塑料件应力开裂原因分析及检测方法简述

几乎所有塑料制品都会不同程度地存在内应力，尤其是塑料注射制品的内应力更为明显。内应

力的存在不仅使塑料制品在储存和使用过程中出现应力开裂和翘曲变形，也影响塑料制品的力

学性能、光学性能、电学性能及外观质量等。

应力开裂的必要条件是试样或零件内存在应力，并存在某种应力集中因素如缺口、表面划伤等。那么塑件应力从何而来呢？

塑胶件内应力产生的原因

依引起内应力的原因不同，可将内应力分成如下几类：

（1）取向内应力

取向内应力是塑料熔体在流动充模和保压补料过程中，大分子链沿流动方向排列定向构象被冻

结而产生的一种内应力。取向的大分子链冻结在塑料制品内也就意味着其中存在未松弛的可逆

高弹形变，所以说取向应力就是大分子链从取向构象力图过渡到无取向构象的内力。塑料制品

的取向内应力分布为从制品的表层到内层越来越小，并呈抛物线变化。

（2）冷却内应力

冷却内应力是塑料制品在熔融加工过程中因冷却定型时收缩不均匀而产的一种内应力。尤其

对厚壁塑料制品，塑料制品的外层首先冷却凝固收缩，其内层可能还是热熔体，这徉芯层就会

限制表层的收缩，导致芯层处于压应力状态，而表层处于拉应力状态。塑料制品冷却内应力的

分布为从制品的表层到内层越来越大，并也呈抛物线变化。另外，带金属嵌件的塑料制品，由

于金属与塑料的热胀系数相差较大，容易形成收缩不一均匀的内应力。

（3）环境应力

环境应力开裂是聚烯烃类塑料的特有现象，它是指当制品存在应力时，与某些活性介质接触，

会出现脆性裂纹，最终可能导致制品破坏。这些活性物质可以是洗涤剂、皂类、水、油、酸、碱、盐及对材料并无显著溶胀作用的有机溶剂。原料混有其它杂质或掺杂不适当的或过量的溶

剂或其它添加剂时，在某些应力集的位置就会导致裂纹。

有些塑料如ABS等，在受潮状况下加热会与水汽发生催化裂化反应，使制件发生大的应变从而

开裂。

（4）其它

对于结晶塑料制品而言，其制品部各部位的结晶结构和结晶度不同也会产生内应力。另外还

有构型内应，力及脱模内应力等，只是其内应力听占比重都很小。

PC/ABS内应力开裂微观分析

分子链刚性越大，熔体粘度越高，聚合物分子链活动性差，因而对于发生的可逆高弹形变恢复

性差，易产生残余内应力。例如一些分子链中含有苯环的聚合物，如PC、PPO、PPS

等，其相应制品的内应力偏大。

PC材料容易内应力开裂是它本身分子结构决定，那就是聚碳酸酯分子结构中有苯环，所以取向

比较困难。在成型后，被取向的链节有恢复自然状态的趋势，但是由于分子链节已被冻结和分

子链之间作用力，从而可能造成制品存在应力，这就是大家常说的应力开裂现象。尤其是回收

的PC，由于回收PC的相对分子质量下降，相对分子质量分布变宽，少量存在的水分、颜料、

杂质、溶剂等极易引发开裂现象。

几种常见聚合物的内应力大小顺序: PPO>PSF>PC>ABS>PA6>PP>HDPE

塑料内应力的降低与分散

（1）前期原料的选择

a）选取分子量大、分子量分布窄的树脂

聚合物分子量越大，大分子链间作用力和缠结程度增加，其制品抗应力开裂能力较强；聚合物

分子量分布越宽，其中低分子量成分越大，容易首先形成微观撕裂，造成应力集中，便制品开裂。

b）选取杂质含量低的树脂

聚合物内的杂质即是应力的集中体，又会降低塑料的原有强度，应将杂质含量减少到最低程度。c）共混改性

易出现应力开裂的树脂与适宜的其它树脂共混，可降低内应力的存在程度。例如，在PC中混入适量PS，PS呈近似珠粒状分散于PC连续相中，可使内应力沿球面分散缓解并阻止裂纹扩展，从而达到降低内应力的目的。再如，在PC中混入适量PE , PE球粒外沿可形成封闭的空化区，也可适当降低内应力。

d）增强改性

用增强纤维进行增强改性，可以降低制品的内应力，这是因为纤维缠结了很多大分子链，

从而提高应力开裂能力。例如，30%GFPC的耐应力开裂能力比纯PC提高6倍之多。

e）成核改性

在结晶性塑料中加入适宜的成核剂，可以在其制品中形成许多小的球晶，使内应力降低并得到

分散。

（2）成型加工条件的控制

在塑料制品的成型过程中，凡是能减小制品中聚合物分子取向的成型因素都能够降低取向应力；凡是能使制品中聚合物均匀冷却的工艺条件都能降低冷却内应力；凡有助于塑料制品脱模的加

工方法都有利于降低脱模内应力。

对内应力影响较大的加工条件主要有如下几种：

①料筒温度

较高的料筒温度有利于取向应力的降低，这是因为在较高的料筒温度，熔体塑化均匀，粘度下降，流动性增加，在熔体充满型腔过程中，分子取向作用小，因而取向应力较小。而在较低料

筒温度下，熔体粘度较高，充模过程中分子取向较多，冷却定型后残余内应力则较大。但是，

料筒温度太高也不好，太高容易造成冷却不充分，脱模时易造成变形，虽然取向应力减小，但

冷却应力和脱模应力反而增大。

②模具温度

模具温度的高低对取向内应力和冷却内应力的影响都很大。一方面，模具温度过低，会造成冷

却加快，易使冷却不均匀而引起收缩上的较大差异，从而增大冷却内应力；另一方面，模具温

度过低，熔体进入模其后，温度下降加快，熔体粘度增加迅速，造成在高粘度下充模，形成取

向应力的程度明显加大。

③注射压力

注射压力高，熔体充模过程中所受剪切作用力大，产生取向应力的机会也较大。因此，为了降

低取向应力和消除脱模应力，应适当降低注射压力。

④保压压力

保压压力对塑料制品内应力的影响大于注射压力的影响。在保压阶段，随着熔体温度的降低，

熔体粘度迅速增加，此时若施以高压，必然导致分子链的强迫取向，从而形成更大的取向应力。

⑤注射速度

注射速度越快，越容易造成分子链的取向程度增加，从而引起更大的取向应力。但注射速度过低，塑料熔体进入模腔后，可能先后分层而形成熔化痕，产生应力集中线，易产生应力开裂。

所以注射速度以适中为宜。最好采用变速注射，在速度逐渐减小下结束充模。

⑥保压时间

保压时间越长，会增大塑料熔体的剪切作用，从而产生更大的弹性形变，冻结更多的取向应力。所以，取向应力随保压时间延长和补料量增加而显著增大。

⑦开模残余压力

应适当调整注射压力和保压时间，使开模时模内的残余压力接近于大气压力，从而避免产生更

大的脱模内应力。

（3）塑料制品的热处理

塑料制品的热处理是指将成型制品在一定温度下停留一段时间而消除内应力的方法。热处理是

消除塑料制品内取向应力的最好方法。

对于高聚物分子链的刚性较大、玻璃化温度较高的注塑件；对壁厚较大和带金属嵌件的制件；

对使用温度范围较宽和尺寸精度要求较高的制件；时内应力较大而又不易自消的制件以及经过

机械加工的制件都必须进行热处理。

常采用的热处理温度高于制件使用温度10~20℃或低于热变形温度5~10℃。一般厚度的制件，

热处理1~2小时即可。提高热处理温度和延长热处理时间具有相似的效果，但温度的效果更明

显些。热处理方法是将制件放入水、甘油、矿物油、乙二醇和液体石蜡等液体介质中，或放入

空气循环烘箱中加热到指定温度，并在该温度下停留一定时间，然后缓慢冷却到室温。实验表明，脱模后的制件立即进行热处理，对降低内应力、改善制件性能的效果更明显。此外，提高

