注塑产品内应力问题

注塑产品内应力问题注塑产品内应力问题?塑胶产品在注塑的过程中往往会产生内应力,如不加以消除会对后序喷涂产生不良.有几个问题请高手赐教:

1内应力是怎么产生的,它与哪些因素有关?

2内应力如何检测,有什么直观且方便的方法?

3内应力如何消除,有没有方便快捷操作性强的方法?

4内应力对喷涂到底还有哪些影响?内应力在其它方面还有什么危害?它有没有有利的一面呢?

下面是回答

请高手亮招所谓应力，是指单位面积里物体所受的力，它强调的是物体内部的受力状况；一般物体在受到外力作用下，其内部就会产生抵抗外力的应力；物体在不受外力作用的情况下，内部固有的应力叫内应力，它是由于物体内部各部分发生不均匀的塑性变形而产生的。按照内应力作用的范围，可将它分为三类：（一）第一类内应力（宏观内应力），即由于材料各部分变形不均匀而造成的宏观范围内的内应力；（二）第二类内应力（微观内应力），即物体的各晶粒或亚晶粒（自然界中，绝大多数固体物质都是晶体）之间不均匀的变形而产生的晶粒或亚晶粒间的内应力；（三）第三类内应力（晶格畸变应力），即由于晶格畸变，使晶体中一部分原子偏离其平衡位置而造成的内应力，它是变形物体（被破坏物体）中最主要的内应力。

塑料内应力是指在塑料熔融加工过程中由于受到大分子链的取向和冷却收缩等因素而响而产生的一种内在应力。内应力的实质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡构象，这种不平衡构象在冷却固化时不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，这种不平衡构象的实质为一种可逆的高弹形变，而冻结的高弹形变平时以位能形式贮存在塑料制品中，在适宜的条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的构象转化，位能转变为动能而释放。当大分子链间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时，内应力平衡即遭到破坏，塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。

几乎所有塑料制品都会不同程度地存在内应力，尤其是塑料注射制品的内应力更为明显。内应力的存在不仅使塑料制品在贮存和使用过程中出现翘曲变形和开裂，也影响塑料制品的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量。为此，必须找出内应力产生的原因及消除内应力的办法，最大程度地降低塑料制品内部的应力，并使残余内应力在塑料制品上尽可能均匀地分布，避免产生应力集中现象，从而改善塑料制品的力学1热学等性能。

塑料内应力产生的原因

产生内应力的原因有很多，如塑料熔体在加工过程中受到较强的剪切作用，加工中存在的取向与结晶作用，熔体各部位冷却速度极难做到均匀一致，熔体塑化不均匀，制品脱模困难等，都会引发内应力的产生。依引起内应力的原因不同，可将内应力分成如下几类。

（1）取向内应力

取向内应力是塑料熔体在流动充模和保压补料过程中，大分子链沿流动方向排列定向构象被冻结而产生的一种内应力。取向应力产生的具体过程为：*近流道壁的熔体因冷却速度快而造成外层熔体粘度增高，从一而使熔体在型腔中心层流速远高于表层流速，导致熔体内部层与层之间受到剪切应力作用，产生沿流动方向的取向。取向的大分子链冻结在塑料制品内也就意味着其中存在未松弛的可逆高弹形变，所以说取向应力就是大分子链从取向构象力图过渡到无取向构象的内力。用热处理的方法，可降低或消除塑料制品内的取向应力。

塑料制品的取向内应力分布为从制品的表层到内层越来越小，并呈抛物线变化。

（2）冷却内应力

冷却内应力是塑料制品在熔融加工过程中因冷却定型时收缩不均匀而产生的一种内应力。尤其是对厚壁塑料制品，塑料制品的外层首先冷却凝固收缩，其内层可能还是热熔体，这徉芯层就会限制表层的收缩，导致芯层处于压应力状态，而表层处于拉应力状态。

塑料制品冷却内应力的分布为从制品的表层到内层越来越大，并也呈抛物线变化.。

另外，带金属嵌件的塑料制品，由于金属与塑料的热胀系数相差较大，容易形成收缩不一均匀的内应力。

除上述两种主要内应力外，还有以下几种内应力：对于结晶塑料制品而言，其制品内部各部位的结晶结构和结晶度不同也会产生内应力。另外还有构型内应.力及脱模内应力等，只是其内应力听占比重都很小。

