殘留應力檢測的案例
【產品推薦】透明塑件應力檢測——應力偏光儀
wx_fmt=png"></p><p><br></p><p><strong>應力偏光儀 - 檢測服務</strong></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8dicNY2WyicIhgsiclw4rpegLvDPbYBLUNFdZ48FaP3q3D5yibtQKoNxonQict5WiacRQ0EPqDQgOqhtKEmM0R7UXYgw/640?wx_fmt=jpeg"></p><p><br></p><p><strong>透明塑膠件殘留應力檢測服務</strong></p><p>提供透明塑膠件殘留應力檢測服務，并由專業(yè)顧問針對檢測項目提出多面向分析，如澆口、產品結構及模具設計等可能問題與可改良方向。</p><ul><li>個別產品之殘留應力檢測結果圖</li><li>澆口殘留應力原因分析</li><li>產品結構與模具設計之應力問題分析</li></ul><p><br></p><p><strong>應力偏光儀 - 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>應力偏光儀 - 常見問題</strong></p><p>問：可以觀測的適用材質有哪些？</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：如果材質不透明，要如何觀測殘留應力呢？</p><p>答：可以使用模流分析軟件進行應力分析。</p><p>問：如何取得應力偏光儀呢？
展開 透明塑件應力“照妖鏡”——應力偏光儀
穿透式應力偏光儀為一種非破壞性定性觀測的量測設備，是利用塑料分子結構受應力作用下的雙折射率性質，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品或試片放置于觀測窗口內，藉由塑料雙折射現(xiàn)象及光彈特性可將白色光源經由偏光片偏折后，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，可以觀測塑料件內部的殘留應力程度。
透過穿透式應力偏光儀，可快速簡易檢測塑件內部殘留應力，進一步了解應力分布情況，并可藉由專業(yè)技術判讀、反饋與顧問服務，及早找出殘留應力的成因并提供合適的解決方法，優(yōu)化模具設計與塑件產品質量。
展開 磷化氫傳感器在糧庫和煙草倉庫磷化氫殘留檢測中的應用
工業(yè)場所需要安裝氣體檢測儀，以防各種工業(yè)氣體泄漏造成安全事故。糧庫和煙草倉庫也需要安裝氣體檢測儀，現(xiàn)在工采網(wǎng)小編就為大家介紹下糧庫和煙草倉庫磷化氫氣體檢測儀。
磷化氫是一種無色、劇毒、易燃的氣體，該氣體比空氣重并有類似臭魚的味道。
磷化氫對人體的危害：
當空氣中濃度 2～4mg/m3 可嗅到其氣味；
9.7mg/m3 以上濃度，可致中毒；
550～830mg/m3 接觸 0.5～1.0 小時發(fā)生死亡，
2798mg/m3可迅速致死。
PH3的人經口 LD100約為 40mg/kg。
磷化氫從呼吸道吸入，首先刺激呼吸道，致粘膜充血、水腫，肺泡也有充血、滲出，嚴重時有點狀廣泛出血，肺泡充滿血性滲出液，這是發(fā)生急性肺水腫的病理基礎。磷化氫經肺泡吸收而至全身，影響中樞神經系統(tǒng)、心、肝、腎等器官。經口誤服的磷化物，在胃內遇酸放出磷化氫，并從胃腸道吸收入血，與從呼吸道吸入的磷化氫所引起的中毒相似。
