熱收縮
關注創建者：射線伽馬 創建時間：2018-09-05
熱收縮的實例教程
七、耐熱性和熱穩定性
纖維及其制品在加工過程中要經受高溫的作用（如染整、烘干等），在使用過程中也常常要接觸到高溫（如洗滌和熨燙），工業和技術用纖維則更要受到高溫的長時間作用，因此對高溫作用的穩定性，是材料穩定性能指標之一。
耐熱性：表征纖維在升高溫度下測得的機械性能的變化，這種變化在回復至常溫時往往能夠恢復（屬于可復變化），因此亦稱物理耐熱性。
熱穩定性（Thermal stability）：表征纖維受熱后，機械性能的不可復變化，這種變化是將纖維加熱并冷卻至常溫后測得的，系聚合物發生了降解或化學變化所致，因此亦稱化學耐熱性。
高聚物的化學結構是影響纖維耐熱性(包括熱穩定性)的主要因素之一。天然的纖維素纖維和再生的水化纖維素纖維耐熱性很高，這類纖維不是熱塑性的，因而在升溫下它們不會軟化或發生粘結。合成纖維在升溫下強度的降低程度比水化纖維素纖維為高。主要化學纖維品種中，粘膠纖維耐熱性最好，而滌綸的熱穩定性最好。
高聚物分子中形成交聯結構可以提高纖維的耐熱性，如聚乙烯醇的縮醛化。借助于加入少量抗氧劑或鏈裂解過程的阻滯劑，可使纖維的熱裂解和熱氧化裂解程度大為減小，可提高纖維熱穩定性，但不能提高纖維的耐熱性。
八、熱收縮
熱收縮是纖維熱性能之一，指受熱條件下纖維形態尺寸收縮，溫度降低后不可逆。纖維產生熱收縮是由于纖維存在內應力，熱收縮的大小用熱收縮率（Heat-shrinkage）表示，它是指加熱后纖維縮短的長度占原長度的百分率。
根據加熱介質不同，有沸水收縮率、熱空氣收縮率和飽和蒸汽收縮率等。對纖維熱收縮處理，品種不同采取的熱處理條件也不同。
展開 采用雙層熱收縮管保護的方法。這種雙層熱收縮管分內外兩 層。外層為低密度高壓聚己烯(PE)和乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA) 的混合物；內層是很薄膠粘性很強的密封樹脂。當這種雙層熱 縮管以稍大于金屬管直徑狀態下套入液管表面定位后，再加熱 ≥115℃，雙層熱收縮管便會收縮到預定尺寸，通過內層的熱熔性密封樹脂，把熱收縮管和制動液管緊密的粘接在一起，中間沒有任何間隙。
管路在加工的時候是受模具，機器限制的，在做管路布置數據 的時候大致需要注意以下幾點：
1）鋁管的彎曲半徑均為R15/20，其一般為管路外徑的1.5倍。
2）管路中心線最短的直線長度要求大于20mm，該長度主要是如下因素的限制：
A 彎管模具的厚度限制。如果長度太短，在彎管的時候管路 可能會碰到彎管機從而導致管路有損傷變形；
B 沿鋁管中心線方向切點到扣管的最小距離應大于16mm，在 扣管方向上不應有其它部件影響扣管工藝。
轉向系統管路依照材料不同，可以分為橡膠軟管和金屬硬管， 從工作壓力方面又有高壓油管和低壓油管的區分，高壓油管 是從轉向助力泵出來的管子接到轉向機上，然后低壓回油管 是經過前面的冷卻器，或者是轉向油儲液罐進入到助力泵的一個流向。
轉向管得基本性能要求
1.金屬管表面中性鹽霧試驗，不低于150小時，其表面無 紅銹生成。金屬管接頭中性鹽霧試驗，不低于96小時，其 表面無紅銹生成。
2.金屬管經耐壓試驗（液壓19.6Mpa，保持3分鐘條件）， 接頭連接處及管臂不得有滲漏現象發生；
3.管接頭物理性能：M10及M12的最小破壞扭矩為25N.m
4.總成清潔度要求：鋼管應檢查內表面清潔度，殘留物不 應超過0.194 g/㎡，最大顆粒不大于10mg。
6.擴口試驗 鋼管應進行擴口試驗。
展開 Ying Wang[6]等人將PAA和SiO2制備成紡絲液，靜電紡絲制備PAA/ SiO2納米纖維膜，然后熱亞胺化得到PI/ SiO2多孔膜，孔隙率高達90%，電解液吸收率高達2400%（普通的PP隔膜的吸液率只有169%），能耐250℃高溫，表現出較好的倍率性能和循環性能。Jaritphun Shayapat[7]等也采用靜電紡絲的方法制備了PAA/ SiO2和PAA/ Al2O3多孔膜。