模具温度，延长制件在模内冷却时间，脱模后进行保温处理都有类似热处理的作用。

尽管热处理是降低制件内应力的有效办法之一，但热处理通常只能将内应力降低到制件使用条

件允许的范围，很难完全消除内应力。

（4）塑料制品的设计

①塑料制品的形状和尺寸

为了有效地分散内应力，应遵循这样的原则：制品外形应尽可能保持连续性，避免锐角、直角、缺口及突然扩大或缩小。对于塑料制品的边缘处应设计成圆角，其中内圆角半径应大于相邻两

壁中薄者厚度的70%以上；外圆角半径则根据制品形状而确定。对于壁厚相差较大的部位，因

冷却速度不同，易产生冷却内应力及取向内应力。因此，应设计成壁厚尽可能均匀的制件，如

必须壁厚不均匀，则要进行壁厚差异的渐变过渡。

②合理设计金属嵌件

塑料与金属的热膨胀系数相差5~10倍，因而带金属嵌件的塑料制品在冷却时，两者形成的收缩

程度不同，因塑料的收缩比较大而紧紧抱住金属嵌件，在嵌件周围的塑料内层受压应力，而外

层受拉应力作用，产生应力集中现象。在具体设汁嵌件时，应注意如下几点，以帮助减小或消

除内应力。

a.尽可能选择塑料件作为嵌件。

b.尽可能选择与塑料热膨胀系数相差小的金属材料做嵌件材料，如铝、铝合金及铜等。

c.在金属嵌件上涂覆一层橡胶或聚氨酯弹性缓冲层，并保证成型时涂覆层不熔化，可降低两者收缩差。

d.对金属嵌件进行表面脱脂化处理，可以防止油脂加速制品的应力开裂。

e.金属嵌件进行适当的预热处理。

f.金属嵌件周围塑料的厚度要充足。例如，嵌件外径为D，嵌件周围塑料厚度为h，则对铝嵌件

塑料厚度h≥0.8D；对于铜嵌件，塑料厚度h≥0.9 D。

g.金属嵌件应设计成圆滑形状，最好带精致的滚花纹。

③塑料制品上孔的设计

塑料制品上孔的形状、孔数及孔的位置都会对内应力集中程度产生很大的影响。为避免应力开裂，切忌在塑料制品上开设棱形、矩形、方形或多边形孔。应尽可能开设圆形孔，其中椭圆形

孔的效果最好，并应使椭圆形孔的长轴平行于外力作用方向。如开设圆孔，可增开等直径的工

艺圆孔，并使相邻两圆孔的中心连接线平行于外力作用方向，这样可以取得与椭圆孔相似的效果；还有一种方法，即在圆孔周围开设对称的槽孔，以分散内应力。

（5）塑料模具的设计

在设计塑料模具时，浇注系统和冷却系统对塑料制品的内应力影响较大，在具体设计时应注意

如下几点。

①浇口尺寸

过大的浇口将需要较长的保压补料时间，在降温过程中的补料流动必定会冻结更多的取向应力，尤其是在补填冷料时，将给浇口附近造成很大的内应力。适当缩小浇口尺寸，可缩短保压补料

时间，降低浇口凝封时模内压力，从而降低取向应力。但过小的浇口将导致充模时间延长，造

成制品缺料。

④浇口的位置

浇口的位置决定厂塑料熔体在模腔内的流动情况、流动距离和流动方向。当浇口设在制品壁厚

最大部位时，可适当降低注射压力、保压压力及保压时间，有利于降低取向应力。当浇口设在

薄壁部位时，宜适当增加浇口处的壁厚，以降低浇口附近的取向应力。熔体在模腔内流动距离

越长，产生取向应力的几率越大。为此，对于壁厚、长流程且面积较大的塑料件，应适当分布

多个浇口，能有效地降低取向应力，防止翘曲变形。

另外，由于浇口附近为内应力多发地带，可在浇口附近设汁成护耳式浇日，使内应力产生在护

耳中，脱模后切除内应力较大的护耳，可降低塑料制品内的内应力。

⑤流道的设计

设计短而粗的流道，可减小熔体的压力损失和温度降，相应降低注射压力和冷却速度，从而降

低取向应力和冷却压力。

⑥冷却系统的设计

冷却水道的分布要合理，使浇口附近、远离浇口区、壁厚处、壁薄处都得到均匀且缓慢的冷却，从而降低内应力，

⑦顶出系统的设计

要设计适当的脱模锥度，较高的型芯光洁度和较大面积的顶出部位，以防止强行脱模产生脱模

应力。

PC/ABS内应力开裂测试方法（醋酸浸泡法）

在室温下用冰醋酸或四氯化碳溶剂浸泡未经退火处理的带螺丝部件的注塑制品，从放入溶剂中

到出现裂纹的时间，记为应力开裂时间。内应力开裂测试方法举例：

将做好带有螺丝槽或柱的PC制品完全浸泡于25OC的冰醋酸中３0S, 取出后晾干后检查表面，仔细检查外观，如有细小致密的裂纹，说明此处有内应力存在，裂纹越多，内应力越大。

附1：PC注塑工艺要点

1.PC水极其敏感，所以注塑前必须充分干燥,使其含水量降低到0.02%以下.PC一般干燥条件:100~120℃,时间至少4小时以。

2.PC对温度也很敏感,熔体粘度随温度升高而明显下降，料筒温度:250~320℃.(最好不要超过350℃),适当提高温度料筒温度对PC塑化有好处.

3.模温控制:85~120℃,模温高以减少模温及PC料温的差异，可以降低制件的内应力.

4.流动性差,需用高压注射,但需顾及胶件残留大的内应力（可能导致开裂）,注射速度:壁厚取中速,壁薄取高速.

5.必要时内应力退火,烘炉温度125~135℃,时间2小时,自然冷却到常温.

6.PC注塑，模具要求较高:

1)设计尽可能粗而短,弯曲位少的流道,用圆形截面分流道及流道研磨抛光等为使降低熔料的流动阻力.

2)注射浇口可采用任何形式的浇口,但入水位直径不小于1.5mm.

7. PC注塑后处理: 用PE料过机

附2：高分子材料常用测试项目

在衡量塑料等高分子材料的性能方面，通常进行的测试项目有：

齿轮断裂原因分析

齿轮轴断齿原因分析概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。为了弄清楚产生断裂的原因， 1、化学成份分析 C Si Mn S P Cr Mo Al 大0.39 0.31 0.52 0.002 0.06 1.5 0.17 0.85 小0.15 0.25 0.55 0.016 0.013 0.75 0.15 从成份上看，大有材料为38CrMoAl，小的材料为20CrMnMo 2、宏观形貌大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。（如图示）

3、金相组织分析（1）大的金相组织 100X 40X 0.30m m

200X 齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm，渗层组织不均匀，渗层硬度801HV1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。 200X 断裂处的显微组织形貌 200X 中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。

(2)小的金相组织 200X 40X 渗层深1.5mm 齿轮渗碳层厚1.5mm，有效硬化层厚0.8mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。 200X 表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，

往里为马氏体组织。500X 中心组织：低碳板条马氏体组织。 4、原因分析（1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。（2）从金相组织上分析大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。小的渗碳淬火后心部组织为粗大（？）的板条马氏体组织，综合性能比较好，（为热处理过程中温度失控？），渗碳后表面的碳含量很高，在淬火过程中由于应力过大（是有可能）产生裂纹或微裂纹。出现在粗针马氏体针叶上，与马氏体的惯析面成一定的角度，且相互平行。这种淬火后出现的小裂纹在没有及时回火的情况下，就没法弥补，使疲劳强度和使用寿命降低。表面的这些微小的细裂纹的缺陷的存在致使齿轮在使用的过程中受到拉应力的作用而导致断裂。 5、结论大：预处理组织不合格导致后序的氮化处理过程中组织应力的作用而产生的裂纹是崩齿的主要原因。

