شرح کامل طرز کار دستگاه قالب زنی و نکات حین طراحی قالب

۳۰ تیر ۱۳۹۷

دسته‌بندی‌ها

مکانیک

برچسب‌ها

ریخته گری تزریقی یکی از رایج ترین فرایند های تولیدی در تولید انواع مختلف قطعات پلاستیکی است. طیف وسیعی از محصولات توسط این روش تولید می شوند که در اندازه، پیچیدگی و کاربرد با هم متفاوت هستند. پروسه ریخته گری تزریقی نیازمند یک ماشین قالب گیری تزریقی، قالب و مواد پلاستیک خام است. پلاستیک در دستگاه قالب گیری تزریقی ذوب می شود و سپس به داخال قالب تزریق می شود. در آنجا خنک شده و به صورت جامد و فرم گرفته، خارج میشود.

قالب گیری تزریقی به منظور تولید قطعات پلاستیکی جدار نازک در انواع مختلف کاربردها استفاده می شود. یکی از پر کاربرد ترین ها، محفظه های پلاستیکی است.این محفظه ها یک چاردیواری خیلی نازک هستند که اغلب نیاز به بسیاری از دنده ها و برجستگی های داخلی دارد. محفظه های پلاستیکی در محصولات متنوعی از جمله لوازم خانگی، لوازم الکتریکی، ابزار برقی و داشبورد اتومبیل ها قابل کاربرد اند. کاربرد دیگری از این لوازم جدارنازک لوازم در باز مانند سطل هاست. قالب گیری تزریقی همچنین در تولید اقلام روزمره مانند مسواک ها یا اسباب بازی های کوچک پلاستیکی به کار می رود. بسیاری از دستگاه های پزشکی از جمله سرنگ ها نیز از این طریق تولید می شوند.

چرخه تولید

———————————————

پروسه تولید در تزریق پلاستیک بسیار کوتاه است، معمولا بین 2 ثانیه تا 2 دقیقه و شامل چهار مرحله است:

مرحله 1 : محکم بستن قالب (واحد بست) قبل از تزریق مواد، دو نیمه قالب ابتدا باید به طور کامل توسط واحد بست، بسته شوند. هر نیمی از قالب به ماشین قالب گیری تزریقی متصل شده و یکی از آنها اجازه لغزش دارد. گیره ی هیدرولیکی، قالب های تزریق را به سمت هم دیگر هل داده و نیروی کافی را به وجود می آورد تا قالب به طور محکم بسته شود تا مواد داخل قالب تزریق شوند. زمان لازم برای بستن قالب بستگی به ماشین قالب گیری دارد ( ماشین های بزرگتر، زمان بیشتری لازم دارند). این زمان میتواند از چرخه زمانی ماشین حدس زده شود.
مرحله 2 : تزریق مواد پلاستیکی خام معمولا به شکل گلوله و یا ساچمه به دستگاه قالب، تزریق میشوند. و بعد به وسیله واحد تزریق به سمت قالب هدایت می شوند. در طول این فرایند، مواد بر اثر فشار و حرارت ذوب شده و خیلی سریع به سمت قالب تزریق میشوند. موادی که اینگونه تزریق می شوند، شات نامیده میشوند. محاسبه دقیق زمان تزریق به دلیل پیچیدگی و تغییر مسیر جریان پلاستیک مذاب به سمت قالب دشوار است اما با این حال زمان تزریق میتواند به وسیله حجم شات، فشار تزریق و قدرت تزریق برآورد شود.
مرحله 3 : خنک سازی پلاستیک ذوب شده که درون قالب قرار دارد، به محض تماس با سطوح داخل قالب به سرعت خنک میشود. وقتی پلاستیک سرد شد، شکل مورد نظر کم کم شکل میگیرد. این امکان وجود دارد که در حین خنک سازی، مقداری انقباض در قطعه ایجاد شود که میتوان با تزریق مواد به قالب این انقباض را در قطعه رفع کرد. قالب تا زمانی که زمان خنک سازی به پایان نرسیده است، باز نخواهد شد.
مرحله 4 : تخلیه بعد از اینکه زمان خاصی سپری شد قطعه خنک شده به وسیله دستگاه تخلیه،خارج میشود که به نیمه عقب قالب متصل است. وقتی که قالب باز می شود، مکانیزیمی جهت جدا سازی قطعه استفاده می شود. زیرا در طی فرایند خنک سازی قطعه منقبض و به قالب چسبیده است. برای تسهیل خروج قطعه، یک ماده تسهیل کننده به سطح قالب تزریق میشود. هنگاهی که قطعه خارج شد، قالب برای شات بعدی اماده می شود.

