應(yīng)力偏光儀的案例
【產(chǎn)品推薦】透明塑件應(yīng)力檢測——應(yīng)力偏光儀
wx_fmt=png"></p><p><br></p><p><strong>應(yīng)力偏光儀 - 檢測服務(wù)</strong></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8dicNY2WyicIhgsiclw4rpegLvDPbYBLUNFdZ48FaP3q3D5yibtQKoNxonQict5WiacRQ0EPqDQgOqhtKEmM0R7UXYgw/640?wx_fmt=jpeg"></p><p><br></p><p><strong>透明塑膠件殘留應(yīng)力檢測服務(wù)</strong></p><p>提供透明塑膠件殘留應(yīng)力檢測服務(wù)，并由專業(yè)顧問針對檢測項目提出多面向分析，如澆口、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及模具設(shè)計等可能問題與可改良方向。</p><ul><li>個別產(chǎn)品之殘留應(yīng)力檢測結(jié)果圖</li><li>澆口殘留應(yīng)力原因分析</li><li>產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與模具設(shè)計之應(yīng)力問題分析</li></ul><p><br></p><p><strong>應(yīng)力偏光儀 - 規(guī)格</strong></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8dicNY2WyicIhgsiclw4rpegLvDPbYBLUNFnicUApicdHeDUyO4QIibP68FmR1ah56zEIw5LhYewl5vPkEOz0AalwAog/640?wx_fmt=png"></p><p><br></p><p><strong>應(yīng)力偏光儀 - 常見問題</strong></p><p>問：可以觀測的適用材質(zhì)有哪些？</p><p>答：透明材料或透光的射出塑膠件皆可以觀測。</p><p><br></p><p>問：如果材質(zhì)不透明，要如何觀測殘留應(yīng)力呢？</p><p>答：可以使用模流分析軟件進(jìn)行應(yīng)力分析。</p><p>問：如何取得應(yīng)力偏光儀呢？
展開 透明塑件應(yīng)力“照妖鏡”——應(yīng)力偏光儀
穿透式應(yīng)力偏光儀為一種非破壞性定性觀測的量測設(shè)備，是利用塑料分子結(jié)構(gòu)受應(yīng)力作用下的雙折射率性質(zhì)，來觀測塑件的光彈特性變化情形。只要將透明塑料件或透光件產(chǎn)品或試片放置于觀測窗口內(nèi)，藉由塑料雙折射現(xiàn)象及光彈特性可將白色光源經(jīng)由偏光片偏折后，形成可視覺觀測的彩色條紋，由所顯示的條紋形式與條紋密度，可以觀測塑料件內(nèi)部的殘留應(yīng)力程度。
透過穿透式應(yīng)力偏光儀，可快速簡易檢測塑件內(nèi)部殘留應(yīng)力，進(jìn)一步了解應(yīng)力分布情況，并可藉由專業(yè)技術(shù)判讀、反饋與顧問服務(wù)，及早找出殘留應(yīng)力的成因并提供合適的解決方法，優(yōu)化模具設(shè)計與塑件產(chǎn)品質(zhì)量。
展開 透明塑膠光學(xué)產(chǎn)品的殘留應(yīng)力定性分析