常见的塑料检测标准和方法

常见的塑料检测标准和方法检测产品/类别检测项目/参数检测标准(方法)名称及编号(含年号)序号名称塑料1 光源暴露试验方法通则塑料实验室光源暴露试验方法第1部分:通则ISO 4892-1:1999 2 氙弧灯光老化汽车外饰材料的氙弧灯加速暴露试验SAE J2527:2004 汽车内饰材料的氙弧灯加速暴露试验SAE J2412:2004 塑料实验室光源暴露试验方法第2部分:氙弧灯ISO 4892-2:2006 /Amd 1:2009 室内用塑料氙弧光暴露试验方法ASTM D4459-06 非金属材料氙弧灯老化的仪器操作方法ASTM G155-05a 塑料暴露试验用有水或无水氙弧型曝光装置的操作ASTM D2565-99(2008) 3 荧光紫外灯老化塑料实验室光源暴露试验方法第3部分:荧光紫外灯ISO 4892-3:2006 汽车外饰材料UV快速老化测试SAE J2020:2003 塑料紫外光暴露试验方法ASTM D4329-05 非金属材料UV老化的仪器操作方法ASTM G154-06 4 碳弧灯老化塑料实验室光源暴露试验方法第4部分:开放式碳弧灯 ISO 4892-4:2004/ CORR 1:2005 塑料实验室光源曝露试验方法第4部分:开放式碳弧灯 GB/T16422.4-1996 5 荧光紫外灯老化机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法荧光紫外灯GB/T14522-2008 6 热老化无负荷塑料制品的热老化 ASTM D3045-92(2010) 塑料热老化试验方法GB/T7141-2008 7 湿热老化塑料暴露于湿热、水溅和盐雾效应的测定ISO4611:2008 塑料暴露于湿热、水喷雾和盐雾中影响的测定GB/T12000-2003 塑料8 拉伸性能塑料拉伸性能的测定第1部分:总则GB/T1040.1-2006

薄膜应力测试方法

薄膜的残余应力测试一、薄膜应力分析图一、薄膜应变状态与应力薄膜沉积在基体以后，薄膜处于应变状态，若以薄膜应力造成基体弯曲形变的方向来区分，可将应力分为拉应力(tensile stress)和压应力 (compressive stress)，如图一所示。拉应力是当膜受力向外伸张，基板向内压缩、膜表面下凹，薄膜因为有拉应力的作用，薄膜本身产生收缩的趋势，如果膜层的拉应力超过薄膜的弹性限度，则薄膜就会破裂甚至剥离基体而翘起。压应力则呈相反的状况，膜表面产生外凸的现象，在压应力的作用下，薄膜有向表面扩张的趋势。如果压应力到极限时，则会使薄膜向基板内侧卷曲，导致膜层起泡。数学上表示方法为拉应力—正号、亚应力—负号。造成薄膜应力的主要来源有外应力 (external stress)、热应力 (thermal stress) 及內应力 (intrinsic stress)，其中，外应力是由外力作用施加于薄膜所引起的。热应力是因为基体与膜的热膨胀系数相差太大而引起，此情形发生于制备薄膜時基板的温度，冷卻至室温取出而产生。內应力则是薄膜本身与基体材料的特性引起的，主要取决于薄膜的微观结构和分子沉积缺陷等因素，所以薄膜彼此的界面及薄膜与基体边界之相互作用就相當重要，這完全控制于制备的参数与技术上，此为应力的主要成因。二、薄膜应力测量方法

测量薄膜内应力的方法大致可分为机械法、干涉法和衍射法三大类。前两者为测量基体受应力作用后弯曲的程度，称为曲率法；后者为测量薄膜晶格常数的畸变。（一）曲率法假设薄膜应力均匀，即可以测量薄膜蒸镀前后基体弯曲量的差值，求得实际薄膜应力的估计值，其中膜应力与基体上测量位置的半径平方值、膜厚及泊松比(Poisson's ratio) 成反比；与基体杨氏模量 (Es，Young's modulus)、基体厚度的平方及蒸鍍前后基体曲率（1/R）的相对差值成正比。利用这些可测量得到的数值，可以求得薄膜残余应力的值。 1、悬臂梁法薄膜沉积在基体上，基体受到薄膜应力的作用发生弯曲。当薄膜的应力为拉应力时，基体表面成为凹面，若为压应力，基板的表面变为凸面。于是可以将一基体的一端固定，另一端悬空，形成机械式悬臂梁，如图二所示。测量原理为将激光照在自由端上的一点，并在沉积薄膜后再以相同方法测量一次，得到反射光的偏移量，进而求得薄膜的残余应力。图二、悬臂梁法示意图 2、牛顿环法本法是利用基体在镀膜后，薄膜产生的弯曲面与一参考平面，产生干涉条纹的牛顿环，利用测量到的牛顿环间距与条纹数，推算基体的曲率半径R，其中R 与牛顿环直径之平方差成正比，并与波长的4倍、牛頓环条纹数的差成反比，將所求得的R帶入牛顿环应力公式，可求出残余应力值 (如图三)。

钻孔崩落应力测量方法简介

钻孔崩落应力测量方法简介一．孔壁崩落的力学机制根据弹性理论，在单项水平应力σ作用下的一个无限大矩形平板中,其内部为一均匀应力场。这时的应力分布状态为: 式中，θ由σ方向逆时针量取，σ r 、σ θ 和τ rθ 分别为径向，切向和剪切应力。当在矩形板中心钻了一个半径为α的圆孔后，势必扰动原来的应力场，寻致应力的重新分布。这时，在圆孔附近的应力分布由基尔希方程给出：而当γ=α时，也就是说，孔壁上的应力分布为: 由方程(3)可以看出,当时,即在与σ垂直的孔径的两个端点上,切向应力σ θ 有最大值3σ，当θ＝0和π时，即在平行于σ的孔径的两个端点上，切向应力仅有极小值为-σ。由上述可见，应力的集中，仅仅是在与σ正交的直径的孔壁上，切向应力取得最大值。而随着径向的延伸(即r逐渐增大)，在与σ垂直的方向(即)上，切向应力变化为：

显然，切向应力σ θ 随着径向的延伸而迅速减小。当半径(r)等于几个钻孔半径时，切向应力就近似地等于施加应力(σ)。如当r＝1.3α时，σ θ ＝1.82lσ，而当r＝4α时，σ θ 就仅为1.0372σ。地壳中的岩石，一般都是处在各向不等载荷的压应力作用下。对于一个沿直铅孔来说，它的横载面往往都是处于两项水平主应力σ 1 和σ 2 (σ 1 >σ 2 )的压缩之下。根据叠加原理，这时孔壁上(即r＝α处)的应力分布状态为：由上式可见，当时，即在与最小水平主应力平行的钻孔直径的两个端点(M和N)，切向应力σ θ 达到最大值(σ θ ＝3σ 1 -σ 2 )；而当θ＝0和π时，即在与最大水平主应力平行的直径的两个端点(P和Q)，切向应力σ θ 达到最小值(σ θ ＝3σ 2 -σ 1 图2)。根据脆性破裂理论，当作用在M和N点处的切向应力，达到或超过该点处的破裂强度时，就会使孔壁岩石崩落，形成崩落椭圆孔段，其长轴方向与最小水平主应力方向平行。二．钻孔崩落椭圆的形成条件在不同地质时期形成的各种岩石，都具有一定的强度，因而在地壳应力场的作用下，能够发生弹性变形，并可以在孔壁附近引起应力集中。钻孔崩落椭圆的形成，必须满足一定的地应力场条件，即最大水平主应力与最小水平主应力不相等。如果钻孔处于各项均匀的地应力场中(即σ 1 =σ 2 )，这时沿钻孔圆周的切向应力σ θ ≈2σ 1 ，假定岩石也是各项均匀的话，则不会产生优势方向的孔壁崩落现象。大量的地壳应力测量资料表明，在地壳中各项应力都存在着明显差异，而且两项水平主应力值及其差值(σ 1 -σ 2 )，大都是随深度呈线性增加的。因此，一般来说，形成钻孔孔壁崩落的地应力场条件是普遍存在的。

