Унутрашњи напон у пластици се односи на инхерентни стрес који настаје током обраде растопљене пластике услед фактора као што су оријентација макромолекуларних ланаца и контракција хлађења.
Суштина унутрашњег напрезања је неуравнотежена конформација коју формирају макромолекуларни ланци током растопљене обраде. Ова неуравнотежена конформација се не може одмах вратити у равнотежну конформацију прилагођену условима околине након хлађења и очвршћавања. Ова неуравнотежена конформација је у суштини реверзибилна, високо еластична деформација. Ова смрзнута еластична деформација се обично складишти у пластичном производу као потенцијална енергија. Под одговарајућим условима, ова присилна, нестабилна конформација ће се трансформисати у слободну, стабилну конформацију, а потенцијална енергија ће се ослободити као кинетичка енергија.
Када силе и силе преплитања између макромолекуларних ланаца не могу да издрже ову кинетичку енергију, унутрашњи баланс напрезања је поремећен, а пластични производ ће испољити пуцање под напоном и деформацију савијања.
И. Узроци унутрашњег стреса у пластици
1. Оријентација Унутрашњи стрес
Оријентациони унутрашњи напон је унутрашњи напон који настаје када се оријентација макромолекуларних ланаца дуж правца струјања замрзне током процеса протока, пуњења и{0}}држања притиска растопљене пластике.
Детаљан процес генерисања оријентационог напрезања је следећи: Растоп у близини зида клизника се брзо хлади, изазивајући повећање вискозитета спољашњег слоја растопа. Ово резултира много већом брзином протока у основном слоју шупљине калупа у поређењу са површинским слојем, што доводи до смичног напрезања између унутрашњих слојева и резултира оријентацијом дуж правца струјања.
Одмрзавање оријентисаних макромолекуларних ланаца унутар пластичних производа означава присуство неопуштене, реверзибилне, високо еластичне деформације. Према томе, оријентацијски стрес је унутрашња сила која покреће макромолекуларне ланце да пређу из оријентисане конформације у не-оријентисану конформацију. Топлотна обрада може смањити или елиминисати оријентацијски стрес унутар пластичних производа.
Расподела оријентацијског напона у пластичним производима опада од површине ка унутрашњим слојевима, показујући параболичну промену.
2. Стрес хлађења
Расхладни напон је унутрашње напрезање које се ствара у пластичним производима током обраде талине услед неравномерног скупљања током хлађења и везивања. Посебно код пластичних-производа са дебелим зидовима, спољашњи слој се прво хлади и учвршћује, скупљајући се док унутрашњи слој може и даље бити растопљен. Овај слој језгре ограничава скупљање површинског слоја, што доводи до тога да је слој језгре под притиском, а површински слој под затезним напрезањем.
Расподела унутрашњег напрезања хлађења у пластичним производима се повећава од површине ка унутрашњем слоју, показујући параболичну промену.
Штавише, пластични производи са металним уметцима су склони неуједначеном унутрашњем напрезању скупљања због значајне разлике у коефицијентима термичког ширења између метала и пластике.
Поред два главна типа унутрашњег напрезања поменута горе, постоји неколико других типова: За производе од кристалне пластике, разлике у кристалној структури и кристалности различитих делова производа такође стварају унутрашње напрезање. Постоје и структурна напрезања и напона приликом деформације, али је њихов удео углавном мали.
ИИ. Фактори који утичу на стварање унутрашњег напрезања у пластици
1. Крутост молекулског ланца
Што је већа крутост молекулског ланца, то је већи вискозитет растопа, а покретљивост молекулског ланца полимера је лошија. Због тога је опоравак од реверзибилне еластичне деформације слаб, што лако доводи до преосталог унутрашњег напрезања. На пример, неки полимери који садрже бензенске прстенове у својим молекуларним ланцима, као што су ПЦ, ППО и ППС, имају одговарајуће производе са већим унутрашњим напрезањем.
2. Поларитет молекулског ланца
Што је већи поларитет молекуларног ланца, то је јача међумолекуларна привлачност, што отежава међумолекуларно кретање и смањује степен опоравка од реверзибилне еластичне деформације, што доводи до већег заосталог унутрашњег напрезања. На пример, неке пластике које садрже поларне групе као што су карбонилне, естарске и нитрилне групе у својим молекуларним ланцима имају одговарајуће производе са већим унутрашњим напрезањем.