影响塑料内应力产生的因素

（1）分子链的刚性

分子链刚性越大，熔体粘度越高，聚合物分子链活动性差，因而对于发生的可逆高弹形变恢复性差，易产生残余内应力口例如，一些分子链中含有苯环的聚合物，如PC、PPO、PPS等，其相应制品的内应力偏大。

（2）分子链的极性

一分子链的极性越大，分子间相互吸引的作用力越大，从而使分子间相互移动困难增大，恢复可逆弹性形变的程度减小，导致残余内应力大。例如，一些分子链中含有羰基、酯基、睛基等极性基团的塑料品种，其相应制品的内应力较大。

（3）取代基团的位阻效应

大分子侧基取代基团的体积越大，则妨碍大分子链自由运动导致残余内应力加大。例如，聚苯乙烯取代基团的苯基体积较大，因而聚苯乙烯制品的内应力较大。

几种常见聚合物的内应力大小顺序如下:

PPO>PSF>PC>ABS>PA6>PP>HDPE

塑料内应力的降低与分散

（1）原料配方设计

1）选取分子量大、分子量分布窄的树脂

e.金属嵌件进行适当的预热处理。

f.金属嵌件周围塑料的厚度要充足。例如，嵌件外径为D，嵌件周围塑料厚度为h，则对铝嵌件塑料厚度h≥0.8D；对于铜嵌件，塑料厚度h≥0.9D。

g.金属嵌件应设计成圆滑形状，最好带精致的滚花纹。

③塑料制品上孔的设计

塑料制品上孔的形状、孔数及孔的位置都会对内应力集中程度产生很大的影响。

为避免应力开裂，切忌在塑料制品上开设棱形、矩形、方形或多边形孔。应尽可能开设圆形孔，其中椭圆形孔的效果最好，并应使椭圆形孔的长轴平行于外力作用方向。如开设圆孔，可增开等直径的工艺圆孔，并使相邻两圆孔的中心连接线平行于外力作用方向，这样可

以取得与椭圆孔相似的效果；还有一种方法，即在圆孔周围开设对称的槽孔，以分散内应力。

（5）塑料模具的设计

在设计塑料模具时，浇注系统和冷却系统对塑料制品的内应力影响较大，在具体设计时应注意如下几点。

①浇口尺寸

过大的浇口将需要较长的保压补料时间，在降温过程中的补料流动必定会冻结更多的取向应力，尤其是在补填冷料时，将给浇口附近造成很大的内应力。

适当缩小浇口尺寸，可缩短保压补料时间，降低浇口凝封时模内压力，从而降低取向应力。但过小的浇口将导致充模时间延长，造成制品缺料。

②浇口的位置

浇口的位置决定厂塑料熔体在模腔内的流动情况、流动距离和流动方向。.当浇口设在制品壁厚最大部位时，可适当降低注射压力、保压压力及保压时间，有利于降低取向应力。当浇口设在薄壁部位时，宜适当增加浇口处的壁厚，以降低浇口附近的取向应力。

熔体在模腔内流动距离越长，产生取向应力的几率越大。为此，对于壁厚、长流程且面积较大的塑料件，应适当分布多个浇口，能有效地降低取向应力，防止翘曲变形。

另外，由于浇口附近为内.应力多发地带，可在浇口附近设汁成护耳式浇日，使内应力产生在护耳中，脱模后切除内应力较大的护耳，可降低塑料制品内的内应力。

③流道的设计

设计短而粗的流道，可减小熔体的压力损失和温度降，相应降低注射压力和冷却速度，从而降低取向应力和冷却压力。

④冷却系统的设计

冷却水道的分布要合理，使浇口附近、远离浇口区、壁厚处、壁薄处都得到均匀且缓慢的冷却，从而降低内应力，

⑤顶出系统的设计

要设计适当的脱模锥度，较高的型芯光洁度和较大面积的顶出部位，以防止强行脱模产生脱模应力。检查塑料件的应力的方法主要是溶剂浸渍法。用冰醋酸浸30s，晾干，发白处即是应力集中处。应力大时塑料会开裂，裂纹越多表示应力越大。也可以浸2rain，裂纹更深更明显。