塑料应力测试方法及判定标准

塑料应力测试方法及判定标准 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

三：常用塑料： 1. PA、PVC、PMMA、PC、POM、PE、PP、ABS、PS、EVA以及一些混合物。 2. 常用塑料特征、性能： 2．（尼龙）：8026上盖、532支撑体、049D内芯等。 ①原色为乳白、微褐，燃烧缓慢，离火后慢熄，火焰呈上黄下蓝，熔融滴落，起泡，有特殊的羊皮或指甲烧焦气味。 ②较好的物理、机械性能， ③应力测试：正丙烷、乙无开裂、裂纹。 2．：聚氯乙烯 ①原色为无色透明，难燃离火即灭，火焰上黄下绿，白烟，燃烧变软有刺激性酸味。紫外线下，使PVC产生浅蓝、紫白的莹光。软的PVC发蓝或蓝白的荧光。②根据增剂的不同分为硬质和软质，硬质PVC采用分子量小的树脂，不含5%的曾剂，机械强度好，耐腐蚀、耐阳光、耐燃烧，软质PVC采用分子量较大的树脂，加入30%-70%增剂制成柔韧性好，抗化学药品性强。 2．：有机玻璃、压克力①原色为无色透明、易燃、离火后继续燃烧，火焰上黄下浅蓝，熔融滴落，加热到 120°C可自由弯曲，不自浊，冒出特有的压克力臭，易熔于丙酮、苯。②高透明性耐光折射率高，用丙酮、氯仿等溶剂自体粘结，制品成型收缩率，料粒的吸湿性可导致制品起泡。③应力测试：乙醇或异丙醇，十秒无开裂、裂痕。 2．：聚甲醛 ①原色为浅黄或白色，慢燃，离火后继续燃烧，火焰上黄下蓝，熔融滴落，强烈鱼腥臭。 ②较强机械性能，缺点不耐酸，强碱和不耐日光紫外线的辐射，长期在大气中暴晒会老化，粘合性差。 ③应力测试：12-18%盐酸溶液浸泡2H，无变形、裂纹。 2．：聚乙烯①原色为半透明——腊色，易燃，火焰上黄下蓝，边熔边滴落，有石腊气味，常温下不熔于溶剂，加热时可溶于丙酮、苯、甲醛。②根据加工方法，可分为高密度PE和低密度PE 高密度PE为半透明腊状固体，质地坚韧，不透水性，耐磨性，抗化学药品性较好。缺点：受热后因应力消失而发生尺寸减少，柔韧性、耐剧冷热差。低密度PE为无色无味无毒的固体，低温仍能保持柔曲特性，抗水性，化学稳定性较强。③应力测试：硬脂酸钠或肥皂水，无变形、裂纹、断裂。 2．：丙烯腈、丁乙烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物①原色为乳白或白色，不透明，燃烧缓慢，离火后继续燃烧，火焰呈黄色，黑烟，软化烧焦，溶于丙酮、苯、甲苯。②丙烯腈具有拉伸强度、热稳定性、化学稳定性，丁二烯具有韧性、抗冲击能力以及低温性能，苯乙烯具有良好的光泽性、刚性和加工性；调节三者之间比例，可调节高冲击型、中冲击型、通用型、特殊耐热型ABS。缺点：耐热性不够高，易老化，不耐燃不透明。③应力测试：95%以上醋酸浸泡30秒，无变形、裂纹、断裂。 2．：聚丙烯①原色为半透明腊色，易燃，离火燃烧，火焰上黄下蓝，有少量黑烟，熔融滴落，发出石油气味。②密度cm3，是密度最小的塑料之一，熔点

齿轮断裂原因分析

概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。为了弄清楚产生断裂的原因， 1、化学成份分析从成份上看，大有材料为38 Cr Mo Al ，小的材料为20 Cr MnMo 2、宏观形貌大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。（如图示） 3、金相组织分析（1）大的金相组织 100X 40X 200X 齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm ，渗层硬度801HV 1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。 200X 断裂处的显微组织形貌

200X 中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。 (2)小的金相组织 200X 40X 齿轮渗碳层厚1.5 mm，有效硬化层厚0.8 mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。 200X 表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，往里为马氏体组织。500X 中心组织：低碳板条马氏体组织。 4、原因分析（1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。（2）从金相组织上分析大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。

薄膜应力测试方法

薄膜的残余应力一、薄膜应力分析图一、薄膜应变状态与应力薄膜沉积在基体以后，薄膜处于应变状态，若以薄膜应力造成基体弯曲形变的方向来区分，可将应力分为拉应力(tensile stress)和压应力 (compressive stress)，如图一所示。拉应力是当膜受力向外伸张，基板向内压缩、膜表面下凹，薄膜因为有拉应力的作用，薄膜本身产生收缩的趋势，如果膜层的拉应力超过薄膜的弹性限度，则薄膜就会破裂甚至剥离基体而翘起。压应力则呈相反的状况，膜表面产生外凸的现象，在压应力的作用下，薄膜有向表面扩张的趋势。如果压应力到极限时，则会使薄膜向基板内侧卷曲，导致膜层起泡。数学上表示方法为拉应力—正号、亚应力—负号。造成薄膜应力的主要来源有外应力 (external stress)、热应力 (thermal stress) 及內应力 (intrinsic stress)，其中，外应力是由外力作用施加于薄膜所引起的。热应力是因为基体与膜的热膨胀系数相差太大而引起，此情形发生于制备薄膜時基板的温度，冷卻至室温取出而产生。內应力则是薄膜本身与基体材料的特性引起的，主要取决于薄膜的微观结构和分子沉积缺陷等因素，所以薄膜彼此的界面及薄膜与基体边界之相互作用就相當重要，這完全控制于制备的参数与技术上，此为应力的主要成因。二、薄膜应力测量方法

