Plastmasas iekšējais spriegums attiecas uz raksturīgu spriegumu, kas rodas izkausētas plastmasas apstrādes laikā tādu faktoru dēļ kā makromolekulāro ķēžu orientācija un dzesēšanas kontrakcija.
Iekšējā sprieguma būtība ir nelīdzsvarotā konformācija, ko veido makromolekulārās ķēdes kausētas apstrādes laikā. Šī nelīdzsvarotā uzbūve pēc atdzesēšanas un sacietēšanas nevar nekavējoties atgriezties pie līdzsvara konformācijas, kas pielāgota vides apstākļiem. Šī nelīdzsvarotā uzbūve būtībā ir atgriezeniska, ļoti elastīga deformācija. Šī iesaldētā elastīgā deformācija parasti tiek uzglabāta plastmasas izstrādājumā kā potenciālā enerģija. Piemērotos apstākļos šī piespiedu, nestabilā konformācija pārveidosies brīvā, stabilā konformācijā, un potenciālā enerģija tiks atbrīvota kā kinētiskā enerģija.
Ja spēki un sapīšanās spēki starp makromolekulārajām ķēdēm nevar izturēt šo kinētisko enerģiju, tiek izjaukts iekšējais sprieguma līdzsvars, un plastmasas izstrādājumam būs sprieguma plaisāšana un deformācija.
I. Plastmasas iekšējā stresa cēloņi
1. Orientācija Iekšējais stress
Orientācijas iekšējais spriegums ir iekšējais spriegums, kas rodas, kad makromolekulāro ķēžu orientācija plūsmas virzienā ir sasalusi izkausētās plastmasas plūsmas, piepildīšanas un spiediena{0}}noturēšanas procesos.
Detalizēts orientācijas sprieguma ģenerēšanas process ir šāds: kausējums pie sliedes sienas ātri atdziest, izraisot ārējā kausējuma slāņa viskozitātes palielināšanos. Tas rada daudz lielāku plūsmas ātrumu veidnes dobuma serdes slānī, salīdzinot ar virsmas slāni, izraisot bīdes spriegumu starp iekšējiem slāņiem un tādējādi orientējoties pa plūsmas virzienu.
Orientētu makromolekulāro ķēžu atsaldēšana plastmasas izstrādājumos norāda uz neatslābinātu, atgriezenisku, ļoti elastīgu deformāciju. Tāpēc orientācijas spriegums ir iekšējais spēks, kas virza makromolekulārās ķēdes uz pāreju no orientētas konformācijas uz ne-orientētu konformāciju. Termiskā apstrāde var samazināt vai novērst orientācijas stresu plastmasas izstrādājumos.
Orientācijas sprieguma sadalījums plastmasas izstrādājumos samazinās no virsmas līdz iekšējiem slāņiem, parādot paraboliskas izmaiņas.
2. Dzesēšanas stress
Dzesēšanas spriegums ir iekšējais spriegums, kas rodas plastmasas izstrādājumos kausējuma apstrādes laikā nevienmērīgas saraušanās dēļ dzesēšanas un sacietēšanas laikā. Īpaši biezu -sienu plastmasas izstrādājumiem ārējais slānis vispirms atdziest un sacietē, sarūkot, bet iekšējais slānis joprojām var būt karsti kausēts. Šis serdes slānis ierobežo virsmas slāņa saraušanos, kā rezultātā serdes slānim ir spiedes spriegums, bet virsmas slānim - stiepes spriegums.
Dzesēšanas iekšējā sprieguma sadalījums plastmasas izstrādājumos palielinās no virsmas līdz iekšējam slānim, parādot paraboliskas izmaiņas.
Turklāt plastmasas izstrādājumi ar metāla ieliktņiem ir pakļauti nevienmērīgai saraušanās iekšējai spriedzei, jo metāla un plastmasas termiskās izplešanās koeficienti būtiski atšķiras.
Papildus diviem galvenajiem iekšējā sprieguma veidiem, kas minēti iepriekš, ir arī vairāki citi veidi: Kristāliskiem plastmasas izstrādājumiem dažādu izstrādājuma daļu kristāliskās struktūras un kristāliskuma atšķirības rada arī iekšējo spriegumu. Pastāv arī strukturālie spriegumi un nojaukšanas spriegumi, taču to īpatsvars parasti ir neliels.
II. Faktori, kas ietekmē plastmasas iekšējā stresa rašanos
1. Molekulārās ķēdes stingrība
Jo lielāka ir molekulārās ķēdes stingrība, jo augstāka ir kausējuma viskozitāte un sliktāka polimēra molekulārās ķēdes mobilitāte. Tāpēc atveseļošanās no atgriezeniskas elastīgās deformācijas ir slikta, viegli novedot pie atlikušā iekšējā sprieguma. Piemēram, dažiem polimēriem, kuru molekulārajās ķēdēs ir benzola gredzeni, piemēram, PC, PPO un PPS, ir atbilstoši produkti ar lielāku iekšējo spriegumu.
2. Molekulārās ķēdes polaritāte
Jo lielāka ir molekulārās ķēdes polaritāte, jo spēcīgāka ir starpmolekulārā pievilcība, padarot starpmolekulāro kustību grūtāku un samazinot atveseļošanās pakāpi no atgriezeniskas elastīgās deformācijas, kā rezultātā rodas lielāks atlikušais iekšējais spriegums. Piemēram, dažām plastmasām, kuru molekulārajās ķēdēs ir polāras grupas, piemēram, karbonilgrupas, estera un nitrila grupas, ir atbilstoši produkti ar lielāku iekšējo spriegumu.
