Vnútorné napätie plastov sa vzťahuje na druh vnútorného napätia generovaného faktormi, ako je orientácia makromolekulárnych reťazcov a zmršťovanie ochladením počas spracovania taveniny plastov.
Podstatou vnútorného napätia je nevyvážená konformácia tvorená makromolekulovým reťazcom počas procesu tavenia. Táto nevyvážená konformácia sa nemôže okamžite vrátiť do vyváženej konformácie vhodnej pre podmienky prostredia, keď sa ochladí a stuhne. Podstatou tejto nevyváženej konformácie je reverzibilná vysokoelastická deformácia A a zmrazená vysokoelastická deformácia sa zvyčajne ukladá v plastovom produkte vo forme potenciálnej energie. Za vhodných podmienok sa táto vynútená nestabilná konformácia premení na voľnú a stabilnú konformáciu. Potenciálna energia Transformovaná na kinetickú energiu a uvoľnená.
Keď sila medzi makromolekulárnymi reťazcami a sila zapletenia nemôže vydržať túto kinetickú energiu, vnútorná rovnováha napätia sa zničí a plastové výrobky budú mať praskanie pod napätím a deformáciu.
1. Príčina vnútorného napätia v plaste
1. Orientačné vnútorné napätie
Orientačné vnútorné napätie je druh vnútorného napätia vznikajúceho zamrznutím makromolekulových reťazcov zoradených v smere toku počas procesu plnenia toku a udržiavania tlaku taveniny plastov.
Podrobný proces generovania orientačného napätia je nasledovný: tavenina v blízkosti steny žľabu zvyšuje viskozitu vonkajšej vrstvy taveniny v dôsledku rýchlej rýchlosti ochladzovania, takže rýchlosť toku taveniny v jadrovej vrstve dutiny je oveľa vyššia ako prietoková rýchlosť povrchovej vrstvy, čo vedie k tomu, že vrstvy sú vystavené šmykovému namáhaniu, čo vedie k orientácii v smere toku.
Rozmrazovanie orientovaných makromolekulárnych reťazcov v plastovom produkte tiež znamená, že v ňom dochádza k neuvoľnenej reverzibilnej vysokoelastickej deformácii, takže orientačné napätie je vnútorná sila makromolekulových reťazcov, ktoré sa snažia prejsť z orientovanej konformácie do neorientovanej konformácia. Pomocou tepelného spracovania je možné znížiť alebo eliminovať orientačné napätie v plastovom výrobku.
Orientačné rozloženie vnútorného napätia plastových výrobkov sa od povrchovej vrstvy po vnútornú vrstvu výrobku zmenšuje a mení sa v parabole.
2. Chladiace vnútorné napätie
Chladiace vnútorné napätie je druh vnútorného napätia spôsobeného nerovnomerným zmršťovaním pri chladení a tvarovaní plastových výrobkov pri spracovaní tavením. Najmä pri hrubostenných plastových výrobkoch sa vonkajšia vrstva plastového výrobku najskôr ochladí a stuhne a zmrští a vnútorná vrstva môže byť stále horúca tavenina, takže jadrová vrstva obmedzí zmrštenie povrchovej vrstvy, čo spôsobí, že jadrová vrstva byť v stave tlakového napätia, kým povrchová vrstva je v stave tlakového napätia. Stav napätia v ťahu.
Rozloženie chladiaceho vnútorného napätia plastového výrobku je stále väčšie a väčšie od povrchovej vrstvy k vnútornej vrstve výrobku a tiež sa mení v parabole.
Okrem toho pri plastových výrobkoch s kovovými vložkami, pretože koeficienty tepelnej rozťažnosti kovu a plastu sa veľmi líšia, je ľahké vytvoriť vnútorné napätie s nerovnomerným zmršťovaním.
Okrem vyššie uvedených dvoch dôležitých vnútorných napätí existuje niekoľko typov vnútorných napätí, a to nasledovne: V prípade výrobkov z kryštalických plastov sa môžu vyskytnúť vnútorné napätia aj v dôsledku rozdielov v kryštálovej štruktúre a kryštalinite každej časti výrobku. Okrem toho existujú konfiguračné vnútorné napätia a vnútorné napätia pri vyberaní z formy atď., ale podiel vnútorných napätí je veľmi malý.
2. Faktory ovplyvňujúce vnútorné pnutie plastov
1. Tuhosť molekulového reťazca
Čím väčšia je tuhosť molekulárneho reťazca, tým vyššia je viskozita taveniny a zlá pohyblivosť molekulárneho reťazca polyméru, takže obnovenie reverzibilnej vysoko elastickej deformácie je slabé a je ľahké vytvoriť zvyškové vnútorné napätie. Napríklad pri niektorých polyméroch obsahujúcich benzénové kruhy v molekulovom reťazci, ako sú PC, PPO, PPS atď., je vnútorné napätie zodpovedajúcich produktov relatívne veľké.
2. Polarita molekulového reťazca
Čím väčšia je polarita molekulového reťazca, tým väčšia je sila vzájomnej príťažlivosti medzi molekulami, čo zvyšuje obtiažnosť pohybu medzi molekulami a znižuje stupeň obnovenia reverzibilnej elastickej deformácie, čo má za následok veľké zvyškové vnútorné napätie. Napríklad niektoré typy plastov, ktoré vo svojich molekulových reťazcoch obsahujú polárne skupiny, ako sú karbonylové skupiny, esterové skupiny a nitrilové skupiny, majú vo svojich zodpovedajúcich produktoch relatívne veľké vnútorné napätie.
