注塑件 残余应力

moldflow第一主方向残余应力摘要：1.引言2.Moldflow 软件介绍3.第一主方向残余应力的概念4.Moldflow 中第一主方向残余应力的计算方法5.Moldflow 在第一主方向残余应力分析中的应用案例6.总结正文：【引言】在现代工业生产中，注塑成型技术被广泛应用于各种产品的生产制造过程中。

然而，在注塑成型过程中，由于模具、材料及成型工艺的诸多因素影响，产品表面及内部可能会产生残余应力。

为了提高产品质量和减少生产成本，有必要对注塑成型过程中的残余应力进行分析和优化。

Moldflow 软件作为一种专业的注塑成型模拟软件，能够有效地辅助工程师进行残余应力分析。

本文将介绍Moldflow 软件在第一主方向残余应力分析中的应用。

【Moldflow 软件介绍】Moldflow 是由Autodesk 公司开发的一款专业的注塑成型模拟软件，能够模拟塑料在注射成型过程中的流动状态、冷却过程以及成型后的残余应力分布。

通过Moldflow 软件，工程师可以预测和优化注塑成型过程中的各种问题，如缩短、翘曲、熔痕等，从而提高产品质量和降低生产成本。

【第一主方向残余应力的概念】在注塑成型过程中，由于冷却收缩和成型过程中产生的内应力，产品表面及内部会产生残余应力。

残余应力分为第一主方向残余应力和第二主方向残余应力。

第一主方向残余应力是指沿着产品成型方向的最大应力。

在实际应用中，第一主方向残余应力通常是影响产品性能的主要因素。

【Moldflow 中第一主方向残余应力的计算方法】Moldflow 软件中，第一主方向残余应力的计算方法主要采用有限元分析（FEA）技术。

通过将模具和产品划分为有限元网格，计算每个网格节点处的应力分布，从而得到第一主方向残余应力分布。

Moldflow 软件提供了丰富的计算参数和选项，以满足不同用户的需求。

【Moldflow 在第一主方向残余应力分析中的应用案例】假设一个电子产品的塑料外壳，采用聚酰亚胺（PI）材料进行注塑成型。

残余应力是指材料内部的剩余应力，它可以在材料制备、加工或应力加载后形成。

残余应力的计算通常需要考虑材料的特性、加载条件以及材料的历史处理过程。

下面是一些常见的残余应力计算公式：
材料膨胀应力：
残余膨胀应力= 热膨胀系数×温度变化
加工引起的塑性应变应力：
残余塑性应变应力= 弹性模量×塑性应变
焊接残余应力：
残余焊接应力= 焊接热循环引起的温度变化×焊接材料的线膨胀系数
热处理引起的应力：
残余热处理应力= 材料的弹性模量×热处理温度差
这些公式只是常见的计算残余应力的方法之一，实际应用中可能需要考虑更多的因素和特定的情况。

残余应力的计算可以采用理论模型、数值模拟或实验测量等方法进行，具体的选择取决于应用的需求和可行性。

需要注意的是，残余应力的计算通常是复杂且具有挑战性的，因为它受到多个因素的影响，并且可能需要考虑材料的非线性、温度梯度、材料的组织结构等。

名词解释残余应力
残余应力是指物体受力后，除加载后立即释放的弹性应力外，仍然存在于物体中的应力。

这种应力可能来自于不同的原因，例如加工、热处理、焊接、撞击或损坏等。

残余应力可能对材料性能、形状稳定性和寿命等方面产生重大影响。

残余应力可以分为压应力和拉应力。

压应力是尺寸减小的应力，而拉应力是尺寸增加的应力。

这些应力可以导致许多问题，如组件的变形、疲劳性能下降、裂纹扩展等。

因此，残余应力的控制和管理对于确保产品质量和可靠性至关重要。

为了降低或消除残余应力，可以采用多种方法，如热处理、加工、冷却等。

在某些情况下，残余应力可以被利用来提高材料的性能，例如强化金属的塑性变形能力。

因此，在设计和制造过程中，需要对残余应力进行评估和控制，以确保产品的性能和寿命。

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注塑件内部应力消除策略注塑件内部应力消除策略注塑件内部应力消除是注塑工艺中一个非常重要的环节。