圖5 PI多孔隔膜的制備流程圖及其在不同溫度加熱下的圖片
Baoku Zhu[8]等將PAA溶液采用非溶劑致相分離法制備得到PAA多孔膜，然后熱亞胺化得到PI多孔膜，通過控制成膜條件，制得孔徑在0.5μm左右，分布均勻，呈海綿狀的PI多孔膜，該多孔膜的離子電導率可達2.15 mS/cm，吸液率可答250%，在180℃下無熱收縮（圖5）。Xuyao Hu[9]等將SiO2分散在PI的NMP溶液中，然后將混合液干燥成膜，用HF蝕刻掉SiO2得到PI的多孔膜，并與PP膜對比發現，PI多孔膜在180℃下無明顯熱收縮，提高鋰離子電池的安全性。
【結語】
隨著電子信息和新能源產業的發展，對鋰離子電池尤其是新能源汽車用動力電池的性能提出了更高的要求。作為鋰離子電池四大主材之一的隔膜，它將直接影響著電池的安全性，其厚度、孔隙率、吸液率、化學穩定性、靜電值都會直接影響到電池的電性能。傳統聚烯烴隔膜吸液率和耐高溫性差，需要開發熱穩定性好、電解液浸潤性好的新一代隔膜材料。PI的結構與性能使得其作為鋰電池隔膜與傳統PE、PP膜相比具有很大的優越性。杜邦公司2010年8月4日宣布開發出應用于鋰離子電池的聚酰亞胺納米纖維基分離膜，可提高電池動力和延長壽命，據稱可使電力提高15%至30%。
展開 圖2 為相應的開式熱鍛件圖。
圖2 驅動齒輪開式熱鍛件圖
錘上閉式工藝
閉式模鍛亦稱無飛邊模鍛，坯料在封閉型槽內以鐓粗或擠壓的方式變形成鍛件。同開式模鍛相比，閉式模鍛比采用開式模鍛所需的變形力和變形功約低30%～50%，可大大提高金屬材料的利用率和鍛件精度，鍛件表面質量好，金屬纖維分布更加合理。圖3為相應的閉式熱鍛件圖。
圖3 驅動齒輪閉式熱鍛件圖
但是在上模內孔處(圖4 紅色圓圈處)極易出現鍛造折疊缺陷，由于此類零件內孔窄而深，鍛造過程中內孔處上部和下部金屬極易充滿型腔，而中間金屬沒有充滿，隨著變形金屬在型腔中的流動，在內孔中部就會產生一個空穴，最終在此處金屬上下部匯合充填，產生折疊。
圖4 錘上閉式內孔出現折疊狀態
熱模鍛閉式工藝
毛坯圖的制定
根據毛坯圖輪廓(圖5)整體單邊余量2mm(細實線部分為最終產品圖輪廓)，允許上尖點處未充滿圓角≤R4mm。鍛件重量7.95kg。
圖5 毛坯圖
熱鍛件圖的制定
終鍛件圖的制定主要考慮兩點：⑴熱收縮率，對中、低碳素鋼和低合金結構鋼在熱模鍛溫度時，鍛件圖上所有尺寸的線性熱收縮率一般選用1.5%，將冷鍛件整體尺寸乘以1.5%即可獲得終鍛工步圖；⑵鍛件外形尺寸，終鍛熱鍛件圖的形狀尺寸一般與冷鍛件圖對應，但可根據模鍛情況對局部尺寸作適當修整，比如沖孔變形，圖6 中尺寸φ62.5mm 的孔按熱收縮率1.5%在熱鍛件圖中應為φ63.4mm，而最終設計時是φ62.6mm，縮了0.8mm，這是因為熱沖孔時變形，該尺寸會變大，而增加的余量，同樣φ130.4mm 也是考慮到沖孔變形而增加了0.6mm 的余量。
展開 1-2 熱效應引發之殘留應力
熱效應引發殘留應力的原因包括下列：
塑料從設定的制程溫度下降到室溫，造成收縮。
塑料凝固時，塑件從表層到中心層經歷了不同的熱力歷程和機械歷程，例如不同的冷卻時間和不同的保壓壓力等。
由于密度和機械性質變化導致壓力、溫度、分子鏈配向性和纖維配向性的改變。
模具的設計限制了塑件在某些方向的收縮。
塑料于射出成形的收縮可以用自由冷卻的例子說明。假如溫度均勻的塑件突然被兩側的冷模壁夾住，在冷卻的初期，塑件表層冷卻而開始收縮時，塑件內部的聚合物仍然呈高溫熔融狀態而可以自由收縮。
然而，當塑件中心溫度下降時，局部的熱收縮受限于已經凝固的表層，導致中心層為拉伸應力，表層為壓縮應力的典型應力分布，如圖2所示。
