La contrainte interne plastique fait référence à une sorte de contrainte interne générée par des facteurs tels que l'orientation des chaînes macromoléculaires et le retrait de refroidissement lors du traitement de la fonte du plastique.
L'essence du stress interne est la conformation déséquilibrée formée par la chaîne macromoléculaire au cours du processus de fusion. Cette conformation déséquilibrée ne peut pas revenir immédiatement à la conformation équilibrée adaptée aux conditions environnementales lorsqu'elle est refroidie et solidifiée. L'essence de cette conformation déséquilibrée est une déformation à haute élasticité réversible A, et la déformation à haute élasticité congelée est généralement stockée dans le produit plastique sous forme d'énergie potentielle. Dans des conditions appropriées, cette conformation instable forcée se transformera en une conformation libre et stable. L'énergie potentielle Transformée en énergie cinétique et libérée.
Lorsque la force entre les chaînes macromoléculaires et la force d'enchevêtrement ne peut pas résister à cette énergie cinétique, l'équilibre des contraintes internes sera détruit et les produits en plastique subiront une fissuration sous contrainte et une déformation par déformation.
1. La cause des contraintes internes dans le plastique
1. Contrainte interne d'orientation
La contrainte interne d'orientation est une sorte de contrainte interne générée par la congélation de chaînes macromoléculaires alignées dans le sens de l'écoulement pendant le processus de remplissage de l'écoulement et de maintien de la pression du plastique fondu.
Le processus détaillé de génération de contrainte d'orientation est le suivant : la fonte près de la paroi du canal d'alimentation augmente la viscosité de la couche externe de fonte en raison de la vitesse de refroidissement rapide, de sorte que le débit de la fonte dans la couche centrale de la cavité est beaucoup supérieur au débit de la couche de surface, ce qui entraîne Les couches sont soumises à une contrainte de cisaillement, ce qui entraîne une orientation le long de la direction d'écoulement.
La décongélation des chaînes macromoléculaires orientées dans le produit plastique signifie également qu'il y a une déformation hautement élastique réversible non relâchée, de sorte que la contrainte d'orientation est la force interne des chaînes macromoléculaires essayant de passer de la conformation orientée à la conformation non orientée. conformation. Au moyen d'un traitement thermique, la contrainte d'orientation dans le produit plastique peut être réduite ou éliminée.
La répartition des contraintes internes d'orientation des produits en plastique devient de plus en plus petite de la couche de surface à la couche interne du produit et change dans une parabole.
2. Refroidissement des contraintes internes
La contrainte interne de refroidissement est une sorte de contrainte interne causée par un retrait irrégulier lors du refroidissement et de la mise en forme des produits en plastique lors du traitement de fusion. Surtout pour les produits en plastique à paroi épaisse, la couche externe du produit en plastique refroidit d'abord et se solidifie et rétrécit, et la couche interne peut encore être une matière thermofusible, de sorte que la couche centrale limitera le rétrécissement de la couche de surface, provoquant la couche centrale être dans un état de contrainte de compression, tandis que la couche de surface est dans un état de contrainte de compression. État de contrainte de traction.
La distribution de la contrainte interne de refroidissement du produit plastique devient de plus en plus grande de la couche de surface à la couche interne du produit, et change également dans une parabole.
De plus, pour les produits en plastique avec inserts métalliques, étant donné que les coefficients de dilatation thermique du métal et du plastique diffèrent considérablement, il est facile de former une contrainte interne avec un retrait inégal.
En plus des deux contraintes internes importantes ci-dessus, il existe plusieurs types de contraintes internes comme suit : Pour les produits en plastique cristallin, des contraintes internes peuvent également se produire en raison de différences dans la structure cristalline et la cristallinité de chaque partie du produit. De plus, il existe des contraintes internes de configuration et des contraintes internes de démoulage, etc., mais la proportion de contraintes internes est très faible.
2. Facteurs affectant la contrainte interne des plastiques
1. La rigidité de la chaîne moléculaire
Plus la rigidité de la chaîne moléculaire est élevée, plus la viscosité à l'état fondu est élevée et la faible mobilité de la chaîne moléculaire du polymère, de sorte que la récupération de la déformation élastique élevée réversible est médiocre et qu'il est facile de générer une contrainte interne résiduelle. Par exemple, certains polymères contenant des cycles benzéniques dans la chaîne moléculaire, tels que PC, PPO, PPS, etc., la contrainte interne des produits correspondants est relativement importante.
2. La polarité de la chaîne moléculaire
Plus la polarité d'une chaîne moléculaire est grande, plus la force d'attraction mutuelle entre les molécules est grande, ce qui augmente la difficulté de se déplacer entre les molécules et réduit le degré de récupération de la déformation élastique réversible, entraînant une contrainte interne résiduelle importante. Par exemple, certains types de plastique contenant des groupes polaires tels que des groupes carbonyle, des groupes ester et des groupes nitrile dans leurs chaînes moléculaires ont des contraintes internes relativement importantes dans leurs produits correspondants.