بعد از اتمام چرخه قالب گیری، برخی پردازش ها نیاز هست که روی قطعه صورت گیرد. در خنک سازی، موادی که در کانال های قالب هستند، به قطعه متصل میشوند که باید این مواد اضافی همراه با هر فلش به وسیله کاتر برش داده شود. در بعضی از مواد مانند ترموپلاستیک ها، مواد زاید میتوانند به وسیله ماشین الات به ذوب شده و دوباره به شکل گلوله وارد چرخه تزریق شوند.

تجهیزات

———————————————

ماشین آلات تزریق قالب، دارای اجزای بسیار زیادی هستند. با این وجود با صرفه نظر از طراحی آنها تمام ماشین های تزریق قالب دارای یک منبع پرقدرت، واحد تزریق، مونتاژ قالب و واحد بست جهت انجام چهار مرحله پروسه قالب گیری هستند.
- واحد تزریق واحد تزریق مسئول هر دو مرحله حرارت دهی و تزریق مواد به قالب است. اولین قسمت این بخش، یک قیف است که یک ظرف بزرگ است که پلاستیک خام در آن ریخته می شود. این قیف دارای یک پایه باز است که اجازه میدهد مواد وارد بشکه تغذیه شوند. این مکانیسم معمولا یک پیستون یا پیچ تزریق دارد این پیستونیا پیچ به مواد نیرو وارد میکند و با حرکتی چرخشی و محوری توسط یک موتور هیدرولیک یا الکتریکی مواد را به جلو هدایت میکند. مواد وارد شیارهای پیچ شده و به سمت قالب حرکت میکنند. کم کم مواد به وسیله فشار، اصطکاک و گرمای اضافه شده که پیچ را احاطه کرده اند، ذوب میشوند. سپس پلاستیک ذوب شده به سرعت از طریق نازل با افزایش فشار و عملکرد رو به جلوی پیچ به قالب تزریق می شود. این افزایش فشار باعث می شود مواد به صورت اجباری در قالب نگهداری شوند. وقتی ماده درون قالب تثبیت شد، پیچ برای شات بعدی به مکان اولیه بر می گردد.

- واحد بست قبل از تزریق پلاستیک مذاب به قالب، دو نیمه قالب ابتدا بایستی توسط واحد بست نصب شوند. هنگامی که قالب به دستگاه تزریق وصل می شود، هر کدام از نیمه ها به یک صفحه بزرگ فیکس خواهد شد. نیمه جلوی از قالب، حفره قالب نامیده می شود. که به یک صفحه ثابت شده و با نازل واحد تزریق هماهنگ است. نیمه عقب قالب به نام هسته قالب نامیده می شود که بر یک صفحه که در طول یک میله مقید شده حرکت میکند، سوار شده است. موتور هیدرولیکی مهار شده، میله های مهر شده را به کار می اندازد تا صفحات متحرم را به سمت ورق متحرک فشار دهند و نیروی کافی را به وجود اورند تا قالب را به طور مداوم بسته نگه دارند تا ماده تزریق و سپس خنک شود. بعد از مدت زمان خنک سازی، قالب باز می شود. یک سیستم تخلیه که به نیمه عقب متصل است، به وسیله یک میله انژکتور به کار می افتد و قطعه خنک شده را به بیرون از قالب هدایت میکند.
- مشخصات ماشین ماشین آلات تزریق معمولا به وسیله توناژ نیروی گیره توصیف میشوند. نیروی مورد نیاز گیره به وسیله سطح هر قسمت از قطعه در تزریق و فشاری که مواد تزریق میشوند، محاسبه می شود. بنابراین سطح بزرگتر ، نیاز به نیروی بزرگتری دارد. همچنین موادی که نیاز به فشار بالا دارند ممکن است نیاز به ماشین آلات توناژ بالا داشته باشند. اندازه هر قسمت باید با مشخصات دیگر دستگاه از قبیل ظرفیت شات، حداقل ضخامت قالب، اندازه ورق و … مطابقت داشته باشد.قطعات قالب گیری تزریقی می تواندد در اندازه قطعه متفاوت باشند بنابراین دستگاه های قالب گیری تزریقی طوری طراحی شده اند که بتوانند طیف وسیعی از این مقادیر را در خود جای دهند.

