잔류 또는 내부 응력이 본질적으로 제조 공정에서 플라스틱 제품에 유발되며, 특히 고분자 사슬은 사출 성형 과정의 높은 변형속도 아래에서 강하게 배향된다. 잔류 응력은 치수 뒤틀림이나 광학 복굴절 같은 바람직 하지 않은 특성을 읽으키며 충격 강도 감소, 화학 저항 감소, 내마모성, 환경 응력 균열과 같은 제품의 최종 사용 성능을 손상 시킬 수 있다(그림1). 이 제조 문제에 대한 산업 실용적인 해결책은 어닐링이다. 어닐링은 유리 전이 온도 또는 연화점 이하로 가열 및 냉각을 천천히 하면서 플라스틱 내부 응력을 완화하는 과정이다.
그림 1. 흐름에 의한 배향과 광탄성 효과의 위상차 시뮬레이션
일반적으로, 어닐링의 프로세스는 다음 단계를 포함한다. (1) 어닐링 오븐에 플라스틱 부품을 배치 (2) 속도 제어에서 열처리 온도 부분을 가열 (일반적으로 1 ºC/min 이하)(3) 고분자와 제품 두께에 따라 특정 기간 동안 어닐링 온도로 유지한다. 일반적으로 몇 시간에서 며칠을 한다. (4) 제품을 0.5 ºC/min 보다 낮은 속도로 실내 온도로 냉각 시킨다.
플라스틱의 어닐링 과정은 보통 2가지가 있다. Batch 어닐링과 Continuous 과정이다. 온도 조절 오븐 선반/랙에 배치되는 Batch 어닐링이 일반적이다. Moldex3D Stress는 공정을 이해하는데 도움이 되는 어닐링 시뮬레이션을 제공한다(그림2).
그림2. Moldex3D 어닐링 시뮬레이션
제품 품질 관리의 필요에 따라, Moldex3 Stress는 어닐링의 영향을 받은 변형 및 응력 분석을 제공한다. 게다가, 그림3과 그림4 같이 열처리 과정에서 부품의 치수 변화를 평가하기 위한 품질 관리도구가 결정된다. Moldex3D Stress Annealing 시뮬레이션 솔루션 이외에도 Moldex3D Material Lab은 스트레스 해석을 위한 물질의 점탄성 특성의 전체 스펙트럼을 제공한다. 사용자는 빠른 해석을 위한 선형 탄성 이론을 선택할 수 있고, 보다 정확한 해석을 위해 점탄성 이론을 선택할 수도 있다.
그림 3. 어닐링 전후의 잔류 응력 시뮬레이션
그림 4. 형상 정밀도 체크 : 어닐링 해석, 변형 해석