但是磷化氫廣泛應用于糧庫和煙草倉庫的害蟲防治和殺滅。由于磷化氫的劇毒特性，所以國家標準要求在糧庫和煙草倉庫用磷化氫殺蟲后比較做殘留檢測。為避免在糧庫和煙草倉庫作業(yè)的人員不受有毒有害氣體的危害，糧庫和煙草倉庫需要安裝磷化氫氣體檢測儀，24小時實時監(jiān)測，準確測量有毒有害氣體的上下線值，能夠定量控制有毒氣體磷化氫濃度，保障現(xiàn)場工作人員的安全作業(yè)。
磷化氫氣體檢測儀采用進口電化學傳感器，具有壽命長、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、量程范圍寬等優(yōu)點。適應于糧食或其它物品熏蒸的磷化氫氣體濃度檢測，適用于熏蒸倉房和環(huán)流設備的毒氣測漏，它是糧庫、工廠、環(huán)保等部門的必備儀器。ISweek工采網(wǎng)技術工程師推薦專業(yè)用于糧倉或工業(yè)磷化氫濃度監(jiān)控和報警的磷化氫傳感器。具有穩(wěn)定性好，靈敏度高，快速響應以及性價比高等特點。
展開 殘留應力之成因與問題解析
■全鏈管理 / 蔡穎玫 博士
什么是射出成型殘留應力
什么是殘留應力？它的表象是什么？以看得見的部分可分為透明與不透明產品，不透明塑件的殘留應力表現(xiàn)在產品表面，常見為澆口附近的應力痕，以及肉厚變化差異較大部位的光澤不均紋路。
若為透明產品則可以利用儀器觀測產品內部的殘留應力，應力偏光儀可以快速定性地觀察到部件中殘留應力嚴重的部位，依循應力光學定律(Stress-Optic law)，觀測到的光彈條紋越密集，則材料內部儲存的應力越大。
殘留應力會造成塑件的雙折射率現(xiàn)象，導致不同方向的折射率差異，會影響光學塑件的成像與聚焦能力，尤其是高要求的精密光學產品，很小的雙折射率也會造成光學特性與功能的極大誤差。
除了表面質量，殘留應力也會以另一種形式顯現(xiàn)，有的時候可能產品脫模時沒有明顯的變形現(xiàn)象，但過了一段時間后，成型過程加諸于塑料的應力隨時間或高溫環(huán)境下逐漸釋放，因而造成翹曲變形、尺寸偏移、甚至破裂等問題。
對于需要進行噴涂、電鍍等表面處理的塑件，其表面未必可以觀察到殘留應力的存在，但是在噴涂溶劑的作用下，會造成應力區(qū)部位加速裂化。
塑件在電鍍程序*中，表面的殘留應力會導致預處理步驟的粗化程度不足，降低鍍層附著能力，當固定部位出現(xiàn)化學鍍層沉積不全造成起皮現(xiàn)象，就是殘留應力的關系。
*塑料電鍍基本流程：清潔→預處理→導電涂層（化學鍍層）→金屬電鍍→鍍層處理
殘留應力成因
我們知道殘留應力對塑件質量的影響，有時候看得到有時候又看不到，頗為惱人。常說知己知彼，我們必須要知道殘留應力的成因，才能有效避免，因此必須要知道塑料的本質，也就是塑料是由無數(shù)條高分子鏈組成，彼此糾結。塑料高分子類似一條很長的彈簧，在不受外力作用下，會蜷曲成一定大小的球形狀態(tài)，也就是能量最低、最穩(wěn)定的結構。
展開 
干貨分享|透明塑膠光學產品的殘留應力定性分析
另外如接觸到溶劑、化學品等也會造成在應力區(qū)域的加速劣化。
應力偏光檢測之理論基礎
光的產生是藉由電荷振動所釋放之輻射波，光束同時具有粒子及波動之特性，所以光波可在真空中傳遞，是屬于電磁波之一種。然而由于光可以向四面八方照射，所以若以自然光來做一些如干射、繞射等分光光譜觀測時，將會因為各方向光波的互相干擾而無法辨識。因此為方便于光譜觀測及便于以簡單數(shù)學方程式來表示，所以一般常用單方向之光波來作為觀測光源，而所謂單方向光源則是利用將白光光源，通過一單方向之光學偏光片，使其通過之光波都固定在一特定方向上。我們可以簡單拿兩片光學偏光片依前后放置在一白光光源前，當白光通過第一片偏光片時已成一單方向光波，若旋轉第二片偏光片觀察時，將會發(fā)現(xiàn)當兩片偏光片成平行時，可見到白光通過；但若兩片成垂直時，則呈黑暗無光線通過。