当注塑件从模具中取出后，常常会出现内部应力过大的情况，这对于产品的性能和质量都会产生不良影响。

因此，我们需要采取一些策略来消除这些内部应力。

首先，选择合适的注塑工艺参数是消除内部应力的基础。

注塑工艺参数包括注塑温度、注塑速度、保压时间等。

通过合理地调整这些参数，可以使注塑件在注塑过程中获得均匀的内部结构，减少应力集中的情况发生。

其次，注意模具的设计和制造。

模具的设计和制造质量会直接影响注塑件的内部应力。

一个合理的模具设计应该考虑到塑料材料的流动性、收缩率等因素，以及注塑件的形状和结构。

同时，模具的制造精度也非常重要。

如果模具存在偏差或者不良加工，会导致注塑件在注塑过程中受到不必要的应力。

此外，适当的后处理也是消除内部应力的有效手段之一。

常见的后处理方式包括退火、加热和冷却等。

通过这些方法，可以使注塑件的内部结构重新排列，减少应力的积累。

需要注意的是，后处理的温度和时间需要控制得当，以免对注塑件的性能产生不良影响。

最后，定期进行内部应力测试也是非常重要的。

通过测试，可以及时发现注塑件内部应力的情况，以便及时采取相应的措施进行调整。

常用的内部应力测试方法有压力测试、拉伸测试和弯曲测试等。

总之，注塑件内部应力消除是注塑工艺中一项重要的任务。

通过选择合适的工艺参数、注意模具设计和制造、进行适当的后处理以及定期进行内部应力测试，可以有效地消除注塑件的内部应力，提高产品的性能和质量。

这需要注塑工程师具备丰富的经验和专业的知识，同时也需要相关的设备和技术支持。

只有综合运用各种策略，才能更好地解决注塑件内部应力的问题，确保产品的质量和可靠性。

工件引起残余应力的原因
工件经机械加工后，其表面层都存在残余应力。

残余压应力可提高工件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度，残余拉应力的作用正好相反。

若拉应力值超过工件材料的疲劳强度极限时，则使工件表面产生裂纹，加速工件的损坏。

引起残余应力的原因有以下三个方面：
( 一)冷塑性变形引起的残余应力
在切削力作用下，已加工表面受到强烈的冷塑性变形，其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出，此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。

