1内应力产生原因及危害注塑产品从开始设计到生产过程中，由于存在产品设计和模具设计不合理、注射机选择不当以及注塑工艺等诸多因素，在成型过程中，高分子材料受热形成的不平衡态，在成型之后不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡态，就会在产品内部形成较大的内应力。其本质是高弹变形被冻结在制品内而形成的。这种不平衡态主要是熔融态的塑料进入模腔迅速硬化，分子在剪切应力作用下，高分子链被拉伸，而形成取向。靠近模腔壁的熔体迅速冷却，凝固的聚合物导热性很差，形成温度梯度，制品中心在浇口封闭前仍不能凝固，冷却收缩过程中又无法补料，形成内应力。
内应力的存在和分布不均使产品的力学性能、使用性能和光学性能变坏，在使用中表面出现细微的裂纹、翘曲变形、开裂，还会引起制品表面“泛白”、浑浊。塑料制件的内应力种类比较多，但影响最大的是取向应力、体积温度应力。
塑料工业2消除或减轻内应力的方法内应力的产生原因多种多样，不可能完全消除，只能针对如下设计和加工过程中的因素，采取措施减轻内应力的影响，提高注塑件的性能。
2.1设计工艺在产品设计中，壁厚是首要考虑的因素，应尽可能减小制件的表面积与体积之比。比值小的厚制件冷却速度慢，既可改善树脂的充模特性，又可降低取向应力。但保压和冷却时间加长，收缩加大，降低了生产效率，增加了材料消耗，成本加大。严重的收缩变形易造成制品表面产生凹陷或内部出现缩孔与气泡，既影响外观又降低了强度。如果制品壁太薄，强度降低，脱模时易发生破裂，还有碍于树脂的充模流动，造成填充不足或出现明显的熔合纹，严重影响制品质量。所以必须设计一种比较合理的壁厚，厚薄公差尽量均匀。对于壁厚比较薄的制件，在针点浇口附近会造成分子的高度定向，增加局部应力。所以在不影响使用的情况下，可将浇口对面壁厚增加并呈圆弧过渡。对于壁厚相差较大的情况下，连接处应有渐变过渡，避免截面的突变。
针对厚薄不均匀的制件，在厚薄接合的地方以及制件拐弯的地方，熔料的流态在此处发生急剧变化，最易产生应力集中。应尽可能采用圆弧过渡或阶梯式过渡。一般情况下，内圆角半径为壁厚的1/4外圆角半径为壁厚的1.5倍。在设计条件不允许的情况下，即使设计0.5的圆角也会使塑件强度和充模特性大为改善。塑料件在设计螺纹时，螺牙尖也是应力比较集中的地方，所以也尽可能采用倒圆角的办法。采用圆弧过渡，不仅可以降低内应力，还可大大改善充模特性，避免形成波纹或缺料等缺陷。
2.2模具设计2.21浇注系统浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，模具浇注系统设计不合理会形成注塑产品的内应力，如浇口位置不合理、浇口大小不合适、主流道太长、浇道太窄：浇口的开设位置对制件的质量影响很大，应充分考虑定向方位对制件性能的影响，必须考虑充模及补料而形成的分子取向作用，垂直于流向应力开裂的倾向远远大于平行于流向应力开裂倾向。当浇口设置在壁厚比较薄的部位时，宜适当增加浇口处的壁厚。当浇口设在壁厚比较大的部位时，根力和保压时间，可降低取向应力。浇口尺寸太大，凝固时间长，补料时间也会延长，注射压力直接作用在制件上，容易产生残余应力，会增大大分子的冻结取向和冻结应变，造成很大的补料内应力，特别在浇口附近内应力更大。一般情况下，小端直径应大于喷嘴直径0.5~1锥度2°~4°小浇口的适时封闭，能适当地控制补料时间。但浇口尺寸也不宜太小，过小的浇口会造成太大的流动阻力，产生取向应力。主流道太长、流道太窄、流道的急剧转折都会使流动阻力加大。主流道的长度尽可能短些，一般不超过60mm小端直径一般取4~8mm这样可保证充模时塑料熔体的温度不会下降太多，从而应提高注射压力和保压压力，形成比较大的取向应力111. 2.22顶出机构顶出机构设计必须合理，否则在脱模过程中，使脱模力不均衡，造成局部脱模增大，型芯表面形成负压，而使塑件产生形变内应力。所以顶杆应设置在脱模阻力比较大的地方，尽量使推出制件受力均匀，如加强筋、凸缘、塑件端面等部位。
