تنش زدایی پلیمرها در فرآیند تولید (بخش اول: بسپارهای اریخت یا آمورف)

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار / ایران پلیمر آهنگ نسبتا سریع سرمایش در فرایند، تنش داخلی ایجاد می‌کند. اگر مشکلات عملکردی هنگام استفاده حاصل شود، تنش زدایی (annealing) می تواند تنش را تا مقداری کاهش دهد که ممکن است در طی فرایندکاری قابل‌دستیابی نباشد. در این مجموعه مقالات، الزامات مختلفی که مربوط به گرمانرم‌های اَریخت (amorphous)، گرمانرم‌های نیمه بلوری، مواد شبکه ای شده و لاستیک ها است، بحث خواهد شد. هم چنین در مورد محدودیت‌های این فرایند برای دستیابی به نتایج مثبت بدون ایجاد پیامدهای منفی ناخواسته بحث خواهد شد. در این بخش، به نکات تنش زدایی برای بسپارهای اَریخت پرداخته شده است.

مدت‌ها قبل از وجود پلاستیک، فرایند تنش‌زدایی وجود داشت. صنعت فلزات و به‌ ویژه صنعت فولاد، مدت‌ها است که می‌داند که انجام یک فرایند تکمیلی که مواد را در معرض گرمایش و سرمایش کنترل شده قرار می دهد، باعث کاهش سختی مواد، افزایش ضربه پذیری (ductility) و کاهش تنش های داخلی می‌شود. هم چنین ریزساختار مواد تغییر می کند. سایر فلزات مانند مس و برنج نیز می‌توانند از مزایای آن بهره بگیرند.
تنش‌زدایی پلاستیک به‌عنوان بخشی از اکثر فرایندهای تولید انجام نمی‌شود. استثنائاتی وجود دارد. محصولات با ضخامت قابل توجه مانند میله توپر، ورق و لوله‌ها با دیواره ضخیم اغلب به‌عنوان یک مرحله مقدماتی برای ماشین‌کاری، تنش‌زدایی می‌شوند. این کار برای تثبیت ساختار مواد و کاهش تنش داخلی انجام می‌شود، دقیقا به همین دلایل است که این فرایند برای مواد فلزی انجام می‌شود. در کلیه محصولات تولید شده از فراورش مذاب، آهنگ نسبتا سریع سرمایش که به این فرایندها مربوط است، مقداری تنش داخلی اعمال می کند و از حالت پایا فاصله می گیرد. در مواردی که این کار باعث ایجاد مقداری تنش داخلی می‌شود، مشکلات عملکردی را در مصرف ایجاد می‌کند و ممکن است تنش‌زدایی انجام شود تا تنش را به مقداری برساند که در طی فرایند قابل‌دستیابی نیست.
دلیل تنش‌زدایی و تاثیر آن بر ماده، بستگی زیادی به بسپاری دارد که مورد تنش‌زدایی قرار می گیرد. هدف در بسپارهای اَریخت، کاهش تنش داخلی است. قطعاتی که در یک فرایند کنترل شده تولید می‌شوند که در آن به اهمیت آهنگ سرمایش توجه کافی می‌شود ممکن است دارای تنش های داخلی کمتر ازpsi 1000 باشد. اما قطعاتی که به سرعت سرد می‌شوند ممکن است تنش‌های داخلی را دو تا سه برابر بیشتر نشان دهند. هرچه تنش داخلی بیشتر باشد، محصول کمتر قادر به کنترل تنش های خارجی بدون بروز وادادگی است. علاوه بر این، وادادگی ها در قطعاتی که دارای مقدار تنش داخلی بیشتری هستند به احتمال زیاد از نوع شکننده می‌شوند.
حتی اگر انتظار نمی‌رود که کاربردی تحت تنش داخلی بیشتری باشد، تنش های داخلی زیاد می‌تواند حساسیت به ترک زایی ناشی از تنش محیطی (ESC) را افزایش دهد. بسپارهای اَریخت به‌ویژه اگر در معرض برخی مواد شیمیایی خاص قرار بگیرند،ESC بیشتری را نشان می‌دهند. این مواد شیمیایی ممکن است به‌عنوان حلال‌ها، نرم کننده ها، مواد شوینده، ضدزنگ‌ ها و چسب ها ظاهر شوند و تماس طولانی‌مدت بسپار اَریخت با این سیالات می‌تواند منجر به وادادگی های ESC شود. در این نوع محیط‌ها، انجام فرایند تنش‌زدایی می‌تواند تفاوت واندادن و وادادن باشد.

برگردان: دکتر فاطمه خودکار
[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره ۲۱۶ ماهنامه بسپار که در نیمه مهرماه منتشر شده است، بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.