切削力除去后，基体金属趋向恢复，但受到已产生塑性变形的表面层的限制，恢复不到原状，因而在表面层产生残余压应力。

( 二)热塑性变形引起的残余应力
工件加工表面在切削热作用下产生热膨胀，此时基体金属温度较低，因此表层金属产生热压应力。

当切削过程结束时，表面温度下降较快，故收缩变形大于里层，由于表层变形受到基体金属的限制，故而产生残余拉应力。

切削温度越高，热塑性变形越大，残余拉应力也越大，有时甚至产生裂纹。

磨削时产生的热塑性变形比较明显。

( 三)金相组织变化引起的残余应力
切削时产生的高温会引表面层的金相组织变化。

不同的金相组织有不同的密度，表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。

表面层体积膨胀时，因为受到基体的限制，产生了压应力；反之，则产生拉应力。

注塑件内应力的产生及解决对策注塑件内应力的产生是由于注塑过程中的热胀冷缩效应引起的。

具体而言，注塑过程中，塑料在高温下进入模具中，然后在冷却过程中，塑料会收缩并形成注塑件。

然而，由于注塑过程中塑料的不均匀收缩，以及与模具之间的附着力，注塑件内部会形成应力。

1.外观缺陷：注塑件可能会出现翘曲、扭曲、脱模或开缺等问题，从而影响其外观质量。

2.尺寸变化：由于应力会导致塑料变形，从而导致注塑件的尺寸变化。

3.力学性能下降：注塑件的内应力可能导致其力学性能下降，使得产品更容易断裂或失效。

以下是一些解决注塑件内应力的对策：1.优化模具设计：合理的模具设计可以减少内应力的产生。

例如，通过增加模具冷却通道和增加射胶点的数量和位置等方式，可以加快注塑件的冷却速度，减少应力的产生。

2.优化材料选择：选择合适的塑料材料也可以减少内应力的产生。

一些塑料材料具有更低的热胀冷缩系数，可以减少注塑件的收缩程度和应力水平。

3.控制注塑工艺参数：合理控制注塑工艺参数也可以减少内应力的产生。

例如，调整注射速度、保压时间和冷却时间等，可以减少塑料的不均匀收缩，并减少应力的产生。

4.使用预应力技术：预应力技术可以在注塑过程中施加一定的压力，以减小注塑件形成后的应力水平。

这可以通过在注塑模具上加装压力缸或在模具关闭之前施加辅助压力等方式实现。

5.热处理和退火：对于内应力较高的注塑件，可以通过热处理或退火等热处理方法，来减小或消除部分内应力。

总之，在注塑件生产中，必须重视注塑件内应力的产生和解决。

通过合理的模具设计、优化材料选择、控制工艺参数、使用预应力技术以及热处理和退火等方法，可以有效减少内应力的产生，并优化注塑件的性能和外观质量。

多研究表明：在高注塑应力残留的情况下，成型制件的电镀性能下降严重，会造成许多外观不良。

因此，注塑工艺所造成的内应力残留问题，是影响材料电镀性能的关键因素之一。

而内应力又是如何影响材料的电镀性能的呢？粗化刻蚀，内应力直接影响到的是成型制件的粗化刻蚀问题。

下面我们来分析一下内应力又是如何“操作”实现的。

常用电镀用塑胶材料为ABS和PC/ABS，大家都知道，材料组分中影响电镀性能的最主要的就是其中的橡胶相；而内应力对材料中橡胶相的粗化刻蚀影响则分两个方面；A.橡胶形态的变化：在高应力状态下，会使树脂中的橡胶相处于拉伸状态（非自然状态），刻蚀后就破坏了刻蚀孔洞的原有的设计结构，降低了电镀层与材料的铆合效应；正常橡胶形状拉伸态橡胶形状B.耐化学品性下降：在高应力状态下，树脂的耐化学性会下降，从而导致在刻蚀过程中，容易造成刻蚀过度的问题发生，进而使产品表面在内应力较大的部位，形成的凹坑过于致密，影响刻蚀均匀性，再进一步即导致塑件表面镀层铆合效应低；由以上分析可以看出，高注塑内应力影响了材料的粗化刻蚀状态，进而破坏了表面镀层与基材的铆合，最终的表现就是材料的电镀性能的下降。

因此可以说，高成型内应力，是材料电镀性能的杀手！温度对材料注塑残余应力的改善，主要分为注塑料温和模具温度两方面：注塑料温：在保证材料不会裂解的情况下，更高的注塑温度可以得到更好的电镀性能。

在较低的注塑温度下，材料的流动性差，在填充过程中的阻力也就会变大，分子链之间互相挤压、拉伸，导致制件冷却后分子链取向严重，因此注塑出的产品将会有较大的内应力；再有就是材料中橡胶相的变形问题，这些将最终导致产品表面的粗化刻蚀不均匀，进而导致电镀产品外观不良，以及电镀结合力差的状况产生。

而在较高的注塑温度下，材料流动性提高，充填顺畅，分子链之间的拉伸取向轻微，制件冷却时分子链基本处于自然卷曲状态，因而制件的注塑残留内应力也就较小，材料的电镀性能得到较大的提高。

