内应力的产生及解决对策.docx

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内应力的产生及解决对策

内应力的产生及解决对策

一般射出成品定型前，存在成品内部的压力约为300kg/cm2-500kg/cm2之间，如因调整不当造成射胶压力过高，射入模内虽经过浇道、浇口、成品之间的阻力以及成品逐渐冷却，压力逐渐之降低，而存在成品内部进胶口及

远端之压力不同，成品经过一段时日于热接触，内应力渐渐释放出来而造成变形或破裂。

内应力太高时，可实施退火处理解决。

内应力的产生：

（1）过度充填。

（2）肉厚不均，gate开设在肉薄处。

（3）密度太商而造成脱膜困难。

（4）埋入件周围应变所致，易造成龟裂及冷热差距过大而使收缩不同所致，欲使埋入件周围充填饱模，需施加较大的射压，形成有过大的残留应力。

（5）直接浇口肉薄而又浅口者极易残留应力。

（6）结晶性塑胶、冷却太快内应力不易释放出来。

解决及对策：

（1）提高料温、模温，在各原料标准条件内设定。

（2）缩短保压时间。

（3）非结晶性塑胶，保压压力不需太高，乃因较不会缩水。

（4）肉厚设计要均匀gate开设在肉厚处。

（5）顶出要均匀。

（6）埋植件要预热（用夹子或手套塞入）。

（7）避免用新次料混合，如PC易加水分解，如需混合要彻底烘干。

（8）加大竖浇口、横浇道、浇口等，以减少流动阻力，成形品远处易于传达。

（9）已发生之产生可实施退火处理，依二及二-1之条件实施。

（10）加大射嘴射径，长射嘴需加热片控制。

（11）工程塑胶及加玻织者需用模温60℃以上成型。

产品易脆裂的原因及解决方法。

产品易脆裂是产品使用水口料和次料太多造成产品易脆裂，或是料在料管内停留时间过长，造成胶料老化，使产品易脆裂。

增加新料的比例，减少水口料回收使用次数，一般不能超过三次，避免胶料在料管内长时间停留

内部应力，致使总应力值高出塑料的破坏强度而产生的破裂。

化学应力破裂在成型品的装配过程中，使用润滑剂、洗剂等时，其所含有的一部分物质可诱发产品破裂。

根据产品的脆弱结构、残留应力标准，是否产生破裂存在一定的差异，受温度压力等的影响。

因化学药品造成的破裂，其破裂面根干净，有时会产生光泽，可轻易得到确认。

为了防止因化学应力引起的破裂，工艺上应禁止使用可诱发破裂的化学药品。

在用户的使用条件下，会形成问题的配件应通过改变材料等方法作到防患于未燃。

引发化学应力破裂的化学药品如下：

冰乙酸、增塑剂（DOP等）。

酒精类、石蜡系列的油脂、酯、过多的硅系列脱模剂、汽油石油等油类、豆油等食用油、溶剂类等。

塑料注射成形零件由于结构设计，模具设计和工艺的局限性，在注塑和冷却过程中总会同时伴有压力和拉力的产生，而较高的残余应力（表面拉力）将会导致零件过早失效。

为了有效规避零部件产生这种失效，更合理的设计和工艺是必需的。

同时，快速而有效的检测在研发和生产过程中可以帮助我们及时发现缺陷，并可避免问题的扩散。

目前评估塑料注射成形零件表面及附近区域残余应力的方法之一是溶剂沉浸测试法。

沉浸后，高应力集中区域会有相应的裂纹产生，以此我们就可以快速有效地对设计和工艺进行评估和改进。

以下部分是主要树脂生产商GE和Bayer推荐的适合于各自主要产品的溶剂测试法。

我们需要在供应商品质控制流程中加入该检测结果。

GEPLexan/Cycoloy系列塑料

Lexan系列（PC）：

常用于手机镜片，导光板，机壳。

Cycoloy系列（PC+ABS）：

常用于手机机壳。

对于用Lexan和Cycoloy系列塑料成形的零件，内应力的检查都可以采用以下方法：

1．醋酸沉浸法：

（1）将零件完全浸入24摄氏度的冰醋酸中30秒；

（2）取出后立即清洗，后晾干检查表面；

（3）仔细观察外观，若有细小致密的裂纹，说明此处有应力存在，裂纹越多，应力越大;