3. L'effet d'encombrement stérique des groupes de substitution
Plus le volume du groupe substituant latéral macromoléculaire est important, plus l'entrave au libre mouvement de la chaîne macromoléculaire et l'augmentation de la contrainte interne résiduelle sont importantes. Par exemple, le groupe phényle du groupe substituant du polystyrène a un volume important, de sorte que la contrainte interne des produits en polystyrène est relativement importante.
3. Trois façons de détecter la contrainte interne des pièces moulées par injection
1. Méthode au solvant
▶Immersion dans l'acide acétique
L'acide acétique (CH3COOH) utilisé doit être à plus de 95 % d'acide acétique et le nombre d'utilisations répétées ne doit pas dépasser 10 tests.
①Surface stress test : versez de l'acide acétique (acide acétique glacial) dans un récipient en verre et plongez complètement le produit dans l'acide acétique pendant 30 secondes. Après 30 secondes, retirez l'échantillon avec des pinces et rincez-le immédiatement à l'eau claire (l'eau du robinet suffit) pour vérifier s'il y a un blanchiment et des fissures à la surface de l'échantillon.
Jugement : Il ne doit y avoir aucune fissuration et la surface doit être légèrement blanchâtre.
②Test de contrainte interne : après avoir séché les échantillons qui réussissent le test de contrainte de surface, ils sont complètement immergés dans de l'acide acétique pendant 2 minutes. Après 2 minutes, sortez l'échantillon et rincez-le immédiatement à l'eau claire (l'eau du robinet suffit) et inspectez l'échantillon pour détecter tout blanchissement et toute fissure.
Jugement : Il ne doit y avoir aucune casse, et de légères fissures et un blanchiment de la surface sont autorisés sur l'insert.
▶ Méthyléthylcétone plus méthode d'immersion dans l'acétone
Plongez complètement l'ensemble de la machine dans un mélange 1:1 de méthyléthylcétone et d'acétone à 21 degrés Celsius, sortez-le et séchez-le immédiatement, puis vérifiez-le selon la méthode ci-dessus.
Principe : Selon le phénomène de fissuration sous contrainte moyenne, c'est-à-dire après que les molécules de solvant pénètrent dans les macromolécules de la résine, la force mutuelle entre les molécules est réduite. Lorsque la contrainte interne est importante, la force entre les molécules est affaiblie avant l'immersion, et ces endroits affaiblis sont encore affaiblis après l'immersion, provoquant une fissuration, et l'endroit avec une petite contrainte interne ne se fissurera pas en peu de temps.
Par conséquent, la taille et l'emplacement de la contrainte interne de la pièce plaquée peuvent être déterminés à partir du moment et du degré de fissuration sur la surface de la pièce à plaquer. Afin de déterminer si les pièces en plastique sont galvanisées.
2. Méthode instrumentale
Illuminez les pièces en plastique avec de la lumière polarisée et analysez la force de la contrainte interne en fonction de la quantité de bandes lumineuses colorées. Il ne convient que pour les pièces transparentes. Les instruments requis pour la méthode de la lumière polarisée sont coûteux, l'opération est complexe et la précision n'est pas élevée, car la pièce ne change pas de manière significative avant et après le traitement, et les bandes lumineuses qui apparaissent sur la bande spectrale ne sont pas nécessairement l'influence de contraintes internes, telles que des ondulations à la surface de la pièce. affecter les résultats des tests.
Cette méthode n'a aucun effet sur les performances des pièces. Il s'agit d'un test non destructif, et les pièces qui ont été testées peuvent continuer à être galvanisées et utilisées.
3. Méthode de changement soudain de température
Cette méthode consiste à refroidir et chauffer à plusieurs reprises les pièces plastiques à plaquer, et à évaluer l'importance de la contrainte interne en fonction du moment où les fissures apparaissent. Il convient à diverses pièces moulées en plastique. L'équipement requis pour la méthode de changement brusque de température est simple, mais le temps de test est plus long.
Les pièces en plastique révisées ont été endommagées et ne peuvent pas être utilisées en continu.
Quatrièmement, l'élimination du stress interne
Semblables au métal, les produits en plastique peuvent également soulager une partie de la contrainte grâce au processus de "recuit" après avoir été formés comme du métal. Ceci n'est qu'un remède à la situation où le processus de conception et d'autres aspects ne peuvent pas être satisfaits, et il n'est pas recommandé comme méthode de routine.
Cette approche présente un certain nombre de limites :
1. Pour les matériaux de remplissage en fibre de verre, il ne peut pas être bien éliminé;
2. Le test montre qu'en raison de la diminution de la résistance du matériau et de la diminution de la résistance chimique du matériau pendant le processus de chauffage après le formage, il est nécessaire de contrôler le temps de recuit pour éviter une défaillance ;
3. Le chauffage et le recuit à long terme augmenteront considérablement le coût du produit final;
4. Pendant le processus de recuit, le chauffage et le refroidissement sont garantis stables pour éviter les chocs thermiques causés par un refroidissement rapide et un chauffage rapide.
