I. Основной принцип отжига. Нагревание выводит молекулярные цепи ПОМ из состояния «замороженной ориентации», устраняя точки концентрации внутренних напряжений и предотвращая термическую деградацию из-за высоких температур. Температура теплового искажения ПОМ составляет около 120 ℃, а температура плавления — около 165 ℃. Температуру отжига необходимо контролировать в пределах 80-160 ℃ (ниже точки плавления, выше порога релаксации напряжения при комнатной температуре). II. Пошаговый процесс отжига 1. Предварительная обработка: сортировка и очистка пластин и стержней. Сита и стержни отбираются без явных трещин и пузырей по качеству. Некачественная продукция с серьезными дефектами поверхности отбраковывается. Протрите поверхность от масла и пыли безводным этанолом или нейтральным моющим средством. После сушки поместите пластины и стержни в стойку для отжига на расстоянии ≥2 см, чтобы избежать неравномерного нагрева из-за штабелирования. 2. Этап нагрева (важно: медленный нагрев во избежание вторичного напряжения) Поместите решетку для отжига в сушильный шкаф с принудительной вентиляцией, закройте дверцу и запустите программу. Контролируйте скорость нагрева на уровне 1–2 ℃/мин, пока не будет достигнута целевая температура (80–160 ℃). Тонкие плиты (толщина < 10 мм): используйте более низкую температуру, чтобы снизить риск термической деградации. Толстые плиты (толщина ≥ 10 мм): используйте более высокую температуру, чтобы обеспечить проникновение тепла в внутренний слой. Во время нагрева поддерживайте сушильную печь в режиме принудительного обдува, контролируя колебания температуры в пределах ±2℃. 3. Изотермический этап (основной цикл релаксации напряжения). После достижения целевой температуры поддерживайте эту температуру в течение 2-4 часов на толщину 10 мм. Например, для плиты из ПОМ толщиной 20 мм изотермическое время должно составлять 4–8 часов. На изотермическом этапе требуется непрерывный принудительный поток воздуха, чтобы обеспечить равномерную температуру внутри печи и избежать локального перегрева. 4. Этап охлаждения (медленное охлаждение во избежание нового стресса) Выключите нагревательное устройство, поддерживайте принудительный поток воздуха и дайте сушильной печи остыть естественным путем. Контролируйте скорость охлаждения на уровне 0,5-1 ℃/мин, пока температура духовки не упадет до комнатной температуры. Быстрое охлаждение строго запрещено; в противном случае чрезмерная разница температур внутри и снаружи вызовет новое внутреннее напряжение. 5. Последующая обработка: проверка и хранение. После отжига проверьте поверхность листа или стержня на предмет деформации или трещин. Используйте циферблатный индикатор, чтобы измерить плоскостность и подтвердить эффективность снятия напряжения. Соответствующие продукты следует хранить при комнатной температуре в сухом помещении, избегая прямых солнечных лучей и влажности.
III. Решения для особых случаев. Сверхтолстые листы/стержни (толщина ≥ 50 мм). Используйте сегментированный процесс отжига: сначала поддерживайте постоянную температуру 70 ℃ в течение 2 часов, затем увеличьте температуру до 90 ℃ и после этого поддерживайте постоянную температуру. Общее время должно увеличиваться пропорционально толщине. Термопары могут быть предварительно встроены в сердцевину листа/стержня для контроля внутренней температуры в режиме реального времени и обеспечения условий релаксации напряжений. Прецизионная обработка листов/стержней. После отжига можно провести обработку старением: дать постоять при комнатной температуре в течение 24–48 часов для дальнейшей стабилизации структуры молекулярной цепи и повышения точности обработки. IV. Меры предосторожности при процессе. Контроль температуры: когда температура отжига превышает 100 ℃, ПОМ склонен к термическому разложению, что приводит к пожелтению поверхности и снижению механических свойств. Требования к принудительной вентиляции: необходимо использовать сушильную печь с принудительной вентиляцией. Сушильные шкафы с естественной конвекцией имеют плохую однородность температуры и не могут гарантировать эффект отжига. Управление партиями: листы/стержни из разных производственных партий и разной толщины должны отжигаться отдельно, чтобы избежать путаницы в параметрах процесса.
Обнаружение внутренних напряжений в листах и стержнях ПОМ после отжига можно разделить на две основные категории: быстрое качественное тестирование и точное количественное тестирование, применимое к различным сценариям производства (например, быстрый скрининг в цехе и проверка производительности в лаборатории). Конкретные методы следующие: I. Быстрое качественное тестирование (применимо к цехам, низкая стоимость и высокая эффективность). 1. Метод погружения в ледяную уксусную кислоту (обычно используемый стандартный метод в промышленности). Принцип: разрывы молекулярных цепей в областях концентрированного внутреннего напряжения относительно велики, что позволяет ледяной уксусной кислоте легко проникать и вызывать растрескивание под напряжением; образцы без внутренних напряжений имеют однородную структуру и не образуют трещин. Шаги работы: Возьмите образец отожженного листа и стержня (без заусенцев и повреждений при обработке по краям). Полностью погрузите образец в ледяную уксусную кислоту аналитической степени чистоты и оставьте при комнатной температуре на 24 часа (до 48 часов для густых образцов). Снимите образец и осмотрите поверхность и края на наличие трещин, полос или трещин. Критерии оценки: Пройдено: отсутствие трещин или полос указывает на то, что внутреннее напряжение полностью устранено. Недопустимо: Трещины или серебряные полосы указывают на остаточное внутреннее напряжение, требующее корректировки процесса отжига. 2. Принцип сравнения метода погружения в кипящую воду: Высокая температура быстро стимулирует внутреннее напряжение; Нагруженные образцы деформируются или трескаются из-за неравномерной внутренней и внешней усадки. Порядок работы: Размеры выборки такие же, как указано выше. Отметьте отожженный образец и неотожженный контрольный образец отдельно. Оба образца одновременно погрузите в кипящую воду и выдержите 30 минут. После извлечения охладите до комнатной температуры и наблюдайте, не деформируются ли образцы, не коробятся ли они и не трескаются. Критерии оценки: Приемлемо: Отожженные образцы не имеют деформации или трещин, а разница в деформации по сравнению с неотожженным образцом значительна. Неприемлемо: в отожженных образцах все еще наблюдаются деформации или трещины; необходимо увеличить время выдержки отжига или отрегулировать скорость охлаждения.
