Khi đánh giá mẫu thử khuôn của vỏ thiết bị gia dụng lớn, tấm nhựa được thiết kế phẳng có thể cong ở giữa hoặc nhấc hai góc, khiến khe lắp ráp khó đồng đều. Đối tượng ở đây là chi tiết nhựa hình thành trong khuôn: điều gì xảy ra trong điền đầy, giữ áp và làm nguội, khiến nó không còn phẳng sau khi ra khuôn?
Câu trả lời nằm trong chi tiết. Vùng gần cổng và cuối dòng, hướng dọc và ngang dòng chảy, cùng hai phía theo chiều dày có thể co ngót khác nhau. Các phần này vẫn nối liền nên không thể mỗi phần tự co về kích thước vốn có nếu tự do. Theo dõi quá trình ép của cùng tấm giúp lần ngược độ cong cuối cùng về nguyên nhân tạo ra nó.
Vì sao có tấm chỉ co, còn tấm khác cong vênh?
Nhựa thường giảm thể tích khi chuyển từ nóng chảy sang rắn. Nếu mọi vùng và hướng của tấm co ngót tương thích, tấm có thể vẫn phẳng, chỉ thay đổi kích thước. Cong vênh trở thành vấn đề khi một số phần của cùng chi tiết có xu hướng co nhiều hơn các phần khác.
Ví dụ xét theo chiều dày tấm. Nhựa gần một mặt có thể muốn co nhiều hơn gần mặt đối diện. Do hai phía nối liền, phía co ít giữ phía kia không ngắn lại tự do; phía co nhiều cũng kéo phía còn lại. Sự kiềm chế lẫn nhau để lại ứng suất bên trong, và tấm có thể uốn để đổi tương quan chiều dài hai phía. Nếu chênh lệch giữa các vùng bất đối xứng, còn có thể xoắn.
Nhựa cũng co khi còn trong khuôn. Thành khuôn, lõi và vật liệu lân cận đã đông đặc hạn chế một số thay đổi kích thước và uốn. Sau tháo khuôn, các ràng buộc đổi và ứng suất còn lại phân bố lại, có thể làm biến dạng rõ hơn. Chỉ thấy góc nhấc sau khi ra khuôn không có nghĩa chênh lệch gây ra nó mới xuất hiện lúc đó.
Ba dạng chênh lệch tiếp theo liên quan hướng dòng, vùng nhận nhựa bổ sung khi giữ áp và hai phía theo chiều dày.
Cổng tạo chênh lệch hướng khi điền đầy thế nào?
Nhựa qua cổng vào lòng khuôn và lan đến vùng chưa đầy. Đổi vị trí cổng cũng đổi đường nhựa qua từng vùng. Hướng dòng cục bộ ở giữa, mép và cuối đường không nhất thiết giống nhau.
Dòng chảy có thể tạo chênh lệch theo hướng ngay cả khi không có sợi thủy tinh. Chuỗi polymer ban đầu cuộn hơn và hướng khác nhau bị kéo giãn, xếp gần hướng dòng cục bộ hơn. Đó là định hướng. Khi dòng dừng, chuỗi dần thư giãn về trạng thái cuộn hơn, và chiều dài trước đó theo hướng định hướng có thể co lại.
Mức phục hồi kích thước trước đông đặc, lượng định hướng và ứng suất còn lại tùy vật liệu và lịch sử làm nguội. Phần lưu lại có thể tiếp tục thư giãn sau tháo. Vì thế định hướng ảnh hưởng hướng và tiến trình thay đổi kích thước; không thể rút thành quy tắc mọi nhựa không gia cường đều co nhiều hơn dọc dòng. Co cuối còn phản ánh áp suất, làm nguội, kết tinh và tác động khác.
Nhựa gia cường sợi thủy tinh có thêm nguồn chênh lệch hướng: khi sợi xếp theo một hướng, chúng cản nhựa ngắn lại theo hướng đó mạnh hơn. Co dọc sợi do đó có thể khác co vuông góc sợi.
Mặt cắt chiều dày trong hình cũng cần phân biệt vỏ và lõi. Ở tấm dày hơn, sợi lớp vỏ có thể chủ yếu dọc dòng, còn lõi có xu hướng ngang dòng hoặc ngẫu nhiên. Từng vị trí trong cùng chi tiết cũng có phân bố riêng. Sợi không đồng loạt song song khắp tấm và toàn chiều dày.