表面残余应力测试方法

表面残余应力测试方法由于X射线的穿透深度极浅，对于钛合金仅为5μm，所以X射线法是一种二维平面残余应力测试方法。现在暂定选择钛靶，它与钛合金的晶面匹配较好。（110）晶面一、试样的表面处理 X射线法测定的是试件的表面应力，所以试件的表面状况对测量结果也有很大的影响。试件表面不应有油污、氧化皮或锈蚀等；测试点附近不应被碰、擦、刮伤等。（1）一般可以使用有机溶剂（汽油）洗去表面的油泥和脏污。（2）去除氧化皮可以使用稀盐酸等化学试剂（根据试样选择合适浓度，如Q235钢用10％的硝酸酒精溶液浸蚀5min）。（3）然后依据测试目的和测试点表面实际情况，正确进行下一步的表面处理。如果测量的是切削、磨削、喷丸、光整、化铣、激光冲击等工艺之后的表面应力，以及其它表面处理后引起的表面残余应力，则绝不应破坏原有表面不能进行任何处理，因上述处理会引起应力分布的变化，达不到测量的目的。必须小心保护待测试样的原始表面，也不能进行任何磕碰、加工、电化学或化学腐蚀等影响表面应力的操作。对于粗糙的表面层，因凸出部分释放应力，影响应力的准确测量，故对表面粗糙的试样，应用砂纸磨平，再用电解抛光去除加工层，然后才能测定。（5）若被测件的表面过于粗糙，将使测得的应力值偏低。为了提高试件的表面光洁度，又不产生附加产力，比较好的办法是电解抛光法。该法还可用于去除表面加工层或进行试件表层剥除。（6）若单纯为了进行表层剥除，亦可以用更为简单的化学腐蚀法，较好的腐蚀剂是浓度为40％的(90％H202+10％HF)的水溶液。但化学腐蚀后的表面光洁度不如电解抛光。为此可在每次腐蚀前用金相砂纸打磨试件表面，但必须注意打磨的影响层在以后的腐蚀过程中应全部除去。二、确定测量材料的物相，选定衍射晶面。被测量的衍射线的选择从所研究的材料的衍射线谱中选择哪一条(hkl)面干涉线以及相应地使用什么波长的X射线是应力测定时首先要决定的。当然事先要知道现有仪器提供的前提条件：一是仪器配置了哪几种靶材的x射线管，它决定了有哪几个波长的辐射可以选用；二是测角仪的2θ范围。一般选用尽可能高的衍射角，使得⊿θ的增大可以准确测得。在一定的应力状态下具有一定数值的晶格应变εφ,ψ对布拉格角θ0值越大的线条造成的衍射线角位移d(2θ)φ.ψ必也越大，因此测量的准确度越高。同时，在调整衍射仪时不可避免的机械调节误差对高角线条的角位置2θ的影响相对地也比较小。正因为如此X射线应力测定通常在2θ>90°的背反射区进行，并尽量选择多重性因子较高的衔射线。举例来说，对铁基材料常选用Cr靶的Ka线，α—Fe的(211)晶面的衍射线。若已知X射线管阳极材料和Ka线波长，利用布拉格方程可计算出各条衍射线的2θ值，从中选择出高角线条。可以从《材料中残余应力的X射线衍射分析和作用》的附录中查得常用重要的金属材料和部分陶瓷材料在Cu，Co，Fe，Cr四种Kal线照射下的高角度衍射线。由于非立方晶系材料受波长较短的X射线照射时出现较多的衍射线，因此最好选择那些弧立的、不与其它线条有叠合的高角衍射线作为测量对象。

残余应力检测方法概述

第1 页共 2页残余应力检测方法概述目前国际上普遍使用的残余应力检测方法种类十分繁多，为便于分类，人们往往根据测试过程中被测样品的破坏与否将测试方法分为：应力松弛法（样品将被破坏）和无损检测法（样品不被破坏）两类。以下我们简单归纳了现阶段较为常用的一些残余应力检测方法。一、常见的残余应力检测方法： 1. 应力松弛法 (1) 盲孔法该方法最早由Mather 于1934年提出，其基本原理就是通过孔附近的应变变化，用弹性力学来分析小孔位置的应力，孔的位置和尺寸会影响最终的应力数值。由于这类设备操作起来非常简单，近年来被广泛使用。 (2) 切条法 Ralakoutsky 在1888年提出了采用该方法测量材料的残余应力。在使用这种方法时需要沿特定方向将试件切出一条，然后通过测量试件切割位置的应变来计算残余应力。 (3) 剥层法该方法是通过物理或化学的方法去除试件的一层并测量其去除后的曲率，根据测定的试件表面曲率变化就能计算出残余应力。该方法常用于形状简单的试件，且测试过程快捷。 2. 无损检测方法 (1) X 射线衍射法 X 射线方法是根据测量试件的晶体面间距变化来确定试件的应变，进而通过弹性力学方程推导计算得到残余应力，目前最被广泛使用的是Machearauch 于1961提出的sin2ψ方法。日本最早研制成功了基于该方法的X 射线残余应力分析仪，为该方法的推广做出了巨大的贡献。 (2) 中子衍射法。中子衍射方法的原理和X 射线方法本质上是一样的，都是根据材料的晶体面间距变化来求得应变，并根据弹性力学方程计算残余应力。但中子散射能量更高，可以穿透的深度更大，当然中子衍射的成本也是最昂贵的。 (3) 超声波法。该方法的物理和实验依据是S.Oka 于1940年发现的声双折射现象，通过测定声折射所导致的声速和频谱变化反推出作用在试件上的应力。试件的晶体颗粒及取向会影响数据的准确度，尽管超声波方法也属无损检测方法，但其仍需进一步完善。二、最新的残余应力检测方法 cos α方法早在1978年就由S.Taira 等人提出，但真正应用于残余应力测试设备中还是近几年的事情。日本Pulstec 公司于2012年研制出了世界上首款基于cos α方法的X 射线残余应力分析仪，图1是设备图片（型号：μ-x360n ）。

钢丝断裂原因分析

一、夹杂物引起断裂线材中非金属夹杂物的存在，破坏了组织的连续性，起到了一个显微裂纹的作用。当受到外力作用时，在夹杂物的顶端首先产生附加的应力集中。尤其在原奥氏体晶粒交界处出现的大块状、条状或片状碳化物，这些异常碳化物在材料冷变形时，严重地阻塞了位错的移动，致使该处产生应力集中。当应力集中达到一定大小时便会使碳化物开裂，或在碳化物与基体交界处产生裂纹。当裂纹达到失稳状态尺寸，地瞬时产生断裂。非金属夹杂物的多少是衡量帘线钢质量高低的一个重要因素。在用SEM对断口进行分析的过程中，经常发现非金属夹杂物。在典型的杯锥状断口上有时候就能发现夹杂物，SEM表明大多为三氧化二铝夹杂或其它高熔点脆性夹杂物。其避免主要是通过精炼，使夹杂物变为塑性低熔点夹杂物。脆性夹杂物是引起钢丝断裂的重要原因之一，而夹杂物引起断裂分为以下几种形势： 1、夹杂物与钢基体之间界面脱开拉伸过程中，在夹杂物周围的局部加剧了应力集中；裂纹优先在与拉应力垂直的夹杂物与基体的界面产生并沿着夹杂物与钢基体界面扩展，致使夹杂物与基体界面脱开。 2、夹杂物本身开裂

由于脆性较矮杂物本身具有缺陷，在拉伸过程中，在缺陷处产生严重的应力集中，由于局部应力升高而导致夹杂物本身开裂。; 3、混合开裂钢中非金属夹杂物的形状、分布是没有规律的，因此夹杂物在钢中引起裂纹也是随机性的，取决于夹杂物的性质、尺寸、形状及分布，对于同类型的夹杂物，由于形状、分布和受力方向不同，往往产生断裂的情况也不尽相同，有时两种断裂方式同时存在，有时两种断裂方式交替进行。4、沿两种不同类型夹杂物的相界开裂钢中经常出现几种夹杂物相共生在一起的复合夹杂物，由于各类夹杂物之间的力学性能和物理性质不同，相界结合力较弱，在拉应力作用下容易从相界开裂。二、偏析引起的钢丝断裂在一定程度上，中心偏析对钢丝拉断的危害必脆性夹杂物。因为偏析在更大程度上影响了钢丝的延伸性，从而使塑性变形不能在存在偏析的地方产生。在钢丝最初的拉拔过程中偏析导致小的裂纹的出现，等进入了最终拉拔时就导致了人字形断口(chevroncracks) 在连铸过程中减少中心偏析的途径有以下几个： 1、中心偏析随着中包过热度的降低而降低，因此中包的钢液温度应该尽可能的低；

pc塑胶材料内应力测试方法精编版

p c塑胶材料内应力测试方法公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

P C塑胶材料内应力测试方法表二塑料电水壶使用一段时间后，水尺（PC料）容易漏水，是因为PC塑胶材料的内应力不够，那又怎样检测呢下面我来介绍一个检测方法： 1、测试辅料：正丙醇、乙酸乙酯/甲醇（比例为1:3）、甲苯/正丙醇（比例为 1:10）、甲苯/ 正丙醇（比例是 1:3）、碳酸丙烯、测试夹具(或者负载)。 2、测试过程： 2.1 测试夹具的选择：