在有殘留應力存在的塑膠材料中，在特定平面上可將應力分成兩個主軸應力，此不均勻之應力將使材料產生兩個不同的折射率。因此光要通過此材料時，沿二個主軸應力方向振動的光波彼此有不同的速率，穿出材料時，則會有相對速度差產生。而此相位差將正比于平面上的兩個主軸應力之差值。所謂應力光學定律是指當一透明塑膠材料受應力時，其折射率會隨著所受應力變化而改變，當物體的應力狀態(tài)和光交互作用，則可藉由光彈條紋來推知物體的應力狀態(tài)。光彈性量測應力的方法其主要優(yōu)點在于可了解外力作用瞬間或成型定型后，測試品整體的應力場分布，可實際用于產品 QC 檢測上。
圖4：應力偏光裝置量測應力原理
透明塑膠材料遭受應力時將產生雙折射現(xiàn)象，當光線穿透具雙折射率的材料時，光在材料內進行的速度也會不同。當偏極光進入有應力作用之雙折射材料時，光線會分為較快速及較慢速兩光束，其速度差相對距離則稱為相位差或光程差或遲延 (retardation,R)。
展開 透明塑膠光學產品的殘留應力定性分析
另外如接觸到溶劑、化學品等也會造成在應力區(qū)域的加速劣化。
應力偏光檢測之理論基礎
光的產生是藉由電荷振動所釋放之輻射波，光束同時具有粒子及波動之特性，所以光波可在真空中傳遞，是屬于電磁波之一種。然而由于光可以向四面八方照射，所以若以自然光來做一些如干射、繞射等分光光譜觀測時，將會因為各方向光波的互相干擾而無法辨識。因此為方便于光譜觀測及便于以簡單數(shù)學方程式來表示，所以一般常用單方向之光波來作為觀測光源，而所謂單方向光源則是利用將白光光源，通過一單方向之光學偏光片，使其通過之光波都固定在一特定方向上。我們可以簡單拿兩片光學偏光片依前后放置在一白光光源前，當白光通過第一片偏光片時已成一單方向光波，若旋轉第二片偏光片觀察時，將會發(fā)現(xiàn)當兩片偏光片成平行時，可見到白光通過；但若兩片成垂直時，則呈黑暗無光線通過。
在有殘留應力存在的塑膠材料中，在特定平面上可將應力分成兩個主軸應力，此不均勻之應力將使材料產生兩個不同的折射率。因此光要通過此材料時，沿二個主軸應力方向振動的光波彼此有不同的速率，穿出材料時，則會有相對速度差產生。而此相位差將正比于平面上的兩個主軸應力之差值。所謂應力光學定律是指當一透明塑膠材料受應力時，其折射率會隨著所受應力變化而改變，當物體的應力狀態(tài)和光交互作用，則可藉由光彈條紋來推知物體的應力狀態(tài)。光彈性量測應力的方法其主要優(yōu)點在于可了解外力作用瞬間或成型定型后，測試品整體的應力場分布，可實際用于產品 QC 檢測上。
圖4：應力偏光裝置量測應力原理
透明塑膠材料遭受應力時將產生雙折射現(xiàn)象，當光線穿透具雙折射率的材料時，光在材料內進行的速度也會不同。當偏極光進入有應力作用之雙折射材料時，光線會分為較快速及較慢速兩光束，其速度差相對距離則稱為相位差或光程差或遲延 (retardation,R)。
展開 成型條件對殘留應力的影響──流動篇
■ 全鏈管理 / 蔡穎玫 博士
前言
殘留應力為「溫度」、「壓力」及「充填時流場的速度變化」等成型條件對塑膠高分子鏈形態(tài)的綜合影響結果，本篇文章我們就來討論在產品與模具設計都沒有變動下，成型條件──「流動」對殘留應力的作用。
首先，我們先理解射出程序包含充填及保壓動作，兩階段目的不同，對分子鏈的影響也不同：
