注塑模具在填充熔融树脂时要承受高内部压力,在合模时还要承受高压缩应力。此外,大型模具还要承受因为其自重而产生的弯曲应力。
因此必须提高模具的刚性,以防止因外部或自重产生应力而导致变形和断裂。
在这里,我希望回归本源,重新认识刚性。
所谓刚性(Rigidity),是指针对荷载的变形阻力。刚度取决于材料的弹性模量E和剪切模量G。
材料的E或G值越大,则刚性越高。换句话说,会表现出很强的抗弯曲和抗扭曲能力。说得更简明易懂一些,就是这一材料会很难弯曲,而且挠曲也很小。
例如,SCM440系列预硬钢的E值为203×104(kgf/cm2),而SKD11(冷作模具钢)的E值为210×104(kgf/cm2),所以可以说SKD11的刚性更高。
如果更进一步详细解释,刚性可分为“抗弯刚度”和“抗扭刚度”两类。对于注塑模具来说,“抗弯刚度”尤为重要。
所谓抗弯刚性(Flexual rigidity),是指针对弯曲荷载的变形阻力。抗弯刚度通常表示为“ExI”。
(I为截面惯性矩。更多信息请参考之前的讲座内容)
为了提高抗弯刚度,需要增大E×I的乘积。也就是说,选择弹性模量E较大的材料,并采用面积惯性矩I较大的横截面形状,可以提升“抗弯刚度”。
如果结构具有较高的“抗弯刚度”,则其挠曲就会较小,能够抵抗因弯曲变形而导致的破坏。