Ekstruzijos mašina

Ar žinote visus veiksnius, kurie sukelia ir įtakoja vidinius įtempius liejimo būdu pagamintuose gaminiuose?

1. vidinio streso susidarymas
Liejimo būdu pagamintuose gaminiuose vietinis įtempių pasiskirstymas kiekvienoje vietoje yra skirtingas, o gaminių deformacijos laipsnį lems įtempių pasiskirstymas. Jei gaminys aušinamas, susidarys tokio tipo įtempis, todėl jis dar vadinamas „liejimo įtempiu“.
Pažvelkime į įvadąekstruzijos mašina.

Liejimo būdu pagamintiems gaminiams būdingi dviejų tipų vidiniai įtempiai: liejimo įtempis ir temperatūros įtempis. Kai lydalas patenka į formą žemesnėje temperatūroje, jis prie ertmės sienelės sparčiai atvėsta ir sukietėja, todėl molekulinės grandinės segmentai „užšąla“. Dėl prasto sukietėjusio polimero sluoksnio šilumos laidumo gaminio storio kryptimi susidaro didelis temperatūros gradientas. Gaminio širdis kietėja labai lėtai, todėl uždarius vartus, gaminio centre esantis lydalo mazgas dar nėra sukietėjęs, ir liejimo mašina negali kompensuoti aušinimo susitraukimo.

Taigi vidinis gaminio susitraukimas vyksta priešinga kryptimi nei kieto paviršiaus sluoksnio veikimas; šerdis yra statinės įtampos veikiama, o paviršinis sluoksnis – statinio gniuždymo veikiamas.

Kai lydalas užpildo formą ir teka, be įtempio sukelto tūrio susitraukimo efekto, taip pat atsiranda įtempių, kuriuos sukelia bėgelio ir sklendės išleidimo angos plėtimosi efektas; pirmasis efektas sukelia įtempius, susijusius su lydalo tekėjimo kryptimi, antrasis dėl išleidimo angos plėtimosi efekto sukels įtempius statmena srautui kryptimi.

2. Stresą veikiantys proceso veiksniai

(1) dėl greito aušinimo sąlygomis susidarančio įtempio orientacija sukels vidinį įtempį polimere. Dėl didelio polimero lydalo klampumo vidinis įtempis negali būti greitai atpalaiduotas, o tai turi įtakos produkto fizinėms savybėms ir matmenų stabilumui.

Įvairių parametrų įtaka orientaciniams įtempiams.

Lydymosi temperatūra, aukšta lydymosi temperatūra, mažas klampumas, mažesnis šlyties įtempis ir sumažinta orientacija; kita vertus, aukšta lydymosi temperatūra pagreitins įtempių relaksaciją ir skatins gebėjimą sustiprinti neorientaciją.

Tačiau nekeičiant liejimo mašinos slėgio, padidės slėgis formos ertmėje, o stiprus šlyties efektas padidins orientacinį įtempį.

Ilgesnis laikymo laikas, kol antgalis užsidarys, padidins orientacinį įtempį.

Padidinus įpurškimo arba palaikymo slėgį, padidės orientacinis įtempis.

Aukšta liejimo formos temperatūra užtikrina lėtą gaminio aušimą ir veikia kaip orientacijos keitiklis.

Padidinkite gaminio storį, kad sumažintumėte orientacinį įtempį, nes storasieniai gaminiai lėtai vėsta, klampumas didėja lėtai, įtempio relaksacijos procesas trunka ilgai, todėl orientacinis įtempis yra mažas.

(2) Poveikis temperatūros įtempiui

Kaip minėta pirmiau, dėl temperatūros gradiento tarp lydalo ir sienelės pildant formą, pirmiausia sukietėjantis išorinis lydalo sluoksnis turi padėti sustabdyti vėliau sukietėjančio vidinio lydalo sluoksnio susitraukimą, todėl išoriniame sluoksnyje atsiranda gniuždymo įtempis (susitraukimo įtempis), o vidiniame sluoksnyje – tempimo įtempis (orientacinis įtempis).

Jei forma užpildoma ir ilgesnį laiką laikoma slėgio veikiama, į formos ertmę įpilama polimero lydalo, todėl padidėja ertmės slėgis, o dėl nevienodos temperatūros pasikeičia vidiniai įtempiai. Tačiau jei laikymo laikas trumpas, o ertmės slėgis mažas, gaminys išliks tokioje pačioje įtempio būsenoje, kaip ir aušinant.

Jei aušinimo proceso pradžioje formos ertmės slėgis yra nepakankamas, išorinis gaminio sluoksnis dėl sukietėjimo susitrauks ir susidarys įduba; jei vėlesniame etape, kai gaminys suformuos šaltą kietą sluoksnį, formos ertmės slėgis yra nepakankamas, vidinis gaminio sluoksnis dėl susitraukimo atsiskirs arba susidarys ertmė; jei formos ertmės slėgis bus palaikomas prieš uždarant vartus, tai padės padidinti gaminio tankį ir pašalinti aušinimo temperatūros įtempį, tačiau šalia vartų susidarys didelė įtempių koncentracija.

Taigi, atrodo, kad kuo didesnis slėgis formoje, tuo ilgesnis laikymo laikas, o tai padės sumažinti temperatūros sukeltą susitraukimo įtempį ir, atvirkščiai, padidinti gniuždymo įtempį.

3. Vidinio įtempio ir produkto kokybės ryšys

Vidinis įtempis gaminyje daro didelę įtaką jo mechaninėms savybėms ir eksploatacinėms savybėms; dėl vidinio įtempio buvimo ir netolygaus pasiskirstymo gaminys naudojimo metu įtrūks. Naudojant žemesnėje nei stiklėjimo temperatūra, dažnai atsiranda netolygi deformacija arba deformacija, dėl kurios gaminio paviršius gali tapti „baltas“ ir drumstas, o optinės savybės gali pablogėti.

Sumažinus temperatūrą prie vartų ir pailginus aušinimo laiką, pagerės gaminio įtempių netolygumas ir gaminio mechaninės savybės taps homogeniškos.

Tiek kristalinių, tiek nekristalinių polimerų tempiamasis stipris yra anizotropinis. Nekristalinių polimerų tempiamasis stipris kinta priklausomai nuo vartų vietos; kai vartai yra ta pačia kryptimi kaip ir formos užpildymas, tempiamasis stipris mažėja didėjant lydalo temperatūrai; kai vartai yra statmeni formos užpildymo krypčiai, tempiamasis stipris didėja didėjant lydalo temperatūrai.

Lydymosi temperatūros padidėjimas lemia deorientacijos padidėjimą ir tempiamojo stiprio sumažėjimą dėl orientacijos sumažėjimo. Užtūros orientacija veikia orientaciją, darydama įtaką srauto krypčiai, ir kadangi amorfiniai polimerai yra labiau anizotropiniai nei kristaliniai polimerai, tempiamasis stipris statmena srautui kryptimi yra didesnis pirmųjų nei antrųjų. Žemos temperatūros įpurškimas turi didesnę mechaninę anizotropiją nei aukštos temperatūros įpurškimas, pvz., stiprumo santykis vertikalia ir srauto kryptimi yra 1.7 esant aukštai įpurškimo temperatūrai ir 2 esant žemai įpurškimo temperatūrai.

Atrodo, kad lydalo temperatūros padidėjimas, nesvarbu, ar tai kristaliniai, ar nekristaliniai polimerai, sumažina tempiamąjį stiprumą, tačiau kitu mechanizmu; pirmasis sumažėja dėl orientacijos poveikio.