可以用甲乙酮和丙酮1：1的混合液浸15s，来代替冰醋酸浸渍。

消除应力的方法有加热法，即在65～70℃下烘4h。小件可以用25％的丙酮水溶液浸泡30rain来消除应力。应力太大时，这两种方法均无效，零件不能电镀。塑料电镀广泛用于电子工业、国防科研、家用电器及日用品上。它能节省金属材料,简化加工工艺,减轻设备重量,改善零件外观,提高电热性能和材料的机械强度。塑料电镀质量的好坏不仅与电镀工艺及操作密切相关,塑料件的选材、结构设计、塑料模具、塑料成形工艺及后处理工艺这5个方面也有很大影响。1.1内应力测试将试件在25℃下于冰醋酸中浸3ｍｉｎ,视试件表面“发白”程度判断内应力大小,内应力越大,“发白”现象越严重。这种方法能大致说明内应力的状况。1.2镀层剥离强度测定用剥离法测定剥离强度:在试片上切出10ｍｍ宽的条,撬起端头30～40ｍｍ,在垂直于镀层表面的方向(90°±5°)上用拉力机进行剥离。1.3高低温冲击法检验镀层结合力该方法由西德塑料电镀工作者协会提出,方法简单易行,重现性较好。具体操作过程是:在80℃±5℃的高温热水浴中保温1ｈ,取出后在不超过30ｓ的时间内放入5℃±5℃的低温水浴中浸30ｓ,再转入高温热水浴中,经过3个循环周期2.1选材可用于电镀的塑料很多,但各种材料的加工性能、机械性能、材料成本、电镀成本、电镀的难易、尺寸精度等方面有很大差别。ＡＢＳ塑料具有优良的综合性能,用途十分广泛,且易于成形,表面易于浸蚀而获得较高的镀层结合力,所以目前在电镀中用得最多。此外,通过红外光谱检测发现,化学粗化过的塑料表面存在活性基团如—ＣＯＯＨ,—ＣＨＯ,—ＯＨ,—ＳＯ3Ｈ等极性基团,这些极性基团能与金属镀层产生化学结合力,从而提高了镀层的结合强度。ＡＢＳ塑料中丁二烯含量越高,镀层的结合力越大。电镀型ＡＢＳ塑料中丁二烯含量达22%～24%。试验表明,电镀型ＡＢＳ树脂301Ｍ的镀层结合力比非电镀型ＡＢＳ树脂ＰＡ-757的镀层结合力高1倍以上。2.2塑料件结构对电镀的影响试验件(旋钮)原结构直角、锐边较多,在作高低温冲击试验时发现零件起泡部位主要集中在靠近直角、锐边处及浇口周围。在测试中发现这些部位都有内应力,这对镀层结合力有不良影响。将直角、锐边改为圆弧过渡后作电镀试验,镀层与基体结合良好。航空工艺技术另一方面,直角、锐边处在电镀时易引起尖端电流密度过大,致使镀层疏松而结合不佳,甚至烧焦或击穿化学预镀层。2.3塑料模具对塑料件电镀的影响试验中发现原来的旋钮表面有流痕,电镀后遮盖不住,影响表观质量。同时,由于塑料模具模腔粗糙度不好,使旋钮表面不够光亮,最后也会影响镀层的光亮度。而用于测定剥离强度的镀件(试片)注塑成形后外观质量较好,镀层外表光亮。另一方面,设计塑料模具(如浇注系统和脱模机构)时应注意使待镀件的内应力尽量小。2.4塑料成形工艺对塑料电镀的影响(1)应选用螺杆式注射机,以保证ＡＢＳ塑料中Ｂ组分分布均匀。此外,还应注意所选用的注射机是否会使制件产生内应力而影响镀层的结合力。(2)原材料的干燥。ＡＢＳ塑料颗粒易于吸潮,如不进行干燥,成形时会在制件表面产生气泡、银丝、缺乏光泽等缺陷,影响镀层外观和结合力。(3)注射工艺参数的选用。注射工艺参数的选择应使制件的内应力尽量小,并克服流痕、波纹等外观缺陷。如适当提高加工温度和模具温度、降低注射压力、缩短保压时间、适当降低注射速度等都会在不同程度上减小制件的内应力。(4)不允许用油作脱模剂,否则会使粗化不均匀,无法保证镀层金属的结合力。必要时,可用滑石粉或肥皂水作脱模剂。2.5后处理对塑料件电镀的影响由于注塑条件、注射机的选择及制品的形状、模具设计不当等原因,会使塑料件在不同部位存在内应力,它会