、電鍍的難易、尺寸精度等方面有很大差別。ＡＢＳ塑料具有優(yōu)良的綜合性能,用途十分廣泛,且易于成形,表面易于浸蝕而獲得較高的鍍層結(jié)合力,所以目前在電鍍中用得最多。此外,通過紅外光譜檢測發(fā)現(xiàn),化學(xué)粗化過的塑料表面存在活性基團(tuán)如—ＣＯＯＨ,—ＣＨＯ,—ＯＨ,—ＳＯ3Ｈ等極性基團(tuán),這些極性基團(tuán)能與金屬鍍層產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合力,從而提高了鍍層的結(jié)合強(qiáng)度。ＡＢＳ塑料中丁二烯含量越高,鍍層的結(jié)合力越大。電鍍型ＡＢＳ塑料中丁二烯含量達(dá)22%～24%。試驗(yàn)表明,電鍍型ＡＢＳ樹脂301Ｍ的鍍層結(jié)合力比非電鍍型ＡＢＳ樹脂ＰＡ-757的鍍層結(jié)合力高1倍以上。2.2塑料件結(jié)構(gòu)對電鍍的影響試驗(yàn)件(旋鈕)原結(jié)構(gòu)直角、銳邊較多,在作高低溫沖擊試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)零件起泡部位主要集中在靠近直角、銳邊處及澆口周圍。在測試中發(fā)現(xiàn)這些部位都有內(nèi)應(yīng)力,這對鍍層結(jié)合力有不良影響。將直角、銳邊改為圓弧過渡后作電鍍試驗(yàn),鍍層與基體結(jié)合良好。航空工藝技術(shù)另一方面,直角、銳邊處在電鍍時易引起尖端電流密度過大,致使鍍層疏松而結(jié)合不佳,甚至燒焦或擊穿化學(xué)預(yù)鍍層。2.3塑料模具對塑料件電鍍的影響試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)原來的旋鈕表面有流痕,電鍍后遮蓋不住,影響表觀質(zhì)量。同時,由于塑料模具模腔粗糙度不好,使旋鈕表面不夠光亮,最后也會影響鍍層的光亮度。而用于測定剝離強(qiáng)度的鍍件(試片)注塑成形后外觀質(zhì)量較好,鍍層外表光亮。另一方面,設(shè)計(jì)塑料模具(如澆注系統(tǒng)和脫模機(jī)構(gòu))時應(yīng)注意使待鍍件的內(nèi)應(yīng)力盡量小。2.4塑料成形工藝對塑料電鍍的影響(1)應(yīng)選用螺桿式注射機(jī),以保證ＡＢＳ塑料中Ｂ組分分布均勻。此外,還應(yīng)注意所選用的注射機(jī)是否會使制件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而影響鍍層的結(jié)合力。(2)原材料的干燥。ＡＢＳ塑料顆粒易于吸潮,如不進(jìn)行干燥,成形時會在制件表面產(chǎn)生氣泡、銀絲、缺乏光澤等缺陷,影響鍍層外觀和結(jié)合力。(3)注射工藝參數(shù)的選用。注射工藝參數(shù)的選擇應(yīng)使制件的內(nèi)應(yīng)力盡量小,并克服流痕、波紋等外觀缺陷。如適當(dāng)提高加工溫度和模具溫度、降低注射壓力、縮短保壓時間、適當(dāng)降低注射速度等都會在不同程度上減小制件的內(nèi)應(yīng)力。(4)不允許用油作脫模劑,否則會使粗化不均勻,無法保證鍍層金屬的結(jié)合力。必要時,可用滑石粉或肥皂水作脫模劑。2.5后處理對塑料件電鍍的影響由于注塑條件、注射機(jī)的選擇及制品的形狀、模具設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍?會使塑料件在不同部位存在內(nèi)應(yīng)力,它會