充填：極短時間內對塑料高速擠壓，高剪切率作用下分子鏈排向程度高；
保壓：塑料幾乎充滿模穴的條件下持續(xù)填料，剪切率極低但高壓作用于分子鏈而提升排向程度與被壓縮程度。
流動對殘留應力的影響
為了更具體地觀察高分子鏈在充填流場中的變化，讓我們對模穴內的厚度方向做一剖面，可以看到熔膠在厚度中心有最快的流動速度，其波前就像噴泉般地流動，越靠近模壁流動速度越慢，并在塑件表面也就是模壁處形成不流動的固化層。
探究厚度方向塑料流動速度差異的原因，是因為塑膠導熱效果極差（約為金屬的1/1000），當模具金屬及冷卻水管的熱傳作用已把壁面處熔膠的熱量帶走，但模穴內仍保有相當高的溫度，由剖面的溫度分布可看到，模壁處塑料處于固化溫度，越往內部溫度逐漸爬升，到達固化層厚度時溫度最高，再往中心的塑料溫度會稍降，但仍維持高溫以持續(xù)完成充填保壓程序。
在固化層厚度部位出現(xiàn)最高溫的原因，是因為此為塑料固態(tài)與流動態(tài)的界面，界面一端為靜止狀態(tài)，但另一端仍保有移動性，兩者速度差極大，兩相接觸時摩擦生熱貢獻出高溫分布于此，充填速度越快此摩擦升溫的程度越高。正因為界面兩端的速度差異極大，此處也正是厚度方向上最大剪切率發(fā)生的部位，此處升溫現(xiàn)象因而稱作shear heating。
圖1：射出成型塑膠高分子鏈定向現(xiàn)象分析
說明完了速度與溫度的分布，接下來更能理解充填流場對高分子鏈排向的影響。
展開 Moldex3D模流分析之優(yōu)化異型水路降低LED透鏡殘留應力
東莞理工學院利用Moldex3D軟件優(yōu)化菲涅爾透鏡水路設計，成功設計異型水路，使產品冷卻后溫度分布均勻；結合正交試驗得到最佳成型工藝，優(yōu)化產品成型周期，降低產品應力。最終協(xié)助企業(yè)降低生產成本，提高生產效率。
挑戰(zhàn)
1、產品外觀避免有明顯縫合線、流痕等外觀缺陷
2、產品對表面精度要求較高，表面粗糙度須小于20nm
3、使產品冷卻后溫度分布均勻，降低成型周期
4、降低產品內部殘留應力
解決方案
陳磊博士等人使用Moldex3D Conformal Cooling及Stress等模塊多次驗證普通水路與異型水路設計，不斷進行拓撲優(yōu)化，使產品經冷卻后達到溫度均勻的目的后，再透過Moldex3D對光學及殘留應力的預測，進一步優(yōu)化改善工藝，快速找到最佳成型工藝方案與水路方案，大大縮短了產品的研發(fā)周期，達到產學研的目的。
效益
1、找到最佳異型水路布置方案，解決產品冷卻后溫度分布不均的問題
2、產品冷卻時間從15秒縮短至13秒
3、有效控制縫合線溫度，降低其對產品外觀影響
4、符合產品尺寸精度要求
5、產品殘留應力低且均勻
案例研究
與LED連接的LED透鏡是用于提高光的利用效率和發(fā)光效率，對外觀質量要求較高，應避免縫合線、流痕或其他表面缺陷；表面粗糙度也應小于20nm。 在本研究中，原始的冷卻水路設計(圖一)會導致冷卻后溫度分布不均，造成更大的翹曲及更高的熱殘留應力，且會拉長冷卻時間。
圖一 原始水路設計
原始冷卻系統(tǒng)的溫度和殘留應力分布如圖二和圖三所示。可以發(fā)現(xiàn)，熱量聚集在球體中心，因此溫度和殘留應力變化很大，被視為光學組件的缺陷。
圖二 原始水路系統(tǒng)的溫度分布
圖三 原始水路系統(tǒng)的殘留應力
研究團隊采用3D打印的異型冷卻水路來優(yōu)化冷卻效果，共開發(fā)了兩種不同的異型水路，如圖四(a)、(b)。
展開 成型條件對殘留應力的影響──溫度及壓力篇