残余应力原理
残余应力是指材料或构件在制造过程中形成的内部应力，这些应力在加工、热处理、焊接、冷却等工艺过程中产生，并且在工艺结束后保留在材料或构件中。

残余应力对材料的性能和行为具有重要影响，因此了解和管理残余应力对于确保材料和构件的安全性和可靠性至关重要。

残余应力的形成是由于材料内部存在非均匀的应变分布或材料结构的变化，导致各个部分之间存在应力差异。

这些应力差异可以通过各种因素引起，如材料的收缩、膨胀、塑性变形、相变等。

残余应力的形成和分布可以通过残余应力原理来解释。

残余应力原理包括以下几个要点：
1. 弹性变形：材料在受到外部载荷或热处理等因素作用时，会发生弹性变形。

弹性变形会导致材料内部的应力分布，当外部载荷消失或工艺结束后，部分应力会被保留下来形成残余应力。

2. 塑性变形：材料在受到外部载荷时，可能会发生塑性变形。

塑性变形会引起材料内部的应力重新分布，当外部载荷消失后，部分应力会被保留下来形成残余应力。

3. 热应力：材料在受到热膨胀或热收缩等热载荷时，会发生热应力。

热应力会导致材料内部的应力分布不均匀，当温度变化或热载荷消失后，部分应力会保留下来形成残余应力。

4. 相变应力：材料在相变过程中可能发生相变应力。

相变应力会导致材料内部的应力分布，当相变完成后，部分应力会被保留下来形成残余应力。

了解和分析残余应力的分布和大小对于材料和构件的设计、制造和使用具有重要意义。

在工程实践中，常采用各种测量和分析方法来评估和控制残余应力，以确保材料和构件的性能和可靠性。

注塑件残余应力的测试方法
郝如江;田中;陈静波;申长雨
【期刊名称】《工程塑料应用》
【年(卷),期】2002(030)005
【摘要】注塑制品的残余应力影响制品的形状、表面质量及使用性能.测试并研究残余应力对改进成型条件、提高产品质量、降低废品率意义重大.介绍4种残余应力的测试方法,包括无损测试的双折射法、X射线衍射法和有损测试的剥层法、钻孔法、应力松驰法.叙述了不同测试方法的测试原理、计算方法等,评述了各种测试方法的优缺点.
【总页数】3页(P46-48)
【作者】郝如江;田中;陈静波;申长雨
【作者单位】郑州大学橡塑模具国家工程研究中心,450002;郑州大学橡塑模具国家工程研究中心,450002;郑州大学橡塑模具国家工程研究中心,450002;郑州大学橡塑模具国家工程研究中心,450002
【正文语种】中文
【中图分类】TQ32
【相关文献】
1.基于均匀设计的高光注塑件残余应力研究 [J], 邓召旭;刘泓滨;王学军
2.基于Kriging代理模型的注塑件残余应力优化分析 [J], 刘文娟;王新宇;李征;谷俊峰;王希诚;申长雨
3.注塑件残余应力数值模拟分析及工艺优化 [J], 王韬;颜悦
4.注塑件剪切应力与残余应力改善研究 [J], 林权
5.注塑件残余应力的载荷测量法 [J], 刘红;蒋兰芳;陈先立
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以下为注塑产品变形原因分析及解决方案，一起来看看吧。

一．产生变形的原因1-1 产品的形状，特别是成形收缩率同制品厚度的关系而引起的残留应力。

1-2 由于成型条件产生的残余应力1-3 脱模时产生的残余应力1-4 由于冷却时间不足而引起变形二．相关联的知识2-1 制品的变形（翘曲、弯曲、小皱纹）同产生裂纹的原因一样。

即制品内残余内应力。

成型的设定条件应朝消除制品内应力的方向设定。

即提高料筒温度、模具温度后，在材料流动性变好的状态下，射出压力不要太高。

2-2 为了减少残余内应力，有进行退火处理，即在热变形温度10 度以下，2 小时以上的加热就有消除内应力的效果。

但这种方式的退火因费用高而使用的不普遍。

2-3 如果模具的冷却水孔不能对制品进行均匀冷却，也会产生残余应力，这就意味着冷却水孔不能太浅。

三、解决方法。

3-1 即时：在模具内充分冷却固化（延长冷却时间记时器），提高料筒温度，降低射出压力。

3-2 短期：使模具冷却均匀化。

3-3 长期：避免制品厚度的差异，在制品厚度大的地方设置浇口（1-1），因直线容易引起翘曲，做成大的R 曲线（图A），制品可逆弯曲的模具（图B），增加顶出杆个数，增加脱模斜度。