Khi các vùng nối liền chịu kiềm chế hướng khác nhau, chúng khó co tương thích. Cổng ảnh hưởng cong vênh theo chuỗi: đổi đường chảy làm đổi định hướng, rồi đổi co theo hướng. Hướng cong thực tế còn tùy cấp nhựa, chiều dày, gân, cùng lịch sử áp suất và làm nguội sau đó.
Vì sao vùng gần cổng và đầu xa nhận lượng nhựa khác khi giữ áp?
Sau khi lòng đầy, nhựa tiếp tục nguội và giảm thể tích. Chừng nào nhựa ở cổng và trên đường đến vùng mục tiêu còn chảy, áp suất giữ từ trục vít có thể nén vật liệu và đưa thêm nhựa vào lòng để bù mất thể tích.
Một giá trị áp suất giữ trên máy không có nghĩa mọi vị trí tấm chịu cùng áp. Nhựa gặp sức cản qua cổng và đường trong tấm, trong khi nguội, đông đặc liên tục đổi tiết diện còn chảy. Vùng xa cổng có thể được bù nhựa kém hiệu quả hơn gần cổng và vì vậy co nhiều hơn về sau.
Vùng gần và xa vì thế có thể co khác mức. Tuy nhiên, co khác không có nghĩa tấm nhất định vênh: đôi khi các vùng nối liền thích nghi bằng đổi kích thước hoặc hình dạng trong mặt phẳng.
Nếu mức ngắn lại từng vùng cần không thể đồng thời thỏa trong một hình phẳng, sự nối liền cản chúng co riêng. Phần muốn ngắn hơn bị vật liệu cạnh giữ, các phần khác cũng bị ràng buộc, tạo ứng suất kéo hoặc nén trong tấm. Với tấm mỏng, nén còn có thể làm trạng thái phẳng mất ổn định và cong hoặc xoắn ngoài mặt phẳng. Có biến dạng không tùy hình học, độ cứng, ràng buộc và phân bố ứng suất. Không tự coi mọi chênh co gần-xa là nguyên nhân vênh đã xác nhận.
Cấp nhựa có giới hạn thời gian. Một đoạn đường thành mỏng có thể đông trước, khiến vùng sau khó nhận tiếp. Khi cổng đông kín, đường cấp qua đó vào chi tiết đóng. Kéo dài giữ áp sau điểm này không thêm vật liệu qua cổng ấy. Nhưng cổng đông kín không có nghĩa toàn chi tiết đã nguội xong hoặc áp lòng lập tức bằng không.
Quan sát khối lượng ở các thời gian giữ khác nhau giúp nhận biết lúc ngừng bù nhựa. Với điều kiện khác ổn định, khối lượng từ tăng chuyển sang ổn định là một dấu hiệu cổng đã kín. Nó ghi nhận lượng vật liệu ròng thêm cho cả chi tiết, không chứng minh từng vùng tấm được bù đồng đều.
Làm nguội không đều hai mặt biến chênh co thành uốn thế nào?
Làm nguội bắt đầu ngay khi nhựa chạm thành khuôn, chồng lên điền đầy và giữ áp. Hai mặt tấm tiếp xúc hai thành. Nhiệt truyền từ nhựa sang khuôn thép rồi được kênh nguội mang đi. Khác biệt khoảng cách kênh-bề mặt tạo hình, tích nhiệt cục bộ và lưu lượng thực có thể tạo lịch sử đông đặc khác nhau ở hai phía.
Bắt đầu với mặt cắt bên trái. Nhựa gần thành trên, dưới thường tạo lớp vỏ đông trước, trong khi lõi còn chảy được một thời gian. Các lớp đông tăng dần vào trong từ hai mặt. Khác truyền nhiệt hai phía còn có thể đổi sự phát triển vỏ và thời điểm đông từng lớp.
Nhựa đã liên tục ngay từ đầu. Khi lõi còn chảy, dòng và thư giãn có thể hấp thụ một phần biến dạng. Càng nhiều vật liệu đông, lớp đông sớm càng cản lớp muộn ngắn lại tự do. Mức ngắn thực tế từng lớp tùy cả việc nguội của nó và ràng buộc từ xung quanh, thành khuôn. Lịch sử co lưu lại bất đối xứng hai phía có thể tạo xu hướng uốn.