■全鏈管理 / 蔡穎玫 博士
溫度及壓力對殘留應力的影響
在討論完流動對殘留應力的影響后，接著我們分別來看溫度與壓力對殘留應的效應。首先是塑料溫度，在射出成型系統(tǒng)中有三種機制可以對塑料加溫：
射出機料管加熱器；
射出螺桿旋轉摩擦剪切熱；
塑料充填流動時的剪切熱。
溫度提升可以增加高分子鏈的運動能力，也就是增加松弛行為，因此高料溫殘留應力會較低。料溫對三個區(qū)域的影響如下：
高料溫
定向固化層A區(qū)厚度減少；
定向高剪切層B區(qū)的高分子定向程度降低；
非定向核心層C區(qū)厚度增加。
低料溫
定向固化層A區(qū)厚度增加；
定向高剪切層B區(qū)的高分子定向程度增加；
非定向核心層C區(qū)厚度減少。
而壓力對殘留應力的影響會以保壓作用為主，由于持續(xù)對模穴補充更多塑料，壓力壓縮使得高分子彼此更靠近，分子鏈之間的空間更小，所以會造成：
澆口與澆口附近產生另一次高分子鏈定向行為；
澆口附近的高分子定向情形，容易造成該區(qū)沿流動方向龜裂(crack)；
若保壓速率慢，且澆口小，則定向的高分子鏈被固化的程度會增加。
若高分子鏈之間沒有應力狀態(tài)存在（彼此的距離沒有過近或過遠），則它們彼此之間就保持著最適當?shù)木嚯x（能量最低的狀態(tài)）。否則會有兩種應力現(xiàn)象：
內部拉伸應力(internal tensile stress)：高分子鏈之間的距離比最適當距離遠時，塑件內部產生拉伸應力。
內部壓縮應力(internal compressive stress)：高分子鏈之間的距離比最適當距離近時，塑件內部產生壓縮應力。
展開 Moldex3D模流分析之東莞理工學院利用Moldex3D異型水路降低透鏡殘留應力
東莞理工學院利用Moldex3D軟件優(yōu)化菲涅爾透鏡水路設計，成功設計異型水路，使產品冷卻后溫度分布均勻；結合正交試驗得到最佳成型工藝，優(yōu)化產品成型周期，降低產品應力。最終協(xié)助企業(yè)降低生產成本，提高生產效率。
挑戰(zhàn)
產品外觀避免有明顯縫合線、流痕等外觀缺陷
產品對表面精度要求較高，表面粗糙度須小于20nm
使產品冷卻后溫度分布均勻，降低成型周期
降低產品內部殘留應力
解決方案
陳磊博士等人使用Moldex3D Conformal Cooling及Stress等模塊多次驗證普通水路與異型水路設計，不斷進行拓撲優(yōu)化，使產品經冷卻后達到溫度均勻的目的后，再透過Moldex3D對光學及殘留應力的預測，進一步優(yōu)化改善工藝，快速找到最佳成型工藝方案與水路方案，大大縮短了產品的研發(fā)周期，達到產學研的目的。
效益
找到最佳異型水路布置方案，解決產品冷卻后溫度分布不均的問題
產品冷卻時間從15秒縮短至13秒
有效控制縫合線溫度，降低其對產品外觀影響
符合產品尺寸精度要求
產品殘留應力低且均勻
案例研究
與LED連接的LED透鏡是用于提高光的利用效率和發(fā)光效率，對外觀質量要求較高，應避免縫合線、流痕或其他表面缺陷；表面粗糙度也應小于20nm。 在本研究中，原始的冷卻水路設計(圖一)會導致冷卻后溫度分布不均，造成更大的翹曲及更高的熱殘留應力，且會拉長冷卻時間。
圖一 原始水路設計
原始冷卻系統(tǒng)的溫度和殘留應力分布如圖二和圖三所示。可以發(fā)現(xiàn)，熱量聚集在球體中心，因此溫度和殘留應力變化很大，被視為光學組件的缺陷。
展開 成型條件對殘留應力的影響──條件設定要點篇
? 射出壓力：高射出壓力在充填過程對塑膠會產生較大的剪切作用，因而導致較高程度的分子鏈排向及應力，因此射出壓力不宜過高；