（4）重复上述操作，在冰醋酸中浸2分钟，再检查零件，若有深入塑料的裂纹，说明此处有很高的内应力，裂纹越严重，内应力越大。

2．甲乙酮+丙酮沉浸法：

将零件完全浸入21摄氏度的1：

1的甲乙酮+丙酮的混合液中，取出后立即甩干，依上法检查，有应力的零件应在60-75摄氏度下加热2-4小时以清除应力，也可在25%的丙酮中浸泡30分钟去除应力。

BayerMakrolon/Bayblend系列塑料

Makrolon系列（PC）：

常用于手机镜片，导光板，键盘，机壳等。

Bayblend系列（PC+ABS）：

常用于手机机壳。

以下介绍的TnP（tolueneandn-propylalcohol甲苯+正苯醇）溶剂测试法仅适用于Makrolon（PC），对于Bayblend（PC+ABS）系列，只需将溶剂中的甲苯（Toluene）换为乙酸乙酯（EthylAcetate）在按相同方法测试即可。

1．TnP测试法在甲醛和正苯醇的容积比1：

10的情况下，可以适用于：

（1）   PC注塑成形零件但无外部负荷要求；

（2）   装配件中PC注塑成形零件（作为非主要零件）。

经验表明在沉浸3分钟后，残余拉力高于2,900psi（20Mpa）的部位会开始出现龟裂。

2．TnP测试法在甲醛和正苯醇的容积比1：

3的情况下，可以适用于：

（1）   PC注塑成形零件且有外部负荷要求；

（2）   装配件中的PC注塑成形零件（作为主要零件）。

经验表明在沉浸3分钟后，残余拉力高于1，450psi（10Mpa）的部位会开始出现龟裂。

3．TnP具体检测方法：

1.      准备足量的溶剂（1：

10或1：

3）；

2.      将被检零件沉浸在摄氏23度的TnP溶剂中3分钟。

注意：

检测前零件应冷却至室温。

3.      取出后立即用清水清洗，擦干；

4.     零件清洗擦干后，仔细检查外观是否有龟裂。

如果观察有任何异常，则说明由于可能的零件设计或模具设计或工艺不合适产生了过多的残余应力。

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

1.邵氏硬度

ASTMD2240

试验范围:

邵氏硬度用于确定塑料或橡胶等软性材料的相对硬度.它测量了规定压针在指定压强和时间条件下的针入度.硬度值用来识别或指定特殊硬度的塑料，也可作为多批材料的质量控制.

试验方法:

将试样置于硬而平的台面上.把硬度计的压针压入试样内,并保证它与台面平行.每一秒钟读一数（或由试验者决定）.

试样规格:

通常,试样厚度为6.4mm（0.25英寸）.可将几个试样重叠，以达到上述高度,但最好用一个试样.

试验数据:

硬度值由硬度计读出.常见的硬度计有A型和D型.A型用于较软材料；D型用于较硬材料.

2.洛氏硬度

ASTMD785,ISO2039

试验范围:

洛氏硬度试验是基于试样上施加不同负荷时压入试样的深度差的硬度测量方法.硬度值无量纲,通常用R,L,M,E和K标尺给出.每个标尺表示的硬度值越高,材料越硬.

试验方法:

将标准试样置于洛氏硬度计的表面.施加初负荷,并调零.放开控制杆，施加主负荷.15秒之后将主负荷卸除.15秒钟静置,使试样恢复,读出初负荷下的硬度值.