在單色光的光彈條紋中（明暗條紋），粗線的地方代表該點之主應(yīng)力方向與ｘ軸（或ｙ軸）平行。因此兩道光之相位差為整數(shù)波長，因而造成光場之明暗條紋，光場之條紋可以肉眼觀察，條紋越密集的地方，表示應(yīng)力愈大，亦即是應(yīng)力集中的地方，也是材料較容易發(fā)生破壞時最先開始之處，圖 4 是應(yīng)力偏光儀量測觀察應(yīng)力之原理，而圖 5 是應(yīng)力偏光觀測裝置。
圖5：應(yīng)力偏光觀測裝置
應(yīng)力偏光儀觀測透明塑膠件的殘留應(yīng)力
對于光電產(chǎn)業(yè)常使用的透明性塑膠材料而言，目前最簡易可用來觀察材料內(nèi)部殘留應(yīng)力之方法，就是使用穿透式應(yīng)力偏光儀，來觀測光線通過透明塑膠件后，所呈現(xiàn)之明暗干涉條紋（使用單波長光源）或七彩條紋（使用白光光源），如圖 6 所示。
圖6：應(yīng)力偏光觀測可有效觀察高應(yīng)力區(qū)域
此方法是一種非破壞性的定性觀測方法，主要是利用塑料受應(yīng)力作用下之光彈特性，來觀測材料的雙折射率變化情形。此由 Brewster 的光彈性定律理論中可知，對于受應(yīng)力作用而產(chǎn)生應(yīng)變之高分子材料，其在空間中對光線的折射率將會有方向性的不同，換言之，也就是說塑膠材料在不同方向所受之應(yīng)力分量不同，其在這些方向所表現(xiàn)之折射率也會不同，而其折射率之差異會與所受之應(yīng)力程度成正比。當(dāng)射出模溫接近或超過塑料之 Tg 溫度時，可有效消除雙折射現(xiàn)象，此即是由于流動所誘發(fā)之分子定向現(xiàn)象，可藉由使用較高模溫使分子有足夠動能及足夠時間來松弛分子應(yīng)力。藉由將透明試片置于兩片正交之偏光板間，可觀察到較無散射之彩色光環(huán)，有較多區(qū)域呈現(xiàn)黑暗顏色，代表分子結(jié)構(gòu)較無殘留應(yīng)力存在。
展開 殘留應(yīng)力之成因與問題解析
并且分子鏈間彼此糾纏，鄰近的分子鏈可能因為流場作用或冷卻效應(yīng)造成被拉伸/壓縮程度不一，兩條分子鏈都想回到穩(wěn)定態(tài)，但是回到穩(wěn)定態(tài)的差距卻不一樣，因而形成殘留應(yīng)力累積在塑件中。
依據(jù)不同成因，可分為：
流動導(dǎo)致殘留應(yīng)力：高剪切流場對分子鏈造成高度排向，能量儲存在被拉伸的分子鏈上，形成拉伸應(yīng)力，因此在充填方向有較高的殘留應(yīng)力，也是應(yīng)力的主要來源。
熱導(dǎo)致殘留應(yīng)力：塑料因冷卻程度不一，高分子鏈松弛能力不同，造成分子鏈間的距離不均勻，就變成殘留應(yīng)力形式儲存在分子鏈間。因為冷卻收縮是各方向都會發(fā)生的，所以熱殘留應(yīng)力并無特別方向性，唯有在模溫差異大之處會特別明顯。
圖2：流動導(dǎo)致與熱導(dǎo)致殘留應(yīng)力
因為塑件中保有殘留應(yīng)力，只要一有機會（溫度提高或熔劑作用）分子鏈便開始運動，依位置不同造成不同的巨觀結(jié)果：
靠近塑件表面的分子鏈?zhǔn)湛s而產(chǎn)生應(yīng)力痕；
塑件內(nèi)部的分子鏈?zhǔn)湛s程度不一造成尺寸變形。
殘留應(yīng)力越大，分子鏈潛在運動能力越強，當(dāng)有機會釋放應(yīng)力時，過大的殘留應(yīng)力會造成塑件開裂問題。
降低殘留應(yīng)力須考慮的面向
由前面內(nèi)容我們知道若要降低殘留應(yīng)力，要盡量避免造成高分子鏈伸縮程度差異，可分為三個面向：
產(chǎn)品設(shè)計
模具設(shè)計
成型條件
......
