Plastide sisepinge viitab sulaplasti töötlemisel tekkivale sisepingele, mis on tingitud sellistest teguritest nagu makromolekulaarsete ahelate orientatsioon ja jahutuskontraktsioon.
Sisepinge olemus on sulatöötluse käigus makromolekulaarsete ahelate poolt moodustatud tasakaalustamata konformatsioon. See tasakaalustamata konformatsioon ei saa jahutamisel ja tahkumisel kohe tagasi pöörduda keskkonnatingimustega kohandatud tasakaalukonformatsiooni juurde. See tasakaalustamata konformatsioon on sisuliselt pöörduv, väga elastne deformatsioon. See külmunud elastne deformatsioon salvestatakse tavaliselt potentsiaalse energiana plasttootesse. Sobivates tingimustes muutub see sunnitud, ebastabiilne konformatsioon vabaks stabiilseks konformatsiooniks ja potentsiaalne energia vabaneb kineetilise energiana.
Kui makromolekulaarsete ahelate vahelised jõud ja takerdumisjõud ei suuda sellele kineetilisele energiale vastu pidada, on sisemine pinge tasakaal häiritud ning plasttootel ilmneb pingepragunemine ja deformatsioon.
I. Plastikute sisemise stressi põhjused
1. Orienteerumine Sisemine stress
Orientatsiooni sisepinge on sisemine pinge, mis tekib siis, kui makromolekulaarsete ahelate orientatsioon voolusuunas külmub sula plastiku voolu-, täitmis- ja rõhu{0}}hoidmisprotsesside käigus.
Orientatsioonipinge tekitamise üksikasjalik protsess on järgmine: Jooksu seina lähedal olev sulam jahtub kiiresti, põhjustades välise sulandikihi viskoossuse suurenemist. Selle tulemuseks on palju suurem voolukiirus vormiõõne südamikukihis võrreldes pinnakihiga, mis põhjustab sisemiste kihtide vahel nihkepinget ja orientatsiooni piki voolusuunda.
Orienteeritud makromolekulaarsete ahelate lahtikülmumine plasttoodetes tähendab lõdvestunud, pöörduva ja väga elastse deformatsiooni olemasolu. Seetõttu on orientatsioonipinge sisemine jõud, mis juhib makromolekulaarseid ahelaid üleminekul orienteeritud konformatsioonilt mitte-orienteeritud konformatsioonile. Kuumtöötlus võib plasttoodete orientatsioonipinget vähendada või kõrvaldada.
Orientatsioonipinge jaotus plasttoodetes väheneb pinnalt sisekihtideni, mis näitab paraboolset muutust.
2. Jahutusstress
Jahutuspinge on plasttoodetes sulatöötluse käigus tekkiv sisepinge, mis on tingitud ebaühtlasest kokkutõmbumisest jahutamise ja tardumise ajal. Eriti paksu-seinaga plasttoodete puhul jahtub ja tahkub esmalt välimine kiht, kahanedes, samas kui sisemine kiht võib siiski olla kuumsulam. See südamikukiht piirab pinnakihi kokkutõmbumist, mille tulemusena on südamikukiht survepinge all ja pinnakiht tõmbepinge all.
Jahutuse sisepinge jaotus plasttoodetes suureneb pinnalt sisemise kihini, mis näitab paraboolset muutust.
Lisaks on metallist sisetükkidega plasttoodetel ebaühtlane sisepinge kokkutõmbumine, mis on tingitud metalli ja plasti soojuspaisumistegurite olulisest erinevusest.
Lisaks ülalmainitud kahele peamisele sisepinge tüübile on veel mitut tüüpi: Kristallplasttoodete puhul tekitavad erinevused toote erinevate osade kristallistruktuuris ja kristallilisuses ka sisepingeid. Esinevad ka struktuursed pinged ja lammutuspinged, kuid nende osakaal on üldiselt väike.
II. Plastikute sisemise stressi teket mõjutavad tegurid
1. Molekulaarahela jäikus
Mida suurem on molekulaarahela jäikus, seda suurem on sulamisviskoossus ja seda kehvem on polümeeri molekulaarahela liikuvus. Seetõttu on pöörduvast elastsest deformatsioonist taastumine halb, põhjustades kergesti sisemist jääkpinget. Näiteks mõnedel polümeeridel, mis sisaldavad oma molekulaarsetes ahelates benseeniringe, nagu PC, PPO ja PPS, on vastavad produktid, millel on suurem sisemine pinge.
2. Molekulaarse ahela polaarsus
Mida suurem on molekulaarahela polaarsus, seda tugevam on molekulidevaheline külgetõmme, mis muudab molekulidevahelise liikumise raskemaks ja vähendab taastumisastet pöörduvast elastsest deformatsioonist, mille tulemuseks on suurem sisemine jääkpinge. Näiteks mõnel plastil, mis sisaldab molekulaarsetes ahelates polaarseid rühmi, nagu karbonüül-, ester- ja nitriilrühmad, on vastavad tooted, millel on suurem sisemine pinge.