2.2 测试试剂的选择： 2.2.2 如果PC料在使用过程中不能承受机械负载，测试试剂由正丙醇或者乙酸乙酯和甲醇以1:3的比例调制而成. 2.2.3 如果PC料在使用过程中能承受机械负载，测试液必须为1:10比例的TnP (即甲苯和正丙醇混合液).如果外荷载更大或者在临界情况下,测试液可改为1:3比例的TnP,甚至可用碳酸丙烯替代. 2.2.4 如内应力较小的情况下，可用乙酸乙酯/甲醇代替TnP测试液.比如，将乙酸乙酯/甲醇的混合比例调为1：2.5, 因为此试剂可让PC材料达到7兆帕的反应力值. 2.2.5 如果没有特殊的要求可根据“图表二”的内应力要求选择合适的试剂，试剂量要求能将测试样品完全沉浸在试剂中。 2.3 测试时间： 2.3.1 因为PC材料在注塑模表面形成一层液体薄膜.此液体薄膜不易蒸发,尤其经过更长时间的浸泡,使得产生裂纹更难被察觉.所以PC材料在碳酸丙烯试剂中浸泡时间不应超过一分钟.曝光时间越长,内应力值越小.但内应力更小,也会出现应力裂纹. 2.3.2 PC材料在其它的试剂沉浸的时间可以参考下表（表一）测试试剂浸泡时间（分钟）内应力值（兆帕）

断裂分析报告

M10-45H 内六角紧定螺钉断裂分析据客户反映，由本公司供应的M10-45H 紧定螺钉，安装过程中发生故障。现状：M10-45H 内六角紧定螺钉，在密封锁紧螺母安装过程中发生断裂；安装过程：在部件上指定部位使用43~48N.m 扭矩旋入紧定螺钉（作为限位螺钉使用），然后，在紧定螺钉露出端使用43~48N.m 的终拧扭矩旋入密封锁紧螺母并拧紧，防止螺钉与基体之间的间隙造成介质渗漏。一，失效件检测分析： 1，断口形貌宏观观察：断面基本与轴线垂直，颜色灰色，颗粒细小均匀；放大10倍进行观测，未见目测可见原始裂纹。 2，机械性能检测： 3，金相检测分析：沿轴线使用线切割方式制样，检测了纵向剖面的金相组织。如下图图1和图2。图1 芯部金相x500 芯部金相组织：回火马氏体+回火屈氏体图2 螺纹金相x200 螺纹部位金相：无脱碳层或渗碳层 4，化学成分分析：合金钢SCM435: 0.35%C, 0.21%Si, 0.70%Mn, 0.013%P, 0.007%S, 1.04%Cr, 0.185%Mo 符合GB3098.3对45H 级螺钉的材质要求。失效件检测分析表明，该产品机械性能和使用材料完全符合GB3098.3标准要求二，断裂原因分析：对失效件的机械性能检测、金相组织检测、化学成分检测结果表明，产品完全符合标准规范。对照标准GB/T 3098.3-2000，在标准条文内第一章，标准范围，对该产品的描述，第一段有明确：本标准规定了由碳钢或合金钢制造的、在环境温度为10-35℃条件下进行试验时，螺纹公称直径为1.6- 24m m 的紧定螺钉及类似的不受拉应力的紧固件机械性能。如下截图：

pc塑胶材料内应力测试方法

表二塑料电水壶使用一段时间后，水尺（PC料）容易漏水，是因为PC塑胶材料的内应力不够，那又怎样检测呢下面我来介绍一个检测方法： 1、测试辅料：正丙醇、乙酸乙酯/甲醇（比例为1:3）、甲苯/正丙醇（比例为 1:10）、甲苯/ 正丙醇（比例是 1:3）、碳酸丙烯、测试夹具(或者负载)。 2、测试过程：测试夹具的选择：因为TnP混合液存放时间过长,其成分会蒸发,性质会改变,从而导致测试结果不一，所以要选择一个可以存放正丙醇、乙酸乙酯/甲醇、甲苯/ 正丙醇、碳酸丙烯试剂的密封瓶，并且能保证试剂在密封瓶内循环流动。测试试剂的选择：选择测试试剂时应满足测试程度的要求,必须符合安全要求. 如果PC料在使用过程中不能承受机械负载，测试试剂由正丙醇或者乙酸乙酯和甲醇以1:3的比例调制而成. 如果PC料在使用过程中能承受机械负载，测试液必须为1:10比例的TnP(即甲苯和正丙醇混合液).如果外荷载更大或者在临界情况下,测试液可改为1:3比例的TnP,甚至可用碳酸丙烯替代. 如内应力较小的情况下，可用乙酸乙酯/甲醇代替TnP测试液.比如，将乙酸乙酯/甲醇的混合比例调为1：, 因为此试剂可让PC材料达到7兆帕的反应力值. 如果没有特殊的要求可根据“图表二”的内应力要求选择合适的试剂，试剂量要求能将测试样品完全沉浸在试剂中。测试时间：因为PC材料在注塑模表面形成一层液体薄膜.此液体薄膜不易蒸发,尤其经过更长时间的浸泡,使得产生裂纹更难被察觉.所以PC材料在碳酸丙烯试剂中浸泡时间不应超过一分钟.曝光时间越长,内应力值越小.但内应力更小,也会出现应力裂纹. PC材料在其它的试剂沉浸的时间可以参考下表（表一）测试试剂浸泡时间（分钟）内应力值（兆帕）正丙醇 1 5 >15 乙酸乙酯/甲醇, （1:3) 1 5 >15 甲苯/正丙醇, （1:10） (TnP 1:10) 1 5 >9 甲苯/ 正丙醇, （1:3） (TnP 1:3) 1 5 >4 碳酸丙烯 1 >2 材料的选择：对于有着色的PC材料或者有色材料上如果有由内应力产生的裂纹也很难觉查的到，所以测试样品要求选择透明的材料进行测试。测试样品要求保证在出模后在室温条件下放置1个小时后才能进行内应力测试。测试样品的厚度要

薄膜应力

薄膜应力通常薄膜由它所附着的基体支承着,薄膜的结构和性能受到基体材料的重要影响。因此薄膜与基体之间构成相互联系、相互作用的统一体，这种相互作用宏观上以两种力的形式表现出来：其一是表征薄膜与基体接触界面间结合强度的附着力；其二则是反映薄膜单位截面所承受的来自基体约束的作用力—薄膜应力。薄膜应力在作用方向上有张应力和压应力之分。若薄膜具有沿膜面收缩的趋势则基体对薄膜产生张应力，反之,薄膜沿膜面的膨胀趋势造成压应力[1-2]。应该指出,薄膜和基体间附着力的存在是薄膜应力产生的前提条件,薄膜应力的存在对附着力又有重要影响[3]。图1薄膜中压应力与张应力的示意图[4] 1薄膜应力的产生及分类: 薄膜中的应力受多方面因素的影响,其中薄膜沉积工艺、热处理工艺以及材料本身的机械特性是主要影响因素。按照应力的产生根源将薄膜内的应力分为热应力和本征应力,通常所说的残余应力就是这两种应力的综合作用,是一种宏观应力[4]。本征应力又称内应力,是在薄膜沉积生长环境中产生的(如温度、压力、气流速率等),它的成因比较复杂,目前还没有系统的理论对此进行解释,如晶格失配、杂质介入、晶格重构、相变等均会产生内应力[5]。本征应力又可分为界面应力和生长应力。界面应力来源于薄膜与基体在接触界面处的晶格错配或很高的缺陷密度，而生长应力则与薄膜生长过程中各种结构缺陷的运动密切相关。本征应力与薄膜的制备方法及工艺过程密切相关，且随着薄膜和基体材料的不同而不同[6]。热应力是由薄膜与基底之间热膨胀系数的差异引起的。在镀膜的过程中，薄膜和基体的温度都同时升高，而在镀膜后,下降到初始温度时，由于薄膜和基体的热膨胀系数不同，便产生了内应力，一般称之为热应力，这种现象称作双金属效应[7]。但由这种效应引起的热应力不能认为是本质的论断。薄膜热应力指的是在变温的情况下，由于受约束的薄膜的热胀冷缩

