內(nèi)應力的產(chǎn)生及消除方法

《內(nèi)應力的產(chǎn)生及消除方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、內(nèi)應力的產(chǎn)生及消除所謂應力,是指單位面積里物體所受的力,它強調(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)生抵抗外力的應力;物體在不受外力作用的情況下,內(nèi)部固有的應力叫內(nèi)應力,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)應力作用的范圍,可將它分為三類:(一)第一類內(nèi)應力(宏觀內(nèi)應力),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)應力;(二)第二類內(nèi)應力(微觀內(nèi)應力),即物體的各晶?；騺喚Я?自然界中,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)應力;(三

2、)第三類內(nèi)應力(晶格畸變應力),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)應力,它是變形物體(被破壞物體)中最主要的內(nèi)應力.塑料內(nèi)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響而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應力.內(nèi)應力的實質(zhì)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即恢復到與環(huán)境條件相適應的平衡構象,這種不平衡構象的實質(zhì)為一種可逆的高彈形變,而凍結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)定的構象將向自由的穩(wěn)定的構象轉化,位

3、能轉變?yōu)閯幽芏尫?當大分子鏈間的作用力和相互纏結力承受不住這種動能時,內(nèi)應力平衡即遭到破壞,塑料制品就會產(chǎn)生應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)應力,尤其是塑料注射制品的內(nèi)應力更為明顯.內(nèi)應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性能,光學性能,電學性能及外觀質(zhì)量.為此,必須找出內(nèi)應力產(chǎn)生的原因及消除內(nèi)應力的辦法,最大程度地降低塑料制品內(nèi)部的應力,并使殘余內(nèi)應力在塑料制品上盡可能均勻地分布,避免產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象,從而改善塑料制品的力學1熱學等性能

4、.塑料內(nèi)應力產(chǎn)生的原因產(chǎn)生內(nèi)應力的原因有很多,如塑料熔體在加工過程中受到較強的剪切作用,加工中存在的取向與結晶作用,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)應力的產(chǎn)生.依引起內(nèi)應力的原因不同,可將內(nèi)應力分成如下幾類.(1)取向內(nèi)應力取向內(nèi)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(chǎn)生的一種內(nèi)應力.取向應力產(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高于表層流速,導致熔體內(nèi)部層與層之間

5、受到剪切應力作用,產(chǎn)生沿流動方向的取向.取向的大分子鏈凍結在塑料制品內(nèi)也就意味著其中存在未松弛的可逆高彈形變,所以說取向應力就是大分子鏈從取向構象力圖過渡到無取向構象的內(nèi)力.用熱處理的方法,可降低或消除塑料制品內(nèi)的取向應力.塑料制品的取向內(nèi)應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)應力冷卻內(nèi)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(chǎn)生的一種內(nèi)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(nèi)層可能還是熱熔體,這徉芯層就會限制表層的收縮,導致芯層處于壓應力狀態(tài),而

6、表層處于拉應力狀態(tài).塑料制品冷卻內(nèi)應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)應力.除上述兩種主要內(nèi)應力外,還有以下幾種內(nèi)應力:對于結晶塑料制品而言,其制品內(nèi)部各部位的結晶結構和結晶度不同也會產(chǎn)生內(nèi)應力.另外還有構型內(nèi)應力及脫模內(nèi)應力等,只是其內(nèi)應力聽占比重都很小.影響塑料內(nèi)應力產(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性差,易產(chǎn)生殘余內(nèi)應力口例

7、如,一些分子鏈中含有苯環(huán)的聚合物,如PC,PPO,PPS等,其相應制品的內(nèi)應力偏大.(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,恢復可逆彈性形變的程度減小,導致殘余內(nèi)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品種,其相應制品的內(nèi)應力較大.(3)取代基團的位阻效應大分子側基取代基團的體積越大,則妨礙大分子鏈自由運動導致殘余內(nèi)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(nèi)應力較大.幾種常見聚合物的內(nèi)應力大小順序如下:PPO>

8、PSF>PC>ABS>PA6>PP>HDPE塑料內(nèi)應力的降低與分散(1)原料配方設計1)選取分子量大,分子量分布窄的樹脂聚合物分子量越大,大分子鏈間作用力和纏結程度增加,其制品抗應力開裂能力較強;聚合物分子量分布越寬,其中低分子量成分越大,容易首先形成微觀撕裂,造成應力集中,便制品開裂.2)選取雜質(zhì)含量低的樹脂聚合物內(nèi)的雜質(zhì)即是應力的集中體,又會降低塑料的原有強度,應將雜