消除應(yīng)力集中，塑料制品如何做好退火處理？
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一 為什么要退火處理？ |
制件退火目的，是為了消除制件在降溫固化時(shí)由于降溫速度不同產(chǎn)生的局部應(yīng)力集中現(xiàn)象。比如在制品薄厚的交接部位，厚的部位降溫慢、薄的部位降溫快些，則連接處發(fā)生不均勻收縮，結(jié)果這里有應(yīng)力集中現(xiàn)象。在有金屬鑲件的四周，這種現(xiàn)象更明顯。如不進(jìn)行退火處理，過段時(shí)間，在應(yīng)力集中部位會(huì)產(chǎn)生裂紋，甚至開裂或者變形。
圖 PC/ABS車燈開裂
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二 制品應(yīng)力開裂檢查 |
帶有殘余應(yīng)力的制件是否會(huì)在使用環(huán)境中開裂,有幾個(gè)方法可以進(jìn)行預(yù)先診斷：
1.溶劑法
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材料名稱 |
測(cè)試應(yīng)力開裂方法 |
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PMMA |
制品用酒精：水＝9：1溶液中浸15分鐘后取出，放置1小時(shí)后觀察，若開裂則存在應(yīng)力。應(yīng)進(jìn)行退火（韌化）處理：熱風(fēng)循環(huán)/除濕機(jī)器，在低于材料熱變形溫度10-15℃情況下進(jìn)行約1h的處理。紅外線退火可在熱變形溫度基礎(chǔ)上提高10℃，時(shí)間約10-15min即可。 |
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PC |
將PC制品浸入四氯化碳溶液中，以制品發(fā)生開裂破壞所需的時(shí)間來判斷應(yīng)力的大小，時(shí)間越長(zhǎng)則應(yīng)力越小。如果浸5-15秒就開裂，說明應(yīng)力很大;如果浸1-2分鐘不出現(xiàn)裂紋，說明內(nèi)應(yīng)力很小 |
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POM |
將經(jīng)過熱處理后的制品，放入30％鹽酸溶液中浸漬30分鐘，若不出現(xiàn)裂紋，說明制品中殘存的內(nèi)應(yīng)力較小 |
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ABS |
將制品浸入冰醋酸中，5-15秒內(nèi)出現(xiàn)裂紋，則說明制品內(nèi)應(yīng)力大;而2分鐘后無裂紋出現(xiàn)，則表明制品內(nèi)應(yīng)力小 |
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PA |
PA材料消除方法：小部件在沸水中泡煮約2h，尺寸大的部件應(yīng)采用懸掛式，在蒸汽房里保持吸濕至水分平衡。 |
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HDPE |
在80℃下，用2%的洗滌劑水溶液處理 |
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PP |
在80℃下，用63%（重量百分比）的三氧化鉻與水的混合物處理 |
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PS |
在室溫下用煤油處理 |
2.儀器法
用偏振光方法可以檢測(cè)制品的內(nèi)應(yīng)力，視彩色光帶多寡，剖析內(nèi)應(yīng)力的強(qiáng)弱，它只適用于透明的制件。
圖 內(nèi)應(yīng)力集中處產(chǎn)生彩虹紋（透明產(chǎn)品）
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三 如何退火處理？ |
1.退火方法
一般是把制品浸在熱油或熱水中，也可在熱風(fēng)循環(huán)中，按塑料品種的不同，調(diào)節(jié)退火溫度，一般用低于制品熱變形溫度10－20度，過高溫度中制品要變形，但不能溫度過低，過低溫度退火，不能達(dá)到退火效果。要注意，經(jīng)退火的產(chǎn)品拿出熱液體后要擺平讓它自然冷卻，不可以用冷水采取速冷的方法。
幾種常用塑料的退火條件見下表：
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塑 料 |
處理介質(zhì) |
溫度（度） |
制品厚度mm |
處理時(shí)間（分鐘） |
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尼龍 |
油 |
100 |
12 |
15 |
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ABS |
空氣或水 |
80 |
16-20 |
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PC |
空氣或油 |
120 |
1 |
30-40 |
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PE |
水 |
60 |
>6 |
60 |
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PP |
空氣 |
100 |
<6 |
15-30 |
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PS |
空氣或水 |
60-70 |
<6 |
30-60 |
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PSU |
空氣或水 |
160 |
<6 |
60-180 |
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POM |
空氣浴退火 |
140～150℃×壁厚每增5mm即增加40～60min； |
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油浴退火 |
140～150℃×壁厚每增5mm即增加20～30min |
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PBT |
120℃×1～2h |
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聚砜（PSU） |
170～180℃×2～4h 。 |
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PMMA |
70～80℃×4h 。
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2.模具和注塑條件對(duì)殘余應(yīng)力的影響
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序號(hào) |
條件 |
增大應(yīng)力 |
減小應(yīng)力 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 |
料簡(jiǎn)溫度 模溫 制件冷卻速度 注射速度 注射壓力 注射時(shí)間 制件厚度 澆口大小 |
低 低 快 慢 高 長(zhǎng) 薄 大 |
高 高 慢 快 低 短 厚 小 |
3.退火處理的溫度
某些有開裂傾向的制件,用退火熱處理方法來消除內(nèi)應(yīng)力,減少裂紋的形成。首先，成形品加熱（通常是在玻璃化溫度附近）并保持一定時(shí)間，然后再讓其緩慢地自然冷卻，使發(fā)生裂紋處的大分子能自由活動(dòng)、回復(fù)原來狀態(tài)。
4.退火處理的時(shí)機(jī)
切記：退退火熱處理法必須在成形后立即進(jìn)行!
很多故障的成因跟用戶一味追求產(chǎn)量而忽略這個(gè)工序有關(guān)。
5.在注射工藝上如何降低內(nèi)應(yīng)力
a.提高料簡(jiǎn)溫度
b.提高模溫
c.降低制件冷卻速度
d.提高注射速度
e.降低注射壓力
f.縮短注射時(shí)間
g.減少制件厚度
h.擴(kuò)大澆口尺寸
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