3-4 。

模具设计阶段通过模流分析产品变形趋势，在设计上做优化，便于后去工艺调整。

四、于材料的差异：4-1 结晶性的材料（聚乙稀、聚丙稀、聚甲醛、尼龙）成型收缩率大，还有容易引起偏向，非结晶性材料（聚苯乙稀、ABS）容易引起残余应力。

五、参考事项：5-1 成型后在常温下用矫正器保持，能稍微防止变形，但不能抱有太大的期望。

5-2 在薄形的箱子成型中，因成型温度引起的弯曲，这常见于单单是热膨胀。

扩展资料：注塑主要类型：1.橡胶注塑：橡胶注射成型是一种将胶料直接从机筒注入模型硫化的生产方法。

橡胶注塑的优点是：虽属间歇操作，但成型周期短，生产效率高取消了胚料准备工序，劳动强度小，产品质量优异。

2.塑料注塑：塑料注塑是塑料制品的一种方法，将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件。

塑料件表面应力痕原因及对策塑料件在我们的生活里到处都是，小到手机壳，大到汽车零部件，塑料制品无处不在。

可是有时候呢，我们会发现塑料件表面有应力痕，这就像好好的一张脸突然多了几道皱纹一样，可不好看了。

那这应力痕到底是咋回事呢？咱得知道，塑料在成型的时候啊，就像面团被捏成各种形状似的。

在这个过程中，如果内部的应力没有处理好，就会在表面留下痕迹。

比如说，就像盖房子的时候，地基要是没打好，房子表面可能就会出现裂缝。

塑料成型时，材料流动不均匀就是一种常见的情况。

你想啊，塑料就像一群小蚂蚁搬家，有的地方蚂蚁走得快，有的地方走得慢，那最后形成的“家”肯定不平整，这就容易出现应力痕。

还有一个原因呢，就是模具的设计不合理。

模具就像是塑料件的“产房”，如果这个“产房”设计得歪七扭八的，那生出来的“孩子”——塑料件能好看吗？比如说，模具的浇口尺寸不合适，就像小蚂蚁搬家的入口太小或者太大，这都会影响塑料的流动，从而导致应力痕的出现。

再比如，脱模的设计不好，塑料件就像被卡在模具里硬拽出来一样，那能不出问题吗？这就好比穿衣服的时候，衣服太紧了，硬脱下来肯定会把衣服扯变形。

那面对这些应力痕，咱们能有啥对策呢？要是因为材料流动不均匀的话，我们可以调整注塑的工艺参数。

这就像是调整小蚂蚁搬家的指挥策略一样。

可以试着调整注塑的压力、速度和温度。

如果压力太大了，就像你用力过猛去捏面团，那面团肯定会变形得不均匀，所以要适当降低压力。

速度也是一样的道理，太快了就像一阵风刮过，塑料都来不及好好就位就成型了，那肯定会出问题。

温度也很关键，不合适的温度就像给小蚂蚁设置了一个不适合它们生存的环境，它们就不能好好工作了。

对于模具设计不合理的问题呢，那肯定得从模具上下功夫了。

就像房子盖歪了就得重新调整地基和框架一样。

如果是浇口尺寸的问题，那就重新设计浇口，让它的大小合适，能让塑料均匀地流进去。

要是脱模设计不好，就得修改脱模的结构，让塑料件能够顺利地从模具里出来，就像给紧身衣服加个拉链一样，方便脱穿。

透明塑料制品的残余应力测试/newsview.aspx?sn=267在塑料制品生产中，即使大部分工艺都被很好的控制，如果不好的生产条件和错误的摆放位置，都会导致产品有大的残余应力。