3. Účinok stérickej zábrany substitučných skupín
Čím väčší je objem skupiny makromolekulárnych vedľajších substituentov, tým väčšia je prekážka pre voľný pohyb makromolekulárneho reťazca a zvýšenie zvyškového vnútorného napätia. Napríklad fenylová skupina polystyrénovej substitučnej skupiny má veľký objem, takže vnútorné napätie polystyrénových výrobkov je relatívne veľké.
3. Tri spôsoby detekcie vnútorného napätia vstrekovaných dielov
1. Metóda rozpúšťadla
▶Ponorenie do kyseliny octovej
Použitá kyselina octová (CH3COOH) musí obsahovať viac ako 95 percent kyseliny octovej a počet opakovaných použití nesmie presiahnuť 10 testov.
①Test povrchovej záťaže: Nalejte kyselinu octovú (ľadovú kyselinu octovú) do sklenenej nádoby a úplne ponorte produkt do kyseliny octovej na 30 sekúnd. Po 30 sekundách vyberte vzorku pomocou klipov a ihneď ju opláchnite čistou vodou (stačí voda z vodovodu), aby ste skontrolovali, či na povrchu vzorky nie je bielenie a praskliny.
Posudok: Nesmie dôjsť k praskaniu a povrch môže byť jemne belavý.
②Vnútorný záťažový test: Po vysušení vzoriek, ktoré prešli testom povrchového namáhania, sú úplne ponorené do kyseliny octovej na 2 minúty. Po 2 minútach vzorku vyberte a ihneď opláchnite čistou vodou (stačí voda z vodovodu) a skontrolujte vzorku, či nie je belavá a nemá praskliny.
Posudok: Nesmie dôjsť k zlomeniu a na vložke sú povolené mierne praskliny a bielenie povrchu.
▶Metyletylketón plus metóda ponorenia do acetónu
Celý stroj úplne ponorte do zmesi metyletylketónu a acetónu v pomere 1:1 pri teplote 21 stupňov Celzia, vyberte ho a ihneď vysušte a skontrolujte podľa vyššie uvedeného spôsobu.
Princíp: Podľa javu praskania pri strednom napätí, to znamená, že po preniknutí molekúl rozpúšťadla do makromolekúl živice sa vzájomná sila medzi molekulami zníži. Tam, kde je vnútorné napätie veľké, sa sila medzi molekulami pred ponorením zoslabne a tieto oslabené miesta sa po ponorení ešte viac zoslabú, čo spôsobí praskanie a miesto s malým vnútorným napätím v krátkom čase nepopraská.
Preto veľkosť a umiestnenie vnútorného napätia pokovovaného kusu možno určiť z času a stupňa praskania na povrchu kusu, ktorý sa má pokovovať. Aby sa zistilo, či sú plastové časti galvanicky pokovované.
2. Prístrojová metóda
Osvetlite plastové diely polarizovaným svetlom a analyzujte silu vnútorného napätia v závislosti od množstva farebných svetelných pásov. Je vhodný len pre priehľadné časti. Nástroje potrebné pre metódu polarizovaného svetla sú drahé, operácia je zložitá a presnosť nie je vysoká, pretože obrobok sa pred a po spracovaní výrazne nemení a svetelné pásy, ktoré sa objavujú v spektrálnom pásme, nemusia nevyhnutne ovplyvňovať vnútorného napätia, ako je zvlnenie na povrchu obrobku. ovplyvniť výsledky testu.
Táto metóda nemá žiadny vplyv na výkon dielov. Ide o nedeštruktívny test a diely, ktoré boli testované, môžu byť naďalej galvanicky pokovované a používané.
3. Metóda náhlej zmeny teploty
Táto metóda spočíva v opakovanom ochladzovaní a zahrievaní plastových dielov na pokovovanie a vyhodnocovaní veľkosti vnútorného napätia podľa času, kedy sa trhliny objavia. Je vhodný pre rôzne plastové lisované diely. Zariadenie potrebné na metódu náhlej zmeny teploty je jednoduché, ale čas testu je dlhší.
Repasované plastové diely sú poškodené a nie je možné ich nepretržite používať.
Po štvrté, odstránenie vnútorného stresu
Podobne ako kov, aj plastové výrobky môžu po vytvarovaní ako kov zmierniť časť napätia prostredníctvom procesu „žíhania“. Toto je len náprava v situácii, keď nie je možné uspokojiť proces návrhu a iné aspekty, a neodporúča sa to ako rutinná metóda.
Tento prístup má niekoľko obmedzení:
1. Pri výplňových materiáloch zo sklenených vlákien sa nedá dobre eliminovať;
2. Skúška ukazuje, že v dôsledku poklesu pevnosti materiálu a poklesu chemickej odolnosti materiálu počas procesu zahrievania po tvárnení je potrebné kontrolovať čas žíhania, aby nedošlo k poruche;
3. Dlhodobé zahrievanie a žíhanie výrazne zvýši náklady na konečný produkt;
4. Počas procesu žíhania je zaručené, že ohrev a chladenie sú stabilné, aby sa predišlo tepelným šokom spôsobeným rýchlym ochladením a rýchlym ohrevom.