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干貨分享|透明塑膠光學(xué)產(chǎn)品的殘留應(yīng)力定性分析
在單色光的光彈條紋中（明暗條紋），粗線的地方代表該點之主應(yīng)力方向與ｘ軸（或ｙ軸）平行。因此兩道光之相位差為整數(shù)波長，因而造成光場之明暗條紋，光場之條紋可以肉眼觀察，條紋越密集的地方，表示應(yīng)力愈大，亦即是應(yīng)力集中的地方，也是材料較容易發(fā)生破壞時最先開始之處，圖 4 是應(yīng)力偏光儀量測觀察應(yīng)力之原理，而圖 5 是應(yīng)力偏光觀測裝置。
圖5：應(yīng)力偏光觀測裝置
應(yīng)力偏光儀觀測透明塑膠件的殘留應(yīng)力
對于光電產(chǎn)業(yè)常使用的透明性塑膠材料而言，目前最簡易可用來觀察材料內(nèi)部殘留應(yīng)力之方法，就是使用穿透式應(yīng)力偏光儀，來觀測光線通過透明塑膠件后，所呈現(xiàn)之明暗干涉條紋（使用單波長光源）或七彩條紋（使用白光光源），如圖 6 所示。
圖6：應(yīng)力偏光觀測可有效觀察高應(yīng)力區(qū)域
此方法是一種非破壞性的定性觀測方法，主要是利用塑料受應(yīng)力作用下之光彈特性，來觀測材料的雙折射率變化情形。此由 Brewster 的光彈性定律理論中可知，對于受應(yīng)力作用而產(chǎn)生應(yīng)變之高分子材料，其在空間中對光線的折射率將會有方向性的不同，換言之，也就是說塑膠材料在不同方向所受之應(yīng)力分量不同，其在這些方向所表現(xiàn)之折射率也會不同，而其折射率之差異會與所受之應(yīng)力程度成正比。當(dāng)射出模溫接近或超過塑料之 Tg 溫度時，可有效消除雙折射現(xiàn)象，此即是由于流動所誘發(fā)之分子定向現(xiàn)象，可藉由使用較高模溫使分子有足夠動能及足夠時間來松弛分子應(yīng)力。藉由將透明試片置于兩片正交之偏光板間，可觀察到較無散射之彩色光環(huán)，有較多區(qū)域呈現(xiàn)黑暗顏色，代表分子結(jié)構(gòu)較無殘留應(yīng)力存在。
展開 成型條件對殘留應(yīng)力的影響──流動篇
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成型條件對殘留應(yīng)力的影響──溫度及壓力篇
因為塑件的冷卻固化是由外向內(nèi)，層層熱傳導(dǎo)致高分子鏈運動行為與所在的厚度部位有關(guān)，造成分子鏈間距與厚度呈現(xiàn)不均勻的分布，靠近塑件表面部位表現(xiàn)出壓縮應(yīng)力、越往內(nèi)部拉伸應(yīng)力越大。也為拉伸應(yīng)力區(qū)范圍遠(yuǎn)大于壓縮應(yīng)力區(qū)，所以塑件在冷卻固化后，于各方向上尺寸均有收縮的傾向。
若更細(xì)部地考慮不同流動長度部位的殘留應(yīng)力：
壓縮應(yīng)力區(qū)：靠近澆口處 > 遠(yuǎn)離澆口處
拉伸應(yīng)力區(qū)：遠(yuǎn)離澆口處 > 靠近澆口處
因此塑件充填末端的部位收縮較多，成型后的尺寸會小于靠近澆口處的尺寸。
冷卻過程不僅導(dǎo)致塑件內(nèi)部的應(yīng)力分布，冷卻快慢也會影響高分子鏈排向、殘留應(yīng)力，以及塑件的收縮程度（如表1）。
表1：模溫高低對分子鏈排向、殘留應(yīng)力及收縮程度的影響
若模具兩側(cè)冷卻速率不均，就會造成塑件厚度不對稱的應(yīng)力分布、并導(dǎo)致單側(cè)收縮較大而翹曲：
冷卻速率慢的模側(cè)（高模溫），其壓縮應(yīng)力較小；
最大拉伸應(yīng)力區(qū)向冷卻速率慢的模側(cè)移動；
冷卻速率慢的一側(cè)塑件收縮較大；
塑件往冷卻速率慢的一側(cè)彎曲。