3. Стерички ометајући ефекат супституентских група
Што је већа запремина супституентских група на бочним групама макромолекула, то више омета слободно кретање ланца макромолекула, што доводи до повећаног заосталог унутрашњег стреса. На пример, фенил група у полистирену има већу запремину, што доводи до већег унутрашњег напрезања у производима од полистирена.
ИИИ. Три методе за испитивање унутрашњег напрезања у бризганим деловима
1. Метода растварача
▶ Потапање сирћетном киселином
Употребљена сирћетна киселина (ЦХ3ЦООХ) мора бити 95% или више, а број поновљених тестова не би требало да прелази 10.
① Тест површинског напрезања: Сипајте сирћетну киселину (глацијалну сирћетну киселину) у стаклену посуду и потпуно уроните производ у сирћетну киселину на 30 секунди. Након 30 секунди, уклоните узорак помоћу стезаљки и одмах га исперите чистом водом (вода из славине је прихватљива). Посматрајте површину узорка за избељивање и пукотине.
Пресуда: Не би требало бити пуцања. Дозвољено је благо избељивање површине.
② Тест унутрашњег напрезања: Након сушења узорка који је прошао тест површинског напрезања, потпуно га потопите у сирћетну киселину на 2 минута. Након 2 минута, уклоните узорак и одмах га исперите чистом водом (вода из славине је прихватљива). Посматрајте узорак за избељивање и пукотине.
Пресуда: Не би требало да буде лома. Дозвољене су мале пукотине на уметку и избељивање површине.
▶Метил етил кетон (МЕК) + метода урањања ацетона
Комплетно уроните целу машину у мешавину МЕК-а и ацетона 1:1 на 21 степен. Уклоните и одмах осушите. Прегледајте како је горе описано.
Принцип: На основу феномена пуцања средњег напрезања, молекули растварача продиру између макромолекула смоле, смањујући међумолекулске силе. Области са високим унутрашњим напрезањем већ имају ослабљене интермолекуларне силе пре потапања; ове ослабљене силе се даље смањују након потапања, што доводи до пуцања. Подручја са малим унутрашњим стресом неће попуцати за кратко време.
Према томе, величина и локација унутрашњег напрезања у делу који се облаже може се одредити временом и обимом пуцања на површини. Ово одређује да ли пластични део треба да буде галванизован.
2. Инструментални метод
Осветлите пластични део поларизованом светлошћу. Анализирајте јачину унутрашњег стреса посматрајући количину обојених светлосних трака. Ова метода је применљива само на провидне делове. Метода поларизованог светла захтева скупу опрему, сложена је за рад и има ниску тачност јер промене у делу пре и после третмана нису значајне. Светлосне траке које се појављују на спектру нису нужно последица унутрашњег стреса; на пример, таласање површине такође може утицати на резултате испитивања.
Овај метод нема утицај на функцију дела, што га чини не-деструктивним тестом. Делови који су прошли тест могу да наставе са галванизацијом и употребом.
3. Метода изненадне промене температуре
Ова метода укључује више пута подвргавање пластичног дела загревању и хлађењу и процену величине унутрашњег напрезања на основу времена потребног да се појаве пукотине. Погодан је за разне пластичне ливене делове. Метода нагле промене температуре захтева једноставну опрему, али време тестирања је релативно дуго.
Пластични део након прегледа је оштећен и не може се поново користити.
ИВ. Елиминација унутрашњег стреса
Слично као и код метала, пластични производи такође могу да имају одређени стрес елиминисан поступком -жарења после калупа, баш као и метали. Међутим, ово је само зауставна мера када процеси пројектовања и производње не могу да испуне захтеве и не препоручује се као редовна метода.
Овај метод има неколико ограничења:
1. Не може ефикасно елиминисати недостатке у пунилима од стаклених влакана;
2. Тестови показују да се током загревања после-лијевања, чврстоћа и хемијска отпорност материјала смањују, што захтева контролисано време жарења да би се спречио квар;
3. Продужено загревање и жарење значајно повећава цену финалног производа;
4. Стабилно загревање и хлађење током жарења су од кључне важности да би се избегао топлотни шок изазван брзим променама температуре.