应力测量方法的历史

应力测试方法的概述在几乎所有的机械设备中, 都有金属构件承受负载。这些构件内部应力的大小及其变化是造成失效( 如疲劳等) 的主要原因。金属构件内部应力的大小变化除了与其受力情况有关外, 还与其加工过程, 形变及周围的温度有关。为了维护、检查这些和延长使用寿命, 长期以来人们很关注应力的检测。应力的测量方法也很多, 如盲孔法、x 射线法、磁力法、超声方法等。由于超声波所固有的特性, 如穿透能力强、仪器设备简单、测量速度快、低成本等, 利用超声波无损测量材料表面和内部的应力状况的潜力是显而易见的。目前应力超声波测量的主要理论有: 1 声速与应力关系的Hu g h e s 和ke lly 理论超声波测量应力方法是基于声弹性效应, 其理论基本假设为: ( 1 ) 固体连续性假设; ( 2 ) 声波的小扰动叠加在物体静态有限变形上; ( 3 ) 物体是超弹性的、均匀的; ( 4 ) 物体在变形中可视为等温或等熵过程。1949 年Hughes 利用超声波测量晶体的三阶弹性常数, 以此为基础, 随后超声波应力测量技术得到了较大的发展。1953 年Hughes 和Kelly 利用Lame 常数λ和μ, 以及Murnaghan 常数l 、m 和n提出了各向同性材料的声弹性理论表达式, 建立了超声波在材料中传播速度与应力之间的关系。设固体不存在机械耗散过程，可得质点的运动方程为：（1）式中是固体的单位体积中的势能, η是拉格朗日坐标下的应变矩阵, ai, xk( i , k =1 , 2 , 3 ) 是拉格朗日坐标和位移坐标。这一方程是研究声波在固体中传播的基础。利用( 1 ) 式, Hughes 和kelly 从理论上研究了各向同性中的波速与附加静压力或常应力的关系, 这些关系也是后来人们测量固体应力的理论基础。选自变量为拉格朗日变量a , b , c , 质点位移用u , v, w 把表示, 由力学定律方程( 1 ) 可以写成

塑料内应力检测方法和内应力消除方法的

塑料内应力检测方法和内应力消除方法的文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

塑料内应力检测方法和内应力消除方法的资料最近公司产品客户投诉有不明原因的开裂现象，个人怀疑是内应力集中所致。以下资料中遗憾的是没有PP和PVC及PE塑料注射成形零件由于结构设计，模具设计和工艺的局限性，在注塑和冷却过程中总会同时伴有压力和拉力的产生，而较高的残余应力（表面拉力）将会导致零件过早失效。为了有效规避零部件产生这种失效，更合理的设计和工艺是必需的。同时，快速而有效的检测在研发和生产过程中可以帮助我们及时发现缺陷，并可避免问题的扩散。目前评估塑料注射成形零件表面及附近区域残余应力的方法之一是溶剂沉浸测试法。沉浸后，高应力集中区域会有相应的裂纹产生，以此我们就可以快速有效地对设计和工艺进行评估和改进。以下部分是主要树脂生产商GE和Bayer推荐的适合于各自主要产品的溶剂测试法。我们需要在供应商品质控制流程中加入该检测结果。GEP Lexan/Cycoloy系列塑料Lexan 系列（PC）：常用于手机镜片，导光板，机壳。Cycoloy系列（PC+ABS）：常用于手机机壳。对于用Lexan和Cycoloy系列塑料成形的零件，内应力的检查都可以采用以下方法：1．醋酸沉浸法：（1）将零件完全浸入24摄氏度的冰醋酸中30秒；（2）取出后立即清洗，后晾干检查表面；（3）仔细观察外观，若有细小致密的裂纹，说明此处有应力存在，裂纹越多，应力越大;（4）重复上述操作，在冰醋酸中浸2分钟，再检查零件，若有深入塑料的裂纹，说明此处有很高的内应力，裂纹越严重，内应力越大。2．甲乙酮 + 丙酮沉浸法：将零件完全浸入21摄氏度的1：1的甲乙酮 + 丙酮的混合液中，取出后立即甩干，依上法检查，有应力的零件应在60-75摄氏度下加热2-4小时以清除应力，也可在25%的丙酮中浸

螺栓断裂原因分析

螺栓断裂原因的分析一般情况下，我们对于螺栓断裂从以下四个方面来分析：第一、螺栓的质量第二、螺栓的预紧力矩第三、螺栓的强度第四、螺栓的疲劳强度实际上，螺栓断裂绝大多数情况都是因为松动而断裂的，是由于松动而被打坏的。因为螺栓松动打断的情况和疲劳断裂的情况大体相同，最后，我们总能从疲劳强度上找到原因，实际上，疲劳强度大得我们无法想象，螺栓在使用过程中根本用不到疲劳强度。一、螺栓断裂不是由于螺栓的抗拉强度：以一只M20×80的8.8级高强螺栓为例，它的重量只有0.2公斤，而它的最小拉力载荷是20吨，高达它自身重量的十万倍，一般情况下，我们只会用它紧固20公斤的部件，也只使用它最大能力的千分之一。即便是设备中其它力的作用，也不可能突破部件重量的千倍，因此螺纹紧固件的抗拉强度是足够的，不可能因为螺栓的强度不够而损坏。二、螺栓的断裂不是由于螺栓的疲劳强度：螺纹紧固件在横向振松实验中只需一百次即可松动，而在疲劳强度实验中需反复振动一百万次。换句话说，螺纹紧固件在使用其疲劳强度的万分之一时即松动了，我们只使用了它大能力的万分之一，所以说螺纹紧固件的松动也不是因为螺栓疲劳强度。三、螺纹紧固件损坏的真正原因是松动：螺纹紧固件松动后，产生巨大的动能mv2，这种巨大的动能直接作用于紧固件及设备，致使紧固件损坏，紧固件损坏后，设备无法在正常的状态下工作，进一步导致设备损坏。受轴向力作用的紧固件，螺纹被破坏，螺栓被拉断。受径向力作用的紧固件，螺栓被剪断，螺栓孔被打成橢圆。四、选用防松效果优异的螺纹防松方式是解决问题的根本所在：以液压锤为例。GT80液压锤的重量是1.663吨，其侧板螺栓为7套10.9级M42螺栓，每根螺栓的抗拉力为110吨，预紧力取抗拉力一半计算，预紧力高达三、四百吨。但是螺栓一样会断，现在准备改成M48的螺栓，根本原因是螺栓防松解决不了。螺栓断裂，人们最容易得出的结论是强度不够，因而大都采用加大螺栓直径强度等级的办法。这种办法可以增加螺栓的预紧力，其摩擦力也得到了增加，当然防松效果也可以得到改善，但这种办法其实是一种非专业的办法，它的投入太大，收益太小。总之，螺栓是：“不松不断，一松就断。”