2.3注塑工艺注塑制品由于成型工艺特点不可避免的存在内应力，但工艺条件控制得当就会使塑件内应力降低到最小程度，能够保证制件的正常使用。相反，如果工艺控制不当，制件就会存在很大的内应力，不仅使制件强度下降，而且在储存和使用过程中出现翘曲变形甚至开裂。需要控制的工艺条件如嵌件预热、模具温度、加工温度、注射速度、注射压力、保压压力、注射时间、保压时间、冷却时间等。温度、压力、时间是塑料成型工艺的主要因素121. 2.3.1模具温度模具温度的设计对注塑件的外观及内在品质都有比较大的影响，对于不同的塑料，选取的模具温度也不同。一般来说，提高模具温度，可以增加塑料熔体的流动长度，使内部应力得到充分释放，提高制件的光洁度和结晶度，防止产生裂纹和凹痕，从而降低充模压力和内应力，降低因内外收缩不均而产生的体积温度应力和高分子取向应力，也可以降低结晶塑料制品的结晶应力。
32金属嵌件预热为了满足塑料的某些特殊要求，塑料制品内需预先嵌入金属件。由于金属和塑料的导热系数、线膨胀系数、收缩率有很大差异，因此塑料熔体冷却后，在嵌件周围产生内应力，而使金属件周围形成裂纹，降据情况可设置多个浇口适当降低注射压力保压压低制品的强度。因此，在注射前，对放入的嵌件应进行预热，缩小塑料熔体与金属件的温差，使塑料冷却速度变慢，有利于产生补缩效果，减少内应力。嵌件的预热温度一般为110~130接近物料温度。
23.3机筒温度机筒温度主要影响塑料的塑化与流动。一般情况，温度是分段的，从料斗到喷嘴逐渐提高。在塑料材料允许的情况下，适当提高机筒温度，可使成型时流动距离增加，有助于提高注塑件的光洁度、冲击强度，降低制品的收缩率、取向应力和内应力。
2.3.4注射压力、注射速度和注射时间注射压力的选择随塑料品种不同、制件形状不同而有差异。一般情况下，增大注射压力会使内应力增加，故应适当延长冷却时间才能顺利脱模，否则会造成脱模应力。注射速度对制品内应力的影响比较复杂，如果提高注射速度，增大了剪切应力，使得分子取向增大；再加上模具内的空气不能及时排出，使制品的冲击强度下降。如果注射速度较低时，制品易产生熔接痕，取向应力也较低，所以最好采用变速注射，即快速充模，低速保压，才能提高制品的质量。
此外，注射时间不宜太长，模腔充满以后就相当于在注射压力下保压了，否则也会使制件的取向应力增加31. 23.5保压压力和保压时间保压压力和保压时间延长虽然在一定程度上提高了制品的表面光洁度，使熔结痕强度提高，制品尺寸稳定，但会增大残余应力和内应力，造成脱模困难。
如果采用压实后立即降压或采取补料过程中分步降压的方法，则有利于高分子释放取向应力，所以降低保压压力和缩短保压时间有利于取向应力的降低。
23.6冷却时间冷却时间相对于保压时间对制品质量影响较小。
冷却时间的确定原则是产品脱模时不变形或变形小，通常冷却时间控制在30~120S当注射压力、保压压力、熔体温度升高，浇口尺寸较大时都会使封口压力升高，这时的制件脱模比较困难，故应适当延长冷却时间才能降低开模前模腔内的残余压力。但冷却时间也不宜过长，否则不仅生产效率低，且制件内部压力降到零以后会因继续冷却将制件内部形成负压，即由于冷却收缩使制件内外层之间产生拉应力。所以在保证质量的前提下，应缩短冷却时间，提高生产效率。
3结语内应力是影响注塑制品质量的重要因素。内应力降低了制品对光、热以及腐蚀介质的抵抗能力，容易产生应力开裂或其他缺陷。因此，综合分析研究各种成型因素影响制品内应力的规律，减小或均化制品的内应力，从而采取有效措施予以控制，对提高注塑产品的质量具有十分重要的意义。
汇荣流体（http://www.servo-valve.cn/） |