5-1

شکل دهی

———————————————

در فرایند قالب گیری معمولا قالب ها از آلومینیوم یا استیل ساخته می شوند. قالب بخش های زیادی دارد اما میتواند به دو نیمه تقسیم شود. هر دو نیمه داخل دستگاه قالب وصل میشوند، نیمه عقب قالب اجازه لغزش دارد که قالب را میتواند در امتداد میله باز و بسته کند. دو جزء اصلی قالب، هسته قالب و حفره قالب هستند. هنگامی که قالب بسته می شود، فضای بین حفره قالب و هسته قالب از پلاستیک مایع رپر می شود تا قطعه مورد نظر را ایجاد کند. گاهی نیز از قالب های چند حفره ای استفاده می شود.

پایه قالب هسته قالب و حفره قالب هر کدام به پایه قالب متصل می شوند و سپس بر روی صفحاتی درون ماشین قالب فیکس می شوند. نیمه جلو پایه قالب شامل یک صفحه پشتیبانی است که حفره قالب به آن متصل می شود. نیمه عقب پایه قالب شامل سیستم تخلیه است که هسته قالب و یک صفحه پشتیبان به آن متصل شده اند. وقتی که واحد بست نیمه های قالب را از هم جدا می کند، نوار تخلیه سیستم تخلیه را به کار می اندازد. میله تخلیه، صفحه تخلیه کننده را به سمت جعبه تخلیه سوق می دهد که به نوبه خود پین های تخلیه به سمت قالب سوق داده می شوند و این پین ها قطعه را به بیرون سوق می دهند.
کانال های قالب برای اینکه پلاستیک مذاب به سمت حفره های قالب جریان پیدا کند، چندین کانال در طراحی قالب در نظر گرفته شده است. اول پلاستیک مذاب از طریق یک راه گاه وارد قالب می شود. سپس کانال های اضافی که رانر نامیده می شوند، پلاستیک مذاب را به تمام حفره هایی که باید پر شوند هدایت می کنند. در انتهای هر رانر، پلاستیک مذاب از طریق دروازه هایی که جریان را هدایت میکنند وارد حفره ها می شوند. پلاستیک های مذابی که درون این رانر ها باقی مانده اند، بعد از جدا شدن قطعه داخل آنها باقی میماند که باید جدا شوند. به هر حال گاهی اوقات سیستم گرم کننده رانر، به طور مستقل این رانر ها را گرم و مواد موجود در انها را ذوب و از آن جدا می کند.نوع دیگری از کانال هایی که در سیستم قالب زنی وجود دارند، کانال های خنک کننده هستند. این کانال ها اجازه میدهند که آب در دیواره های قالب در مجاورت حفره جریان پیدا کند و پلاستیک مذاب را خنک کند.

طراحی قالب علاوه بر رانر ها و دروازه ها، مسائل دیگری در طراحی قالب ها وجود دارد که باید در نظر گرفته شود. اول اینکه قالب باید اجازه دهد تا پلاستیک مذاب به آسانی به تمام حفره های موجود در قالب دسترسی پیدا کند. و این ویژگی جزء مهمترین ویژگی های یک قالب است. همچنین طراحی قالب باید با هر نوع قطعه پیچیده قابل تطبیق باشد.

مواد انواع مختلفی از مواد هستند که ممکن است در تزریق قالب استفاده شوند. اکثر پلیمرها شامل ترموپلاستیک ها، ترموست ها وبرخی از الاستومر ها. وقتی این مواد در پروسه تزریق استفاده می شوند، شکل خام آنها باید به صورت گلوله های کوچک یا پودر باشد. هم چنین رنگ ها در حین پروسه به بخش های نهایی اضافه خواهند شد. انتخاب مواد برای ایجاد قطعات قالب گیری منحصرا بر کراکتر های بخش نهایی پایه ریزی نشده است. در حالی که هر ماده ای ویژگی های متفاوتی دارد که بر روی استقادمت و عملکرد نهایی قطعه تاثیر میگذارد.هر ماده یک مجموعه ای از پارامترهای مختلف را در حین پروسه قالب گیری احتیاج دارد، شامل دمای تزریق، فشار تزریق، دمای قالب، دمای خروجی و زمان چرخه.

قوانین طراحی

———————————————