塑料应力测试方法及判定标准

三：常用塑料： 1. PA、PVC、PMMA、PC、POM、PE、PP、ABS、PS、EVA以及一些混合物。 2. 常用塑料特征、性能： 2．1.PA（尼龙）：8026上盖、532支撑体、049D内芯等。 ①原色为乳白、微褐，燃烧缓慢，离火后慢熄，火焰呈上黄下蓝，熔融滴落，起泡，有特殊的羊皮或指甲烧焦气味。 ②较好的物理、机械性能， ③应力测试：正丙烷、乙无开裂、裂纹。 2．2.PVC：聚氯乙烯 ①原色为无色透明，难燃离火即灭，火焰上黄下绿，白烟，燃烧变软有刺激性酸味。紫外线下，使PVC产生浅蓝、紫白的莹光。软的PVC发蓝或蓝白的荧光。②根据增剂的不同分为硬质和软质，硬质PVC采用分子量小的树脂，不含5%的曾剂，机械强度好，耐腐蚀、耐阳光、耐燃烧，软质PVC采用分子量较大的树脂，加入30%-70%增剂制成柔韧性好，抗化学药品性强。 2．3.PMMA：有机玻璃、压克力①原色为无色透明、易燃、离火后继续燃烧，火焰上黄下浅蓝，熔融滴落，加热到120°C可自由弯曲，不自浊，冒出特有的压克力臭，易熔于丙酮、苯。②高透明性耐光折射率高，用丙酮、氯仿等溶剂自体粘结，制品成型收缩率0.1-0.8%，料粒的吸湿性可导致制品起泡。③应力测试：乙醇或异丙醇，十秒无开裂、裂痕。

2．4.POM：聚甲醛 ①原色为浅黄或白色，慢燃，离火后继续燃烧，火焰上黄下蓝，熔融滴落，强烈鱼腥臭。 ②较强机械性能，缺点不耐酸，强碱和不耐日光紫外线的辐射，长期在大气中暴晒会老化，粘合性差。 ③应力测试：12-18%盐酸溶液浸泡2H，无变形、裂纹。 2．5.PE：聚乙烯①原色为半透明——腊色，易燃，火焰上黄下蓝，边熔边滴落，有石腊气味，常温下不熔于溶剂，加热时可溶于丙酮、苯、甲醛。②根据加工方法，可分为高密度PE和低密度PE 高密度PE为半透明腊状固体，质地坚韧，不透水性，耐磨性，抗化学药品性较好。缺点：受热后因应力消失而发生尺寸减少，柔韧性、耐剧冷热差。低密度PE为无色无味无毒的固体，低温仍能保持柔曲特性，抗水性，化学稳定性较强。③应力测试：硬脂酸钠或肥皂水，无变形、裂纹、断裂。 2．6.ABS：丙烯腈、丁乙烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物①原色为乳白或白色，不透明，燃烧缓慢，离火后继续燃烧，火焰呈黄色，黑烟，软化烧焦，溶于丙酮、苯、甲苯。 ②丙烯腈具有拉伸强度、热稳定性、化学稳定性，丁二烯具有韧性、抗冲击能力以及低温性能，苯乙烯具有良好的光泽性、刚性和加工性；调节三者之间比例，可调节高冲击型、中冲击型、通用型、特殊耐热型ABS。缺点：耐热性不够高，易老化，不耐燃不透明。③应力测试：95%以上醋酸浸泡30秒，无变形、裂纹、断裂。 2．7.PP：聚丙烯①原色为半透明腊色，易燃，离火燃烧，火焰上黄下蓝，有少量黑烟，熔融滴落，发出石油气味。②密度0.9m/cm3，是密度最小的塑料之一，熔

塑料薄膜性能测试方法

在塑料包装材料中，各种塑料薄膜、复合塑料薄膜具有不同地物理、机械、耐热以及卫生性能.人们根据包装地不同需要，选择合适地材料来使用.如何评价包装材料地性能呢？国内外测试方法有很多.我们应优先选择那些科学、简便、丈量误差小地方法.优先选择国际标准、国际先进组织标准，如、等和我国国家标准、行业标准，如／标准、／标准、／标准等等. 笔者在从事检验工作中，使用过一些检测方法，下面向大家简单介绍一下. 规格、外观塑料薄膜作为包装材料，它地尺寸规格要满足内装物地需要.有些薄膜地外观与货架效果紧密相连，外观有题目直接影响商品销售.而厚度又是影响机械性能、阻隔性地因素之一，需要在质量和本钱上找到最优化地指标.因此这些指标就会在每个产品标准地要求中作出规定，相应地要求检测方法一般有：.厚度测定／－《塑料薄膜和薄片厚度测定机械丈量法》该非等效采用：《塑料－薄膜和薄片－厚度测定－机械丈量法》.适用于薄膜和薄片地厚度地测定，是采用机械法丈量即接触法，丈量结果是指材料在两个丈量平面间测得地结果.丈量面对试样施加地负荷应在～之间.该方法不适用于压花材料地测试. .长度、宽度／－《塑料薄膜与片材长度和宽度地测定》非等效采用国际标准：《塑料－薄膜和薄片－长度和宽度地测定》.该标准规定了卷材和片材地长度和宽度地基准丈量方法. 塑料材料地尺寸受环境温度地影响较大，解卷时地操纵拉力也会造成材料地尺寸变化.丈量用具地精度不同，也会造成丈量结果地差异.因此在丈量中必须留意每个细节，以求丈量地结果接近真值. 标准中规定了卷材在丈量前应先将卷材以最小地拉力打开，以不超过地长度层层相叠不超过层作为被测试样，并在这种状态下保持一定地时间，待尺寸稳定后在进行丈量. .外观塑料薄膜地外观检验一般采取在自然光下目测.外观缺陷在／《塑料术语及其定义》中有所规定.缺陷地大小一般需用通用地量具，如钢板尺、游标卡尺等等进行丈量. 物理机械性能.塑料力学性能——拉伸性能塑料地拉伸性能试验包括拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等试验. 塑料拉伸性能试验地方法国家标准有几个，适用于不同地塑料拉伸性能试验. ／－《塑料拉伸性能试验方法》一般适用于热塑性、热固性材料，这些材料包括填充和纤维增强地塑料材料以及塑料制品.适用于厚度大于地材料. ／－《塑料薄膜拉伸性能试验方法》是等效采用国际标准－《塑料薄膜拉伸性能地测定》.适用于塑料薄膜和厚度小于地片材，该方法不适用于增强薄膜、微孔片材、微孔膜地拉伸性能测试. 以上两个标准中分别规定了几种不同外形地试样，和拉伸速度，可根据不同产品情况进行选择.如伸长率较大地材料，不宜采用太宽地试样；硬质材料和半硬质材料可选择较低地速度进行拉伸试验，软质材料选用较高地速度进行拉伸试验等等. .撕裂性能撕裂性能一般用来考核塑料薄膜和薄片及其它类似塑料材料抗撕裂地性能. ／－《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能试验方法裤形撕裂法》是等效采用国际标准－：《塑料－薄膜和薄片－耐撕裂性能地测定第部分；裤形撕裂法》适用于厚度在以下软质薄膜或片材.试验方法是将长方形试样在中间预先切开一定长度地切口，像一条裤子.故名裤形撕裂法.然后在恒定地撕裂速度下，使裂纹沿切口撕裂下往所需地力.使用仪器同拉伸试验仪中地非摆锤式地试验机. ／－《塑料直角撕裂性能试验方法》适用于薄膜、薄片及其它类似地塑料材料.试验方法是将试样裁成带有直角口地试样，将试样夹在拉伸试验机地夹具上，试样地受力方法与试样方向垂直.用一定速度进行拉伸，试验结果以撕裂过程中地最大力值作为直角撕裂负荷.试样假如太薄，可采用多片试样叠合起来进行试验.但是，单片和叠合试样地结果不可比较.叠合试样不适用于泡沫塑料片. ／－《塑料薄膜和薄片耐撕裂性试验方法埃莱门多夫法》是等效采用国际标准／－《塑料薄膜和薄片耐撕裂性地测定――第二部分：埃莱门多夫法》适用于软塑料薄膜、复合薄膜、薄片，不适用于聚氯乙烯、尼龙等较硬地材料.原理是使具有规定切口地试样承受规定大小摆锤贮存地能量所产生地撕裂力，以撕裂试样所消耗地能量计算试样地耐撕裂性. .摩擦系数静摩擦系数是指两接触表面在相