塑件從表層到中心的冷卻速率差異會引發熱效應之殘留應力。更有甚者，假如模具兩側模壁的冷卻速率不同，還會引發不對稱的熱效應殘留應力，在塑件剖面不對稱分布的拉伸應力與壓縮應力造成彎曲力矩，使塑件產生翹曲，如圖 3的說明。
肉厚不均勻的塑件和冷卻效果差的區域都會造成這種不平衡冷卻，而導致殘留應力。復雜的塑件由于肉厚不均勻、模具冷卻不均勻、模具對于自由收縮的限制等因素，使得熱效應引發之殘留應力的分布變得更復雜。
圖2 塑件冷卻不均勻和塑料溫度歷程的作用，導致熱效應引發之殘留應力。
圖3 塑件剖面方向不均勻的冷卻，造成不對稱熱效應引發之殘留應力，使塑件翹曲。
圖4說明了保壓之壓力歷程所造成的凝固層比容變化。其中，左圖是塑件一個剖面的溫度分布曲線。為了方便說明，將塑件沿著肉厚方向分為8層，曲線上顯示著各層的凝固時間為t1~t8。
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另一項挑戰，是芯片中的機械應力，因為復雜結構在裝配和運行過程中會經歷熱膨脹和收縮，產生應力誘導的參數漂移，從而影響可靠性和電氣性能。
系統設計涵蓋從納米級晶體管到厘米級封裝以及更廣泛的范圍，因此，多尺度物理挑戰也變得越來越重要。
、熱膨脹收縮效應達成精準預測翹曲
Moldex3D 支持多種封裝制程模擬轉注成型與覆晶底部填膠模擬。
應力場：由于溫度變化引起的熱膨脹與收縮，產生了焊接熱應力。外側焊縫的應力集中較為顯著，內側焊縫施焊時的應力分布受外側熱應力的影響，形成了更復雜的應力場。
圖1-3 溫度場
圖1-4 應力場
1.4.
粉碎、混合、篩分及輸送設備等；
2.環保及化工物料干燥設備：污泥干燥成套設備、生物發酵干燥成套設備、精細化工干燥成套設備、火電石化及其他特種行業干燥成套設備等；
3.烘干設備：除濕干燥機、工業熱風干燥機、燃燒器、熱風爐、隧道爐、工業烘箱、紫外線固化機、紅外線干燥設備、鼓風干燥箱、防爆烘箱、充氮烘箱、臺車烘箱等；
5.防濕包裝：剛性容器包裝、真空包裝、充氣包裝、貼體包裝、熱收縮包裝
這并非熱膨脹系數的失效，而是其內部交聯的彈性段在加工中儲存了內應力，在后期的應力釋放過程中，分子鏈的運動回彈導致了額外的收縮，甚至可能暫時抵消熱收縮效應。TMA測試可以幫助區分這兩種不同的收縮機制。
在實際的模具設計中，工程師必須將材料的標稱收縮率、其線性膨脹系數以及預期的工藝條件三者結合，進行綜合計算。
展品范圍
材料處理和存儲設備：重型貨架、輕型貨架、流利貨架、懸臂貨架、木托盤、塑料托盤、金屬托盤、手動叉車、
電動叉車、堆高車、手推車、帶式輸送機、滾筒輸送機、鏈式輸送機、自動存取系統（AS/RS）、搬運機器人、智
能貨架、封箱機、打包機、熱收縮包裝機、倉庫管理軟件等；
倉庫和設備：移動貨架、紙托盤、平臺手推車、購物手推車、儲物柜、轉運車、氣泡包裝機等
非全松弛載荷循環在應用中很常見，例如：在安裝過程中對產品施加了預載荷；襯套在模壓過程中產生的壓縮預應力、過盈配合、由于熱膨脹/收縮而產生的內應力；以及在輪胎中，簾線的形狀記憶效應。
圖1.
動態公差優化（eMMA TSAF算法）
基于Simufact的焊接變形趨勢（如熱影響區收縮規律），動態調整公差帶：高變形風險區收緊公差（±0.1mm → ±0.05mm）；低風險區放寬公差，減少加工成本。
點云融合分析（eMMA Inspector模塊）
Simufact生成的焊接變形點云（STL格式）經eMMA壓縮至原始體積5%，疊加PC-DMIS關鍵尺寸數據。
熱性能檢測
熱收縮率
測試方法：將隔膜在特定溫度（如90℃、120℃）下加熱一定時間，測量尺寸變化率。
要求：高溫下收縮率需≤5%（縱向/橫向），防止電池內部短路。
閉孔溫度與破膜溫度
閉孔溫度：隔膜微孔閉合的溫度（通常130-140℃），阻斷離子傳輸以提升安全性。
鋁合金
6.0 - 8.0
鎂合金
5.5 - 7.5
鋅合金
1.0 - 2.5
鋼合金
2.0 - 3.0
影響因素包括：
材料的熱收縮系數高
