残留応力 ざんりゅうおうりょく/residual stress

外力や温度勾配のない状態で、材料内部に残っている応力のこと※1。材料に残留応力が存在している場合、フックの法則※2に対応するひずみ(残留ひずみ)も発生している。

残留応力はプラスチック製品の変形や反り、ソルベントクラック、製品強度低下などの原因となる。残留応力は外観上では容易に判断がつかないため、市場に出てから問題になることも多い。

※2 フックの法則参考記事
応力とひずみの関係(フックの法則とヤング率)

 

残留応力の主な原因を以下に示す。

 原因
成形収縮率のバラツキ ・形状(厚肉、偏肉、不適切なリブによる冷却速度のバラツキ)
・成形条件(冷却速度、金型内圧力、)
・成形収縮率の異方性(強化繊維や結晶構造の配向)
離型時に成形品にかかる力 ・アンダーカット
・ノックアウトピンの不適切な配置
・離型抵抗
インサート ・埋め込み部材とプラスチック材料の線膨張率差
二次加工 ・溶着、機械締結、機械加工などの際に生じる熱や力

 

色々な原因が複合的に絡むので対策は容易ではなく、設計段階から考慮しておくことが不可欠である。

製品設計、金型設計、成形条件でも対応できない場合、アニールにより残留応力を緩和させることが行われる。アニールはプラスチックの粘弾性特性を積極的に利用したものである。

<関連記事>
「プラスチックの応力緩和」

 

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【参考文献】
※1 JIS Z2300 「非破壊試験用語」
高野菊雄 『プラスチック材料の選び方・使い方』 工業調査会
本間精一 『プラスチック材料大全』 日刊工業新聞社

 

最終更新 2018年5月25日 

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投稿日:2018年5月25日 更新日:

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