Стресс-коррозия, или как легко и быстро разбить фары⁠⁠

Приезжал к нам на завод один очень умный дяденька, вёл курсы повышения квалификации. Рассказал одну интересную штуку.
Практически на любом автомобиле можно лёгким неаккуратным движением руки разбить себе фары, ну или небоброжеватель может вам устроить такой подляк. Он сам как то таким образом потерял одну фару.

Для этого достаточно взять простой советский капнуть на фару немного бензина, скипидара, растворителя или керосина. Дальше начинается магия! Возможно, сразу же или через несколько часов фара растрескается. Объясняется это такой интересной штукой, как остаточные напряжения в пластике.

Возникает остаточное напряжение довольно просто. Автомобильные фары делаются из поликарбоната методом литья под давлением. Пластик нагревают до жидкого состояния и впрыскивают под большим давлением в металлическую форму. Чтобы пластик быстрее застыл, в форме просверлены каналы, по которым циркулирует вода.
Дальше в дело вступает экономика. Производителю выгодно, чтобы всё происходило как можно быстрее — время работы станка стоит достаточно дорого. Поэтому все параметры подобраны так, чтобы делать как можно больше деталей за единицу времени. Вода, охлаждающая форму, достаточно холодная, пластик наоборот разогрет как можно сильнее — всё для того, чтобы как можно быстрее впрыснуть пластмассу, потом резко её остудить и получить готовое изделие.

В таких условиях получается следующее: пластик сначала застывает снаружи, а внутри ещё жидкий. Пластмасса, застывая, уменьшается в объёме. Внутренние слои пластика застывают и тоже пытаются уменьшиться, но им некуда — со всех сторон уже застывший пластик. Это приводит к образованию напряжённых зон — внутри фары появляются остаточные механические напряжения.
Избавиться от них полностью невозможно, можно только уменьшить, поместив фары на несколько часов в камеру с высокой температурой. Но, опять-таки, это всё достаточно дорого и долго. На нормальных производствах это делают, там где экономят каждую копейку нет.

Можно самому увидеть эти самые остаточные напряжения, они хорошо видны в поляризованном свете. Для этого нужен источник света с поляризатором (подойдёт монитор) и поляризационные очки. Фару ставят между монитором и очками и начинают крутить очки. Области без напряжения будут равномерно прозрачными, там где напряжение есть появятся цветные разводы, радужные полосы, какие то линии.

Видео, показывающее как всё это выглядит:

Растворитель проникают во внутреннюю структуру пластика и локально ослабляют связи между молекулами поликарбоната, на участках с внутренними напряжениями, что и приводит к образованию трещин.
Что интересно, явление это известно уже более 100 лет (в 1911 году описали растрескивание латунных патронов, и назвали это дело стресс-коррозией, вплотную занялись этим явлением после нескольких крупных аварий) но до сих пор нет единой внятной теории, описывающей все такие случаи для всех материалов. Есть огромная масса экспериментальных материалов, несколько полуэмпирических моделей. На Западе всё это дело объединили в очередной ISO (ISO 22088) ажно в шести частях, там расписаны все возможные испытания материала на стресс-коррозию. У нас перевели только часть, и в основном на производствах используют или напрямую ISO 22088 или ТУ максимально списанные с него. Эти проверки позволяют минимизировать стресс-коррозию, но полностью избавится от неё невозможно.