吳友學(xué) 姚晶晶 王妍麗 趙德和

格力電器(合肥)有限公司 安徽 合肥 230088

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

取16個(gè)風(fēng)葉,水平靜置模擬整機(jī)安裝,放置10天后,動(dòng)平衡均明顯增大。

以上說明風(fēng)葉在整機(jī)中經(jīng)過長時(shí)間水平靜置,風(fēng)葉受自重的影響,內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生變化,導(dǎo)致發(fā)生形變,且隨著時(shí)間推移會(huì)越變?cè)酱蟆?/p>

1 產(chǎn)生應(yīng)力的原因

空調(diào)的貫流風(fēng)葉屬輕薄零件,在貫流風(fēng)葉注塑成型后,長時(shí)間橫向放置于平面后產(chǎn)生了變形。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和分析,高分子材料在注塑過程中,需要加熱融化然后成型冷卻,冷卻過程必然存在內(nèi)外溫差,易產(chǎn)生不平衡構(gòu)象,造成零件的注塑內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力在零件注塑過程中以多種形式存在,主要影響是取向應(yīng)力和體積溫度應(yīng)力。

2 注塑應(yīng)力對(duì)零件的影響

2.1 外形設(shè)計(jì)合理性

內(nèi)應(yīng)力一般都集中在注塑零件的尖角位置,而尖角的殘余應(yīng)力集中會(huì)造成零件的脆弱,脫模過程中會(huì)產(chǎn)生破裂,尤其是內(nèi)圓角,即采用的圓角半徑只有0.5mm,對(duì)零件的強(qiáng)度增大起到很大作用。貫流風(fēng)葉的設(shè)計(jì)中遵循內(nèi)圓角的半徑為對(duì)應(yīng)位置零件厚度的1/4以上;外圓角的半徑為對(duì)應(yīng)位置厚度的1.5倍最為合適。

2.2 選擇合理壁厚

注塑零件的壁厚是外形設(shè)計(jì)的重要參數(shù),壁厚的不合理設(shè)計(jì)會(huì)給零件的使用造成很多缺陷。零件壁厚較大可以具有良好的充模特性,同時(shí)降低取向應(yīng)力,減小形變,提高強(qiáng)度。較薄厚度的零件,其強(qiáng)度較低,易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象,注塑時(shí)的流動(dòng)性較弱,易造成填充不足或表面粗糙等現(xiàn)象。空調(diào)的貫流風(fēng)葉屬于薄壁零件,在設(shè)計(jì)時(shí)采用的壁厚在1.2-3.5mm 之間,整體保證厚度均勻,存在壁厚差的位置采取逐漸過渡處理,以減小應(yīng)力的產(chǎn)生。

3 去應(yīng)力退火實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

貫流風(fēng)葉變形溫度在78℃左右,該零件壁厚較薄,所以選擇退火溫度為：65℃、70℃、75℃,退火時(shí)間選擇為24h、30h、36h、42h、48h。使用三個(gè)零件針對(duì)各個(gè)退火實(shí)驗(yàn)溫度和退火時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)退火后的零件進(jìn)行變形量分析,找出最佳的退火溫度和退火時(shí)間。

4 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析

將退火容器內(nèi)介質(zhì)溫度加溫至65℃,再將15個(gè)貫流風(fēng)葉注塑零件分為5組,每組3個(gè)全部放入退火容器,在溫度控制系統(tǒng)的調(diào)控下使退火容器內(nèi)溫度保持在65℃,24h,將其中一組注塑零件取出,在正常室內(nèi)環(huán)境下零件降溫至室溫,然后放入檢測(cè)液中10分鐘,取出后使用檢測(cè)工具進(jìn)行變形量的測(cè)量,并記錄;其余四組零件繼續(xù)保持65℃至30h,再將第二組零件從退火容器中取出,進(jìn)行檢測(cè)液浸泡和變形量的檢測(cè),并記錄;同樣將另外三組零件分別在36h、42h、48h取出檢測(cè),并記錄,這樣就完成了退火溫度65℃,保溫時(shí)間分別為24h、30h、36h、42h、48h的該注塑件熱處理實(shí)驗(yàn)。用同樣的方法完成70℃、75℃的車處理實(shí)驗(yàn),具體數(shù)據(jù)見下表。

退火溫度70℃隨退火時(shí)間改變注塑零件變形量

由上表可見,該零件在70℃,保溫48h后,變形量最小。使用圓偏振光透鏡測(cè)定該條件下退火熱處理前后不同位置殘余應(yīng)力的分布情況。殘余應(yīng)力以偏光結(jié)果的干涉條紋表示。條紋越多,色彩越濃厚,殘余應(yīng)力越大。可以看出：退火前存在多位置出現(xiàn)多層彩色應(yīng)力條紋的現(xiàn)象,表明這些位置應(yīng)力較集中或存在較大應(yīng)力;退火后,相應(yīng)區(qū)域的多層彩色應(yīng)力條紋基本消除,灰色區(qū)域范圍擴(kuò)大,即應(yīng)力較小的區(qū)域變大。說明退火熱處理明顯地降低了貫流風(fēng)葉注塑零件的熱殘余應(yīng)力,驗(yàn)證了薄壁注塑零件退火實(shí)驗(yàn)的有效性。經(jīng)過70℃,保溫48h處理后的貫流風(fēng)葉注塑零件不再出現(xiàn)較大變形現(xiàn)象, 且具有很高的使用壽命,完全符合使用要求。

5 結(jié)語

貫流風(fēng)葉注塑過程中產(chǎn)生的注塑應(yīng)力主要是取向應(yīng)力和體積溫度應(yīng)力,是因?yàn)楦叻肿釉谌诨鋮s過程的取向性使零件出現(xiàn)了未松弛的高彈變形內(nèi)力以及零件冷卻過程中溫度變化不均勻所造成的。使用高溫退火法對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)力去除實(shí)驗(yàn),并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,將貫流風(fēng)葉注塑件分別在65℃、70℃、75℃,進(jìn) 行 保 溫24h、30h、36h、42h、48h,經(jīng) 過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,在70℃保溫48h,效果最佳。后經(jīng)圓偏振光透鏡測(cè)定,并在該實(shí)驗(yàn)條件下退火熱處理前后不同位置殘余應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比,說明退火熱處理明顯地降低了空調(diào)貫流風(fēng)葉注塑零件的熱殘余應(yīng)力,水浴退火法針對(duì)薄壁零件的應(yīng)力消除具有有效性。