3. Asendusrühmade steeriline takistav toime
Mida suurem on makromolekuli külgrühmade asendusrühmade maht, seda rohkem takistab see makromolekulaarse ahela vaba liikumist, mis toob kaasa suurenenud sisemise jääkpinge. Näiteks polüstüreenis sisalduval fenüülrühmal on suurem maht, mille tulemuseks on polüstüreenitoodetes suurem sisepinge.
III. Kolm meetodit survevalatud osade sisemise pinge testimiseks
1. Lahustimeetod
▶ Äädikhappe sukeldamine
Kasutatav äädikhape (CH3COOH) peab olema 95% või suurem ja korduvate katsete arv ei tohi ületada 10.
① Pinna pingetest: valage äädikhape (jää-äädikhape) klaasnõusse ja kastke toode täielikult äädikhappesse 30 sekundiks. 30 sekundi pärast eemaldage proov klambritega ja loputage see kohe puhta veega (kraanivesi on lubatud). Jälgige proovi pinda valgendamise ja pragude suhtes.
Otsus: pragusid ei tohiks olla. Pinna kerge valgendamine on lubatud.
② Sisemine stressitest: pärast pinnakoormuse testi läbinud proovi kuivatamist kastke see täielikult 2 minutiks äädikhappesse. 2 minuti pärast eemaldage proov ja loputage see kohe puhta veega (kraanivesi on lubatud). Jälgige proovi valgendamise ja pragude suhtes.
Otsus: purunemist ei tohiks olla. Väikesed praod vahetüki juures ja pinna valgendamine on lubatud.
▶Metüületüülketoon (MEK) + atsetooni sukeldamise meetod
Kastke kogu masin täielikult MEK-i ja atsetooni 1:1 segusse temperatuuril 21 kraadi. Eemaldage ja tsentrifuugige koheselt kuivaks. Kontrollige ülalkirjeldatud viisil.
Põhimõte: Keskmise pinge pragunemise nähtuse põhjal tungivad lahustimolekulid vaigu makromolekulide vahele, vähendades molekulidevahelisi jõude. Suure sisepingega aladel on juba enne sukeldamist nõrgenenud molekulidevahelised jõud; need nõrgenenud jõud vähenevad pärast sukeldamist veelgi, mis põhjustab pragunemist. Madala sisepingega alad ei pragune lühikese aja jooksul.
Seetõttu saab plaaditava detaili sisepinge suuruse ja asukoha määrata pinnal pragunemise aja ja ulatuse järgi. See määrab, kas plastosa tuleks galvaniseerida.
2. Instrumentaalne meetod
Valgustage plastosa polariseeritud valgusega. Analüüsige sisemise pinge tugevust, jälgides värviliste valgusribade hulka. Seda meetodit saab kasutada ainult läbipaistvate osade puhul. Polariseeritud valguse meetod nõuab kalleid seadmeid, seda on keeruline kasutada ja selle täpsus on madal, kuna muudatused enne ja pärast töötlemist ei ole olulised. Spektrisse ilmuvad valgusribad ei pruugi olla tingitud sisemisest pingest; näiteks pinna lainetus võib samuti testi tulemusi mõjutada.
See meetod ei mõjuta osa funktsiooni, mistõttu on see mittepurustav test. Testi läbinud osad võivad jätkata galvaniseerimist ja kasutamist.
3. Temperatuuri järsu muutmise meetod
See meetod hõlmab plastosa korduvat kuumutamist ja jahutamist ning sisepinge suuruse hindamist pragude tekkimiseks kuluva aja alusel. See sobib erinevate plastist vormitud osade jaoks. Temperatuuri äkilise muutuse meetod nõuab lihtsaid seadmeid, kuid testimisaeg on suhteliselt pikk.
Plastosa on pärast kontrollimist kahjustatud ja seda ei saa uuesti kasutada.
IV. Sisemise stressi kõrvaldamine
Sarnaselt metallidele saab ka plasttoodetel teatud pingeid kõrvaldada vormimisjärgse -lõõmutamise teel, nagu ka metallidel. Kuid see on vaid vahemeede, kui projekteerimis- ja tootmisprotsessid ei vasta nõuetele, ning see ei ole tavameetodina soovitatav.
Sellel meetodil on mitmeid piiranguid:
1. see ei suuda tõhusalt kõrvaldada klaaskiust täiteainete defekte;
2. Katsed näitavad, et vormimisjärgse-kuumutamise ajal väheneb materjali tugevus ja keemiline vastupidavus, mistõttu on vaja kontrollitud lõõmutamisaega, et vältida rikkeid;
3. Pikaajaline kuumutamine ja lõõmutamine suurendab oluliselt lõpptoote maksumust;
4. Stabiilne kuumutamine ja jahutamine lõõmutamise ajal on üliolulised, et vältida kiiretest temperatuurimuutustest põhjustatud termilist šokki.
