内应力是怎样产生的

内应力是怎样产生的

因为外界的诸多因素，破坏了塑胶材料中分子链乱序及松弛的自然形式，使之处于一种非稳定状态而产生残留应力．具有残留应力的产品在分子链松弛或者重结晶的过程中，就会有应力的释放，并因而导致产品的翘曲变形及尺寸变化等问题，这也是产品因环境应力开裂的主要原因．

残留应力的分类

取向应力

塑胶材料分子链在成型过程中由于受到高压和高剪切力作用导致分子链发生剧烈变化，在分子未完全回复乱序及松弛的自然状态前即遭冻结，从而导致残留取向应力，尤以PC材料最为明显，其它如PC／ABS、PSU等也存在同样问题．这种状况的出现与其分子链结构有密切的关系剪切取向应力代表塑料加工过程中由于剪切流动造成应力大小，它受塑胶流动速率与黏度的影响．在充填结束瞬间，由于充填体积变少，流量固定时射速增加，加上塑胶较冷，黏度较高，因此最后充填位置的剪切应力较高，塑料可能会产生裂解及较高的残留

应力产生位置：浇口位置－－因射速快或保压时间长而容易产生挤压取向应力；壁厚急剧变化处－－（特别是由厚到薄处）会因壁薄位置剪切力强而产生挤压取向应力；料流充填不平衡处－－会因为过度充填而造成局部挤压而产生挤压取向应力

收缩应力

分子链在从熔融到冷却的过程中，因为产品壁厚或者冷却水路的差别而导致冷却温度的不均匀，从而导

致不同温度部位的收缩不同，那在收缩率不同部位，界面之间会因为拉伸剪切而产生残留应力产生位置：主要发生在壁厚不均之产品上．壁厚变化剧烈的位置，由于热量散发不均匀，所以容易产生不同的收缩取向

影响应力产生的主要因素

产品结构：尖角的存在，容易导致在该位置应力集中的情况发生．当受到外力冲击或溶剂诱导作用时就会产生应力开裂．壁厚分布不均匀，也会导致应力的产生．在壁厚产生变化的区域，会因为厚度变化而产生剪切速度的变化，从而会导致应力的发生

模具结构：浇口大小及位置的设置不合适也会导致料流填充不平衡，局部位置可能会过度充填，产生较大挤压剪切应力，造成类似保压过大所造成的应力．

成型参数：

射出速度：提高射出速度，可降低分子链取向程度，有利于降低残留应力．

射出压力：射出压力过大，容易导致局部压力过大而产生应力；但是射出压力太低，则不能达到所设定的射出速度，还会因为料流冷却而加大剪切，导致分子链取向应力增大，同样会有较大残留应力．

保压压力与时间：保压过度和时间过长都会增大浇口处的分子取向而产生较大残留应力。

模具温度：模具温度太低，会导致应力不能及时释放而残留。

熔融温度：提高成型温度，会降低塑胶材料的黏度而降低分子链的取向应力，从而降低残留应力。

以上成型条件在应力影响方面相互制约，所以成型时针对残留应力的调整需要综合各方面的情况。

应力的危害

开裂：因为应力的存在，在受到外界作用后（如移印时接触到化学溶剂或者烤漆后端时高温烘烤），会诱使应力释放而在应力残留位置开裂。开裂主要集中在浇口处或过度填充处。

翘曲及变形：因为残留应力的存在，因此产品在室温时会有较长时间的内应力释放或者高温时出现短时间内残留应力释放的过程，同时产品局部存在位置强度差，产品就会在应力残留位置产生翘曲或者变形问题。

产品尺寸变化：因为应力的存在，在产品放置或后处理的过程中，如果环境达到一定的温度，产品就会因应力释放而发生变化。

应力的消除方法

热处理：升高温度，使之达到可使塑件分子链活动的程度，让被冻结的分子链经升温后松弛产生乱序，从而达到消除残留应力的目的。方式包括烘箱热处理和远红外加热处理烘箱热处理主要用於非结晶性材料，烘箱温度达到或者接近其热变形温度即可，对於结晶性材料，烘箱温度只要比其使用温度高 10~20度即可，因为如果太高会导致后结晶的产生，使产品的尺寸产生变化。此方式的缺点是在於烘箱温度如果不均匀，就会导致应力消除不均匀，从而导致翘曲的产生。远红外加热的要点在於根据不同的材料选择合适的加热远红外线频率，其优点在於加热非常均匀；缺点在於需要仪器及专业知识。

模具设计及成型控制：在模具设计中，要注意避免尖角的存在而形成应力集中，要注意水路设计，保证冷却均匀，避免因为冷却不均而产生局部收缩应力，还要注意浇口位置的放置，避免流程太长导致不同

位置压力传递不同，而产生不同收缩程度导致应力翘曲变形。