试样规格:

标准试样的厚度为6.4mm（0.25英寸）,可以是注塑

的,也可以是从片材上切下来的.

试验数据:

R,L,M,E或K标尺的硬度值直接从表中读取.每个标尺的硬度值读数越高，材料越硬.R,M标尺通常用于塑料.

3.巴柯尔硬度

ASTMD2583

试验范围:

巴柯尔硬度用于确定增强和非增强型刚硬塑料的硬度.

试验方法:

将试样置于巴柯尔硬度仪的压头下方,施加一定压力,直到表中指针达到最大值.压入的深度转换为绝对巴柯尔硬度值.

试样规格:

试样厚度不得小于1/16英寸.

试验数据:

数据由仪器给出,表现为巴柯尔硬度值.

 光泽度

 透明塑料的雾度和透光率

 黄色指数（YI）

 透明有机塑料折射指数（折光率）

1.光泽度

ASTMD2457,D523

试验范围:

镜面光泽度是光被某种材料反射时反射光强度的量度.光泽度可以是材料所固有的,也可以是成型过程或表面网纹的结果.光泽度也受风蚀和表面腐蚀等环境因素的影响.因此,光泽度可用于提升产品质量,开发工艺过程和最终使用性能试验中.

试验方法:

光泽度的测量,通常以某种标准为参考给定反射角（20o，60o或85o）.将光泽计的角度调试成适当的角度,量好口径,并与光泽计中给定的标准相比较.将光度计置于试样上,读取数据.

试样规格:

大于光度计底面的平的试样即可.最小可能尺寸为45×145mm（1.75"×5.625"）.

试验数据：

20o光泽度（％）

60o光泽度（％）

85o光泽度（％）

2.透明塑料的雾度和透光率

ASTMD1003（方法B）

试验范围:

雾度是射入透明材料中的光由于散射作用而导致的不清晰和/或闪耀的程度,可以是材料本身固有的性质，或是成型过程的结果.它也可能是由表面网纹或风蚀、表面腐蚀等环境因素造成的.透光率是测定透过试样的光通量的.因此,雾度和透光率对于提升产品质量,开发工艺过程和最终使用性能试验中十分有用.

试验方法:

BYK加德纳分光光度计是一种高自动仪器.指定光源、观测角度和参比色之后,将试样插入试样架中,读数.读三个数,取平均.

试样规格：

任何可以被试样架夹住的平形试样均可,但最常用的是50mm（2"）或100mm（4"）圆形试样.

试验数据:

雾度（％）

总透光率（％）

散射率（％）（diffusetransmittance）

3.黄色指数（YI）

ASTME313

试验范围:

黄色指数由分光光度计的读数计算而得,描述了一种试样从无色透明或白色到黄色的颜色变化.这一试验最常用于评价一种材料在真实或模拟的日照下的颜色变化.

试验方法:

试样的包装、处理和准备（最好不要有清洁过程）过程会改变试样表面,进而影响试验结果.黄色指数测定试验是一较长时间段内一系列的相对测量,因此在测试之前,首先应该定义上述因素.BYK加德纳分光光度计是一种高自动仪器.指定光源、观测角度和参比色之后,将试样插入试样架中,读数.读多个数，取平均.

试样规格：

T任何可以被试样架夹住的平形试样均可,但最常

用的是4"（100mm）圆形试样.

试验数据:

黄色指数（YI）

4.透明有机塑料折射指数（折光率）

ASTMD542

试验范围:

折光率是光在真空中的传播速率与在透明介质中的传播速率之比.折光率可用来计算一束光从一透明介质进入另一透明介质时的折射角.因此,折光率用于光学棱镜的设计和透明塑料的质量控制检验.

试验方法:

Asm滴一小滴接触液于棱镜中心,再将试样放上去.通过目镜，将光源、indexarm、compensatordrum与试样对齐.由折射仪读出折光率的数值.