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展開 從注塑到裝車——應(yīng)力雙折射儀如何護(hù)航車載透明件全流程質(zhì)量？
在性能指標(biāo)方面，除了傳統(tǒng)的光學(xué)透過率和機械強度外，現(xiàn)代車載透明部件還需特別關(guān)注：
動態(tài)環(huán)境下的光學(xué)穩(wěn)定性（消除彩虹紋和眩光）
復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的尺寸穩(wěn)定性
極端溫度條件下的性能保持率
測量儀器的原理介紹
應(yīng)力雙折射測量儀通過測量對透明產(chǎn)品對偏光前后的變化，得到產(chǎn)品的雙折和應(yīng)力的信息。
目前市場大概非為三類，第一種是將產(chǎn)品放在兩個偏光片中間去旋轉(zhuǎn)偏光片，用肉眼去分辨顏色的變化，憑借經(jīng)驗去找到對應(yīng)的數(shù)值，這種方式不管是效率和精確度都非常低。
第二種是采用激光的方式，受限于激光光斑的大小，所以要得到整個樣品的應(yīng)力雙折射分布需要大量的時間去掃描，且機械位移結(jié)構(gòu)也會影響測量結(jié)果。
第三種是采用偏光感應(yīng)器的方式，將5um×5um大小的偏光片通過獨特的方式制成偏光陣列片，對應(yīng)CCD的每一個像素點，可以在10秒內(nèi)完成整個樣品的雙折射和應(yīng)力信息，目前市場上主流的產(chǎn)品是這一款，畢竟時間就是金錢。
從產(chǎn)品的源頭（原材料）減輕成本和質(zhì)量控制壓力
企業(yè)對成本的控制的第一步就是前期供應(yīng)商的產(chǎn)品性價比的把控，若是前期選購性價比高的產(chǎn)品，不但可以節(jié)省成本，還可以減輕質(zhì)量控制的壓力。通過對不同原材料和不同成型工藝產(chǎn)品應(yīng)力雙折射信息比較，選擇性價比最高的產(chǎn)品。
不同成型工藝：
用良好的研發(fā)設(shè)計降低產(chǎn)品的缺陷
任何產(chǎn)品，如果存在設(shè)計不良缺陷，都會成倍的增加質(zhì)量控制壓力，因此，良好的研發(fā)設(shè)計，是進(jìn)項質(zhì)量控制的重點。
大部分的車載透明部件都會先通過光學(xué)仿真進(jìn)項設(shè)計、開發(fā)再到模具的制作和工藝的調(diào)整。
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無微管缺陷！6英寸SiC又增一員大將
圖2：6英寸SiC Raman光譜掃描圖
通過偏光應(yīng)力儀發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)生長工藝條件后， 晶片中無任何應(yīng)力亮斑，說明生長的SiC 單晶的結(jié)晶質(zhì)量較好。
圖3：兩種工藝晶片偏光應(yīng)力分布對比
高分辨XRD搖擺曲線模式測試結(jié)果顯示，整個晶片的取向差在0.04°以內(nèi)，并且在X軸方向的曲率半徑≥132 m，這表明其晶格基平面彎曲較小、堆垛層錯較少。
另外，其測試搖擺曲線的半峰寬多數(shù)都在30弧秒以下，平均半峰寬為19弧秒，這表明其結(jié)晶質(zhì)量非常高，內(nèi)部不存在大量的微觀缺陷。
圖4：6英寸SiC單晶的(004)晶面高分辨XRD搖擺曲線掃描圖。
同時，渦流方法測試結(jié)果顯示，其電阻率值在16.8-22.2 m?·cm之間。電阻率分布均勻，統(tǒng)計的離散系數(shù)為3.5%。平均電阻率值為20.5 m?·cm，已能很好地滿足功率器件的制作要求。
圖5：6英寸n型SiC單晶晶片的電阻率分布圖
獲取文獻(xiàn)，請加微信：hangjiashuo666。
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