? 保壓壓力：保壓階段熔膠溫度降低時，其黏度瞬間拉高，此時若施加高保壓將強迫分子鏈排向，造成澆口附近出現(xiàn)嚴重的排向應力，因此保壓壓力對殘留應力的影響大于射出壓力。
圖1：塑膠高分子鏈排向與充填速率關系
除壓力大小，保壓時間長短也需一并考慮，時間拉長會增強熔膠的剪切作用，更多具有排向應力的分子鏈結構會被凍結，導致較大的彈性變形，所以塑件的殘留應力會隨保壓時間延長和補料量增加而顯著增大。
由于保壓階段模穴內部已近乎充滿塑膠，應控制射出壓力并適當調整保壓壓力與保壓時間，使開模時模內的殘留壓力接近于大氣壓力，以避免產生更大的脫模殘留應力。
充填與保壓參數(shù)設定考量
? 充填速度：依充填部位分為多段設定，其中為消除澆口噴流痕考量，第二段通過澆口時將射速放慢，待熔膠進入澆口后再提速充飽部品；而末兩段射速緩降，是為了防止毛邊與穩(wěn)定切換保壓前的射出壓力；
? 保壓壓力：一般設定兩段保壓，分別考量尺寸精度與應力消除；然而若第一段設定值與V/P切換瞬間的壓力差異過大時，有可能產生縮水或毛邊現(xiàn)象。
圖2：充填速度與保壓壓力設定參考
結果與討論
總的來說，塑件殘留應力是受到射出成型條件的綜合影響，其中溫度的作用較大：
? 模溫對殘留應力影響較大，較高模溫殘留應力較低；
? 料溫對殘留應力影響較小。
塑膠加工特性也會影響殘留應力大小：
? 熱傳系數(shù)較高或熱傳導性較佳，則殘留應力較小；
? 熱膨脹系數(shù)或彈性模數(shù)較高，則殘留應力較小。
展開 
工業(yè)透明材料應力缺陷難檢測？OAS 軟件應力雙折射案例來解決
(應力雙折射的三維追跡圖)
（應力雙折射對偏振態(tài)的變化）
(應力雙折射的偏振斯托克斯圖)
總結
通過本案例的方法，光學工程師能夠在設計階段就準確預測應力雙折射對光學系統(tǒng)性能的影響，從而針對性地進行材料選擇、結構設計與工藝優(yōu)化，有效提升光學系統(tǒng)的成像質量與穩(wěn)定性，降低因應力雙折射帶來的性能損失，對推動光學技術的發(fā)展與應用具有重要的實踐指導意義。
comsol超聲波應力檢測模擬 ￥1500
<p>本案例模擬了超聲波檢測過程，被檢測對象是一鋼材質結構，超聲脈沖信號布置了發(fā)射端和接收端，并且通過有機玻璃將聲波傳導至結構內，模型如圖1所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/7fe48cdee04443e5a2f0d2ace5c88e7f.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p>模擬了超聲波（頻率5mhz）從發(fā)射，傳播到接收這一過程，仿真結果如圖2所示：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/db4647999acb418284edcb49d38d9dc1.gif" title="Untitled1.gif" alt="Untitled1.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/db4647999acb418284edcb49d38d9dc1.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/db4647999acb418284edcb49d38d9dc1.gif?
展開 塑件應力檢測的辦法有哪些？
塑件應力檢測辦法有哪些？