试样规格:

任何形状的可置于折射仪棱镜上的抛光表面面的试样都可以使用.最常用的是一面为6.3×12.7mm以上的试样.

试验数据:

折光率

 介电常数和介质损耗因子

 介电强度

 表面电阻率/体积电阻率

1.介电常数和介质损耗因子

ASTMD150

IEC60250

试验范围:

介电常数用于衡量绝缘体储存电能的性能.它是两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比.介质损耗因子定义为一定频率下绝缘材料的电抗与其电阻的比值.它测量了绝缘材料的无效性.如果要将一种材料应用于严格绝缘的用途上,则它的介电常数越小越好.如果一种材料会应用在需要高电抗的电器上,则需要高损耗因子.本试验可在10Hz到2MHz的不同频率范围上进行.

试验方法:

将试样置于两块金属板中,测定其电容量.再将试样取出,测两块板之间的电容量.二者的比值即为介电常数.

试样规格:

试样必须平整,且大于测量用的50mm（2"）圆形电极.

试验数据:

介电常数＝试样为介质时的电容量/空气为介质（或真空）时的电容量

2.介电强度

ASTMD149

IEC80243

试验范围:

介电强度是一种材料作为绝缘体时的电强度的量度.它定义为试样被击穿时,单位厚度承受的最大电压,表示为伏特每单位厚度.物质的介电强度越大,它作为绝缘体的质量越好.

试验方法:

有以下三种方法可用来确定绝缘体的介电强度，它们分别是:

短时间法、慢速上升法和逐步法.每种方法都有着相同的基本装置:

一个试样介于两个电极之间.

最常用的方法－短时间法中,加在两电极间的电压从零开始以相同的速率上升,直至介质被击穿.慢速上升法从短时间法确定的击穿电压的50％开始,以相同的速率上升.逐级升压法从短时间法确定的50％击穿电压开始，在一段时期内,以相同的幅度上升,直到试样被击穿.

为了防止由电极到地面arcing,本实验有时在油中进行.

试样规格:

建议使用4英寸或以上的方形试样.任何厚度均可,但最常用的试样厚度介于0.8mm到3.2mm（0.032"到0.125"）之间

试验数据：

数据表示为伏特/mil.介电强度是击穿电压除于试样厚度.介电强度越高,绝缘体质量越好.

3.表面电阻率/体积电阻率

ASTMD257,IFC60093

试验范围：

表面电阻率是绝缘材料抵抗表面漏泄电流的能力.体积电阻率是绝缘材料抵抗体内漏泄电流的能力.表面电阻率、体积电阻率越高,漏泄电流越小,材料的导电性能越差.

试验方法:

将标准规格的试样置于两电极之间,60秒的时间内,加500伏特的电压并测量电阻.计算表面/体积电阻率.

试样规格：

建议使用4英寸的圆形试样.

试验数据：

算出表面/体积电阻率.

表面电阻率的单位是欧（每平方米）

体积电阻率的单位是欧·cm

 密度

 吸水性（24小时/平衡）

 透湿性

 剥离试验

 摩擦系数

1.密度

密度和相对密度

ASTMD792,ISO1183

试验范围:

密度是单位体积物质的质量。

比重是在23°C下，一定体积物质的质量与相同体积去离子水质量之比.比重和密度至关重要.因为塑料是以每磅为基础售出的，而低密度或低比重意味着每榜重量含更多的材料或variedpartweight

试验方法:

有两种基本的方法:

方法A和方法B.更为普遍的是方法A,可用于片材、棒型材料、管型材料和注塑颗粒中.方法A中,将试样称量,用小锤和金属丝使试样完全浸于23°C的蒸馏水中,再次称量.算出密度和比重.

试样规格:

任何方便的规格都可使用.