Помимо отжига, основная идея снижения внутреннего напряжения в листах и стержнях ПОМ заключается в оптимизации процесса формования и последующих технологических вспомогательных средств из источника. Это включает в себя контроль ориентации молекулярных цепей и уменьшение разницы температур охлаждения, что существенно снижает возникновение напряжений. Вот некоторые конкретные возможные методы: I. Оптимизация процесса экструзии/литья под давлением (контроль источника) Сущность внутреннего напряжения заключается в «вынужденной ориентации» молекулярных цепей и неравномерной усадке при охлаждении во время процесса формования. Таким образом, регулировка параметров формования является ключом к снижению стресса. 1. Контроль температуры расплава и температуры пресс-формы. Температура плавления: рекомендуемая температура экструзии ПОМ составляет 190-210 ℃ (диапазон гомогенизации). Избегайте чрезмерно низких температур, приводящих к высокой вязкости расплава и серьезной ориентации молекулярных цепей; чрезмерно высокие температуры могут легко вызвать термическую деградацию. Заданная температура формы/охлаждения: повышение температуры до 80–100 ℃ замедляет скорость охлаждения расплава, давая достаточно времени молекулярным цепям для расслабления и снижения ориентационного напряжения. Подходящие сценарии: при производстве толстостенных листов и стержней из ПОМ повышение температуры формы может значительно уменьшить разницу в усадке между внутренним слоем и поверхностным слоем. 2. Уменьшите скорость экструзии и скорость тяги. Чрезмерная скорость экструзии приводит к чрезмерному напряжению сдвига в расплаве внутри матрицы, вызывая чрезмерную ориентацию молекулярных цепей в направлении экструзии; несоответствие между скоростью тяги и скоростью экструзии приводит к возникновению растягивающего напряжения. Регулировочное решение: Уменьшите скорость экструзионного шнека (например, с 30 об/мин до 15-20 об/мин), чтобы обеспечить синхронизацию между скоростью тяги и скоростью экструзии расплава, избегая «сильного вытягивания» во время формования. Примите сегментированный процесс охлаждения и формования. Традиционные методы охлаждения включают быстрое охлаждение за один этап, что легко приводит к неравномерной внутренней и внешней усадке; принят метод сегментного градиентного охлаждения: Первый сегмент (выход матрицы): охлаждение горячей водой 80-100 ℃ с сохранением тепла и релаксацией; Второй сегмент: охлаждение теплой водой 50-60 ℃ с постепенным снижением температуры; Третий сегмент: охлаждение при комнатной температуре, окончательное формование. Преимущества: Предотвращает концентрацию напряжений, вызванную быстрым охлаждением, особенно подходит для стержней из ПОМ диаметром ≥50 мм.
II. Последующая обработка Вспомогательная обработка (для небольших напряжений после формования) Обработка старением (естественная релаксация напряжений) Принцип: Дайте листам ПОМ естественным образом отдохнуть в течение 7–15 дней в сухой среде при комнатной температуре. Микродвижение молекулярных цепей медленно ослабляет остаточное внутреннее напряжение. Ключевые моменты работы: Размещайте листы на плоском подносе, чтобы избежать стопки и деформации из-за давления. Контролируйте температуру окружающей среды на уровне 20–25 ℃ и влажность не более 60 %, чтобы поглощение влаги не влияло на стабильность размеров. Подходящие сценарии: Для ситуаций, когда после отжига все еще остается небольшое остаточное напряжение, или для предварительной обработки перед прецизионной механической обработкой (может заменить вторичный отжиг). Управление методами обработки (снижение вторичного напряжения) Во время процессов обработки, таких как резка и сверление после формования, неправильные методы могут создавать новые напряжения обработки, которые в сочетании с существующими внутренними напряжениями могут привести к растрескиванию. Оптимизируйте параметры обработки: используйте метод высокоскоростной резки с малой подачей, чтобы уменьшить сжимающее напряжение инструмента на материале; Предварительно нагрейте инструмент перед обработкой (во избежание локального быстрого охлаждения материала из-за низкотемпературного инструмента); После черновой обработки оставьте припуск 0,5–1 мм, дайте постоять 12 часов, а затем выполните чистовую обработку, чтобы снять напряжение при обработке. Мы приветствуем ваши запросы: kawan@anheda.cn/WhatsApp +8613631396593.
