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注射成型時(shí),高聚物熔體的分子排列,在外力的作用下會(huì)產(chǎn)生分子鏈的取向,當(dāng)高分子鏈從一種自然的穩(wěn)定狀態(tài)強(qiáng)迫過渡到另一種取向狀態(tài),最后被凍結(jié)在模具內(nèi)時(shí),冷卻后的塑件就會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
同時(shí),熔料在冷模內(nèi)因溫差較大,很快由粘流態(tài)變化為玻璃態(tài),已取向的大分子來(lái)不及恢復(fù)初始的穩(wěn)定狀態(tài)就被凍結(jié),也使塑件表面殘余了一部分內(nèi)應(yīng)力。
一般情況下,澆口附近最容易發(fā)生由殘余應(yīng)力引起的裂紋及破裂,因?yàn)闈部谔幍某尚蛪毫ο鄬?duì)其他部位要高一些,尤其是主流道為直接澆口時(shí)更是如此。
此外,當(dāng)塑件的壁厚不均勻,熔料的冷卻速度不一致時(shí),由于厚薄部位的收縮量不同,前者受后者的拉伸,也會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。由于殘余應(yīng)力是影響塑件裂紋及破裂的一個(gè)主要原因,因而可以通過減少殘余應(yīng)力來(lái)防止塑件產(chǎn)生裂紋及破裂。減少殘余應(yīng)力的主要方法是改進(jìn)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和調(diào)整好塑件的成型條件。
在模具設(shè)計(jì)和制作方面,可以采用壓力損失最小,而且可以承受較高注射壓力的直接澆口,可將正向澆口改為多個(gè)針式點(diǎn)澆口或側(cè)澆口,并減小澆口直徑。設(shè)計(jì)側(cè)澆口時(shí),可采用成型后可將破裂部分除去的凸片澆口形式。
例如,聚碳酸脂,聚氯乙烯,聚苯醚等原料的熔體流動(dòng)性能不良,需要在高壓條件下注射成型,澆口處極易產(chǎn)生裂紋,如果采用凸片或側(cè)澆口,可將成型后產(chǎn)生在凸片部分的裂紋部分除去。此外,在澆口周圍合理采用環(huán)狀加強(qiáng)筋也可減少澆口處的裂紋。
在工藝操作方面,通過降低注射壓力來(lái)減少殘余應(yīng)力是一種最簡(jiǎn)便方法,因?yàn)樽⑸鋲毫εc殘余應(yīng)力呈正比例關(guān)系。如果塑件表面產(chǎn)生的裂紋四周發(fā)黑,即表明注射壓力太高或加料量太少,應(yīng)適當(dāng)降低注射壓力或增加供料量。在料溫及模溫較低的條件下成型時(shí),為使型腔充滿,必然要采用較高的注射壓力,致使塑件內(nèi)殘余大量應(yīng)力。
對(duì)此,應(yīng)適當(dāng)提高料筒及模具溫度,減少熔料與模具的溫差,控制模內(nèi)型胚的冷卻時(shí)間和速度,使取向的分子鏈有較長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間。
此外,在保證補(bǔ)料不足,不使塑件產(chǎn)生收縮凹陷的前提下,可適當(dāng)縮短保壓時(shí)間,因?yàn)楸簳r(shí)間太長(zhǎng)也容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力引起裂紋。
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