试验数据:

比重＝a/[（a+w）-b]

a＝试样在空气中的质量

b＝试样和小锤（若被使用）在水中的质量

w＝完全浸没的小锤（若被使用）和部分浸没的金属丝质量

密度（kg/m3）＝比重×997.6

2..吸水性（24小时/平衡）

ASTMD570

试验范围:

吸水性是用来确定在规定条件下被吸收的水的总量的.影响吸水性的因素有:

塑料的类型、使用的添加剂、温度以及暴露时间.

试验方法:

吸水性试验中,将试样在规定温度的烘箱里烘干规定时间,移至干燥器冷却,冷却完毕后，立即称重.将试样规定条件下浸于水中,通常是在23°C下浸泡24小时或直到平衡.将试样取出,用lintfreecloth擦干,称重.

试样规格:

用直径2英寸,0.25英寸厚的圆形试样

试验数据：

吸水性用增重百分比来表示.

吸水百分率＝[（浸水后质量-浸水前质量）/浸水前质量]x100

3..透湿性

ASTME96

试验范围:

本实验评价了半透性和渗透性试样的水蒸气透过能力.透湿性的数据可被制造商和设计者所用,在包装应用方面有着重要的意义.

试验方法:

在实验杯中充满蒸馏水,试样与水之间留有一个小缝隙（0.75"到0.25"）.为了使水除了渗进试样外无其他损失，将试验杯密封起来.称仪器的初始重量,然后过一段时间,称重一次,直到结果接近线性.为保证全部的重量损失是由于水蒸气渗进试样而造成的,一定要谨慎.

试验规格:

经常使用4×4英寸试样，因为试验需要与液体容器很好的吻合.

试验数据:

重量－时间图或透湿百分率－时间图

4.剥离试验

ASTMD903,D1876,D3167

试验范围:

剥离试验测量将粘合表面扯离试样时拉力的强度.它对黏合剂、粘合带以及其他连接方法的评价有着重要的意义.

试验方法:

测量试样的厚度,将试样置于普通检验器的固定装置中.用规定的速度拉试样,直到试样的一部分或粘合层破坏为止.破坏的类型分为内聚破坏、密着破坏和基质破坏.

试样规格:

将两个6×1英寸的试样互相叠放,并用黏合剂粘合在一起,或者在中心.

试验数据:

破坏类型－内聚破坏、密着破坏、基质破坏剥离强度

5.摩擦系数

ASTMD1894

试验范围:

本实验用于测定阻碍一个表面在另一个表面上滑动时的动态（运动）和静态（起始）抵抗力.

试验方法:

将试样附于规定质量的滑块上,使滑块在另一试样表面上以150mm/分钟的速度滑动.测量使滑块开始运动（静态）和维持运动（动态）的力的大小.

试样规格:

边长为64mm（2.5英寸）的方形试样作滑块,254mmx127mm（10x5英寸）试样做第二个表面.

试验数据:

静摩擦系数和动摩擦系数都可算出.静摩擦系数等于初始力读数除滑块质量.动摩擦系数等于当滑块速滑动时的平均拉力读数除于块质量.所有质量单位均为克.

 维卡软化点

 负荷变形温度（DTUL或HDT）

 用TMA或膨胀计测线性热膨胀系数

 融融热/结晶热/熔点/玻璃化转变

  （byDSC-差别扫描量热计）

 燃烧性能

 氧指数

 热指数

1.维卡软化点

ASTMD1525,ISO306

试验范围:

维卡软化点是压头针在规定负荷下,刺入试样1mm时的温度.该温度反映了当一种材料在升温装置中使用时期望的软化点.

试验方法:

将试样置于测定仪中,并使压头距离试样边缘不小于1mm.在试样上加10N或50N负荷,把试样放进23°C的油浴中，以50或100°C每小时的速度提升油浴温度,直到针头刺入试样1mm.

试样规格:

测试试样的厚度应在3到6.5mm之间,长度和宽度不小于10mm.不能为了达到所需厚度而堆积3个以上的试样.

试验数据:

维卡软化点试验测定了针头压入试样1mm时的温度.