3. Aizvietotāju grupu steriskā kavējošā iedarbība
Jo lielāks ir aizvietotāju grupu tilpums makromolekulas sānu grupās, jo vairāk tas kavē makromolekulārās ķēdes brīvu kustību, izraisot palielinātu atlikušo iekšējo spriegumu. Piemēram, polistirola fenilgrupai ir lielāks tilpums, kā rezultātā polistirola izstrādājumos ir lielāks iekšējais spriegums.
III. Trīs metodes iekšējā sprieguma pārbaudei iesmidzināšanas veidnēs
1. Šķīdinātāja metode
▶ Etiķskābes iegremdēšana
Izmantotajai etiķskābei (CH3COOH) jābūt 95% vai lielākai, un atkārtotu testu skaits nedrīkst pārsniegt 10.
① Virsmas sprieguma tests: Stikla traukā ielejiet etiķskābi (ledus etiķskābi) un pilnībā iegremdējiet produktu etiķskābē uz 30 sekundēm. Pēc 30 sekundēm noņemiet paraugu ar skavām un nekavējoties noskalojiet ar tīru ūdeni (pieļaujams krāna ūdens). Novērojiet, vai parauga virsmā nav balināšanas un plaisu.
Spriedums: nedrīkst būt plaisāšanas. Ir pieļaujama neliela virsmas balināšana.
② Iekšējais stresa tests: pēc virsmas slodzes testu izturējušā parauga žāvēšanas pilnībā iegremdējiet to etiķskābē uz 2 minūtēm. Pēc 2 minūtēm noņemiet paraugu un nekavējoties noskalojiet to ar tīru ūdeni (pieļaujams krāna ūdens). Novērojiet, vai paraugā nav balināšanas un plaisu.
Spriedums: nedrīkst būt lūzumu. Ir pieļaujamas nelielas plaisas pie ieliktņa un virsmas balināšana.
▶Metiletilketona (MEK) + acetona iegremdēšanas metode
Pilnībā iegremdējiet visu iekārtu MEK un acetona maisījumā attiecībā 1:1 21 grādu temperatūrā. Izņemiet un nekavējoties izžāvējiet. Pārbaudiet, kā aprakstīts iepriekš.
Princips: Pamatojoties uz vidēja sprieguma plaisāšanas fenomenu, šķīdinātāja molekulas iekļūst starp sveķu makromolekulām, samazinot starpmolekulāros spēkus. Apgabalos ar lielu iekšējo spriegumu jau pirms iegremdēšanas ir vājināti starpmolekulārie spēki; šie novājinātie spēki pēc iegremdēšanas vēl vairāk samazinās, izraisot plaisāšanu. Vietas ar zemu iekšējo spriegumu neplaisās īsā laikā.
Tāpēc pārklājamās daļas iekšējā sprieguma lielumu un atrašanās vietu var noteikt pēc plaisāšanas laika un apjoma uz virsmas. Tas nosaka, vai plastmasas daļai jābūt galvanizētai.
2. Instrumentālā metode
Apgaismojiet plastmasas daļu ar polarizētu gaismu. Analizējiet iekšējā sprieguma stiprumu, novērojot krāsaino gaismas joslu daudzumu. Šī metode ir piemērojama tikai caurspīdīgām daļām. Polarizētās gaismas metodei ir nepieciešams dārgs aprīkojums, ir sarežģīti darboties, un tai ir zema precizitāte, jo izmaiņas daļā pirms un pēc apstrādes nav būtiskas. Gaismas joslas, kas parādās spektrā, ne vienmēr ir saistītas ar iekšēju spriegumu; piemēram, virsmas viļņošanās var ietekmēt arī testa rezultātus.
Šī metode neietekmē detaļas darbību, padarot to par nesagraujošu{0}}testu. Detaļas, kas izturējušas pārbaudi, var turpināt galvanizāciju un lietot.
3. Temperatūras pēkšņas maiņas metode
Šī metode ietver plastmasas daļas atkārtotu pakļaušanu karsēšanai un dzesēšanai, kā arī iekšējā sprieguma lieluma novērtēšanu, pamatojoties uz laiku, kas nepieciešams, lai parādās plaisas. Tas ir piemērots dažādām plastmasas veidnēm. Temperatūras pēkšņas maiņas metodei ir nepieciešams vienkāršs aprīkojums, taču testēšanas laiks ir salīdzinoši ilgs.
Plastmasas daļa pēc pārbaudes ir bojāta un to nevar izmantot atkārtoti.
IV. Iekšējā stresa novēršana
Līdzīgi kā metāliem, plastmasas izstrādājumiem, tāpat kā metāliem, var tikt novērsts zināms spriegums, izmantojot pēc-formēšanas "atlaidināšanas" procesu. Tomēr tas ir tikai pārtraukuma pasākums gadījumos, kad projektēšanas un ražošanas procesi neatbilst prasībām, un tā nav ieteicama kā parasta metode.
Šai metodei ir vairāki ierobežojumi:
1. Tas nevar efektīvi novērst stikla šķiedras pildvielu defektus;
2. Pārbaudes liecina, ka pēc-formēšanas karsēšanas laikā materiāla izturība un ķīmiskā izturība samazinās, tādēļ ir nepieciešams kontrolēts atkausēšanas laiks, lai novērstu bojājumus;
3. Ilgstoša karsēšana un atkausēšana būtiski palielina gala produkta pašizmaksu;
4. Stabila apkure un dzesēšana atkausēšanas laikā ir ļoti svarīga, lai izvairītos no termiskā šoka, ko izraisa straujas temperatūras izmaiņas.