Xét tấm cong bên phải. Giả sử theo cùng hướng, phần trên và dưới sẽ đạt chiều dài khác nhau nếu không kiềm chế nhau. Thực tế chúng liền nhau nên không thể vừa thẳng vừa đồng thời đạt hai chiều dài đó. Uốn đặt phía có chiều dài tự do ngắn hơn ở cung trong, phía kia ở cung ngoài dài hơn, dùng đổi hình để hấp thụ một phần chênh lệch. Tháo khuôn đổi ràng buộc thành, có thể làm uốn rõ hơn.
Cung trong ngắn ứng với chiều dài tự do cuối ngắn hơn. Phía đông trước không nhất thiết co nhiều hơn, phía nóng hơn tại một thời điểm không nhất thiết là cung trong cuối. Vỏ thực tế còn chịu định hướng, bổ sung nhựa theo vùng và gân, có thể tiếp tục đổi sau tháo. Dự đoán hướng uốn cần xét chung các quá trình.
Với nhựa bán tinh thể, kết tinh cũng quan trọng. Lịch sử nguội khác nhau làm đổi độ kết tinh khi ép lẫn kết tinh, co có thể tiếp tục về sau. Vì thế hai nhóm mẫu cần so sau cùng thời gian lưu, không trực tiếp so mẫu mới tháo với mẫu đã để lâu.
Lần ngược tấm vênh về nguyên nhân trong ép phun thế nào?
Theo dõi vị trí cổng, phía lõi, phía lòng của mẫu; dùng cùng chuẩn đo để ghi nơi cong và góc nhấc. Nhờ đó liên hệ hình dạng cuối với nơi phát sinh chênh khi ép. Chỉ ghi một số “cong vênh tối đa” sẽ mất quan hệ không gian giữa vùng gần-xa và hai mặt.
| Chênh lệch cần giải thích | Bằng chứng liên hệ được với quá trình | Điều bằng chứng chưa xác nhận |
|---|---|---|
| Co khác nhau theo hướng | Đường điền đầy thực và phân tích định hướng, đặc biệt sợi cục bộ, lớp vỏ/lõi ở vật liệu gia cường sợi thủy tinh | Một mũi tên dòng tổng quát không dự đoán được hướng uốn toàn chi tiết |
| Lượng bổ sung nhựa khác giữa các vùng | Lịch sử áp suất lòng gần cổng và đầu xa, cùng thời gian giữ và thay đổi khối lượng | Khối lượng ổn định không chứng minh mọi vùng co bằng nhau |
| Lịch sử đông đặc khác ở hai phía chiều dày | Nhiệt độ thành khuôn tại vị trí tương ứng hai phía, kết nối kênh nguội thực và hồ sơ làm nguội | Cùng cài đặt điều khiển nhiệt độ ở hai phía không chứng minh hai bề mặt khuôn đã trải qua cùng điều kiện |
Ba dạng chênh lệch tương tác với nhau. Ví dụ, làm nguội thu hẹp đường nhựa còn chảy được, làm thay đổi quá trình bổ sung nhựa sau đó. Thay đổi áp suất giữ cũng thay đổi độ nén vật liệu lẫn ứng suất bên trong. Vì vậy, độ phẳng tốt hơn sau khi tăng áp suất giữ chỉ cho thấy hình dạng đáp ứng với thay đổi đó; không chứng minh thiếu áp suất giữ là nguyên nhân duy nhất.
Trong nghiên cứu mô phỏng liên hợp năm 2017, Jiang Qingsong và cộng sự khảo sát vỏ mỏng có cổng ở giữa, bằng polypropylene gia cường 30% sợi thủy tinh. Họ thấy độ cong vênh tăng theo áp suất giữ ở mô hình có thành dày 1 mm. Nghiên cứu bàn về hạn chế bổ sung nhựa trong thành mỏng và ứng suất bên trong tăng. Phản ví dụ này được thu được với vật liệu, hình học và điều kiện mô phỏng cụ thể, nhắc chúng ta phân biệt “giảm co ngót” với “giảm cong vênh”. Không thể biến nó thành quy tắc giảm áp suất giữ cho mọi tấm lớn, phẳng.
Thay đổi cổng cần giải thích dòng chảy và định hướng đã đổi ra sao. Điều chỉnh giữ áp cần giải thích vùng nào còn nhận được nhựa bổ sung. Thay đổi làm nguội cần giải thích lịch sử đông đặc ở hai phía có tương thích hơn không. Liên hệ các thay đổi đó với hình dạng của cùng chi tiết giúp xác định việc sửa đổi có tác động đúng giai đoạn gây cong vênh hay không.