2.负荷变形温度（DTUL或HDT）

ASTMD648,ISO75

试验范围:

热变形温度定义为标准试验条在一定负荷下,其变形量达到规定值的温度.它规定了短程耐热性能.不同材料的负荷热变形温度相互区别,有的能在高温下承受小负荷;有的在一个窄的温度范围内就会变形.

试验方法:

将若干个实验条置于形变测定仪下,并在每个样品上加0.45Mpa或1.80Mpa负荷.将试样放进硅油浴中,每分钟温度升高2°C,直到形变量达到规定值:

ASTM中0.25mm,ISOflatwise0.32mm,edgewise0.34mm

试样规格:

ASTM中标准是5"×0.5"×0.25".

ISOedgewise试验中使用120mm×10mm×4mm的矩形条.

ISOflatwise试验中使用80mm×10mm×4mm的矩形条.

试验数据:

得出规定负荷和形变量下的温度.

3.用TMA或膨胀计测线性热膨胀系数

ASTME831,D696

ISO11359

试验范围:

线性热膨胀系数用来确定某材料随温度的膨胀程度.本试验用于设计目的,也用于确定材料在热应力下是否会发生破裂.理解相互接触的两种材料之间的相对膨胀/收缩特性,对于成功的应用有着重大的意义.

试验方法:

室温下,将试样置于TMA的支架上,并用探测器测定其高度.将熔炉升高,并调节温度使之低于所需温度20°C.以一定的速率加热试样,通常是10°C/分钟,直到试样达到所需温度范围.得出一个曲线.

或者,可以使用膨胀计.室温下.将试样置于膨胀计中,并将高度探测器调零,仪器置于温度槽中,测定试样从-30°C到+30°C的运动.

试样规格:

使用TMA时,试样长度介于2到10mm之间,侧宽不应超过10mm.试样的两端都应该平整.使用膨胀计时，试样大约为25.5mm（0.5"）宽×75mm（3"）长.

试验数据:

算出所需温度范围内的线性热膨胀系数。

使用TMA时的线性热膨胀系数结果

4.融融热/结晶热/熔点/玻璃化转变（byDSC-差别扫描量热计）

ASTMD3417/D3418/E1356

ISO11357

试验范围:

使用DSC（差别扫描量热计）时，经常能发现以下术语:

Tg＝玻璃化转变温度＝非结晶高聚物或结晶体中的非结晶部分由硬而脆的状态转变为软的橡胶状状态时的温度（°C）.

Tm＝熔点＝结晶高聚物熔融时的温度（°C）.

DHm＝试样在熔融过程中所吸收的能量（J/克）.

Tc＝结晶温度＝一种聚合物受热结晶时的温度.

DHc＝试样在结晶过程中所释放的能量（J/克）.

这些数据可用来识别材料、区分均聚物和共聚物，以及表征材料的热行为.

试验方法:

将10到20mg的试样放进铝制样品锅内,将其置于差别扫描量热计中。

以一定的速率加热试样（通常是10°C/min）,得到热流动对温度的图表。

分析得到的差示热分析图。

试样规格:

试样的重量介于10到20mg之间.

试验数据:

由得到的差示热分析图中获得Tg,Tm,DHm或DHc。

5.燃烧性能

UL94,ASTMD635,

49CFR-571-302,

ISO3795

试验范围:

燃烧试验用于测定self-supporting塑料的相对燃烧速度.本试验主要用于质量控制、产品控制和材料鉴别中.它不能作为一种防火标准来使用.

试验方法:

各式各样的燃烧试验都具有以下几个共同点

（1）试验均在testchamber中进行,试样或是垂直放置,或是水平放置;

（2）用本生灯施焰一定时间;

（3）测定燃烧时间或燃烧距离.

试样规格:

UL94和ASTMD635中的试样规格是125mm长×13mm宽×额定厚度49CFR-571-302和