生产者需要可靠的，专业的应力测试方法。

所有的医用塑料制品生产过程，包括：浇铸模具、挤压、真空和机械加工等固有的残余应力。

这种应力有些时候是人为的且是必须的，例如双轴的塑料薄膜，双轴的应力用来加强塑料薄膜的机械拉伸特性。

但是在其他产品中，残余（或永久）应力会是个大问题。

减少使用寿命，导致产品张裂变为碎片。

当塑料制品中残余应力较大时，塑料的拉伸力会变得很低，不耐高温，且容易张裂。

残余应力对产品的影响：1、应力释放引起的畸变应力释放引起的畸变会导致产品安装使用时发生错误，并且直接导致产品形貌变化及最终失效。

在温度稍高的环境中生产塑料产品时，会带来残余应力。

但是大多数医疗器械生产商并不能认识到这一点，知道他们把产品进行杀菌处理或热熔处理时才意识到。

2、张裂产品的张裂现象是最直观的结果当残余应力很大时。

当对产品进行浸泡处理时，会加大裂纹的产生速度。

当塑料模具等被切割时，残余应力也会影响切割质量。

表面龟裂纹也是由许多细小的肉眼难辨的微型裂缝组成的。

在生产过程中，这些问下哦裂纹很难被生产者发现。

但是通过化学试剂可以使裂纹显现。

例如，苯乙烯被煤油浸泡后会在残余应力区域产生裂纹。

正确的退火能够降低应力且阻止产生裂纹。

3、光学性能的下降光学及塑料制品被大量用于制作透镜等光学元件，残余应力在材料中引入了双折射-一束入射光由于折射不对称被分为了两束光，会导致塑料棱镜等光学元件的聚焦不准。

即使是很微小的双折射现象都会影响光学特性是产品性能下降。

4、改变产品机械的特性具有导向性的塑料制品相比较其它退火产品拥有其独特的物理机械特性。

此类产品在设计生产的过程中均会引入轴向应力导致无力机械特性发生变化。

挤压成型的塑料管材和板材一般都会有空洞和缝隙，纵向拉伸的产生双折射的材料等，都会由于残余应力的存在而降低性能。

怎样改善尼‎龙注塑件的‎变形问题一、龟裂龟裂是塑料‎制品较常见‎的一种缺陷‎，产生的主要‎原因是由于‎应力变形所‎致。

主要有残余‎应力、外部应力和‎外部环境所‎产生的应力‎变形。

（－）残余应力引‎起的龟裂残余应力主‎要由于以下‎三种情况，即充填过剩‎、脱模推出和‎金属镶嵌件‎造成的。

作为在充填过剩‎的情况下产‎生的龟裂，其解决方法‎主要可在以‎下几方面入‎手：（1）由于直浇口‎压力损失最‎小，所以，如果龟裂最‎主要产生在‎直浇口附近‎，则可考虑改‎用多点分布‎点浇口、侧浇口及柄‎形浇口方式‎。

（2）在保证树脂‎不分解、不劣化的前‎提下，适当提高树‎脂温度可以‎降低熔融粘‎度，提高流动性‎，同时也可以‎降低注射压‎力，以减小应力‎。

（3）一般情况下‎，模温较低时‎容易产生应‎力，应适当提高‎温度。

但当注射速‎度较高时，即使模温低‎一些，也可减低应‎力的产生。

（4）注射和保压‎时间过长也‎会产生应力‎，将其适当缩‎短或进行T‎h次保压切‎换效果较好‎。

(5)非结晶性树‎脂，如AS树脂‎、ABS树脂‎、PMMA树‎脂等较结晶‎性树脂如聚‎乙烯、聚甲醛等容‎易产生残余‎应力，应予以注意‎。

脱模推出时‎，由于脱模斜‎度小、模具型胶及‎凸模粗糙，使推出力过‎大，产生应力，有时甚至在‎推出杆周围‎产生白化或‎破裂现象。

只要仔细观‎察龟裂产生‎的位置，即可确定原‎因在注射成型‎的同时嵌入‎金属件时，最容易产生‎应力，而且容易在‎经过一段时‎间后才产生‎龟裂，危害极大。

这主要是由‎于金属和树‎脂的热膨胀‎系数相差悬‎殊产生应力‎，而且随着时‎间的推移，应力超过逐‎渐劣化的树‎脂材料的强‎度而产生裂‎纹。

为预防由此‎产生的龟裂‎，作为经验，壁厚7"与嵌入金属‎件的外径通用型聚苯‎乙烯基本上‎不适于宜加‎镶嵌件，而镶嵌件对‎尼龙的影响‎最小。

由于玻璃纤‎维增强树脂‎材料的热膨‎胀系数较小‎，比较适合嵌‎入件。