قالب تزریق پلاستیک از دو بخش ثابت و نیمه متحرک تشکیل شده است، بخش نیمه ثابت قالب در جای خود ساکن است و نیمه متحرک بر روی آن بسته شده و پس از پایان فرایند باز میشود تا قطعه پلاستیکی از داخل آن خارج شود. اجزای قالب تزریق پلاستیک عمدتاً از بخشهای زیر تشکیل شده است: سیستم تزریق سیستم کنترل دما..
مجموعه تکنو صنعت ۰۹۱۳۱۶۹۱۸۰۵ آماده همکاری با تولیدکنندگان عزیز میباشد..
معرفی قالب تزریق پلاستیک
در دنیای امروز استفاده از پلاستیکها برا ی ساخت محصولات روزمره بسیار رایج است. یکی از دلایل آن امکان ایجاد تنوع در طراحی محصولات است. پلیمرها را به روش های متعددی میتوان شکل داد. یکی از راحت ترین، پر مصرف ترین و مهم ترین روشهای رایج برای شکل دادن به پلیمرها استفاده از روش تزریق پلاستیک است. دستگاه تزریق پلاستیک امروزه به طور گستردهای در ساخت و شکلدهی قطعات مختلف از ساخت اسباب بازی تا قسمتهای پلاستیکی بدنه خودرو، بسته بندیها و… کاربرد دارد. در این مقاله پس از اشارهی مختصری به پلاستیکها و سپس بررسی طراحی قالب تزریق پلاستیک و اجزا آن، به قوانین طراحی قطعات پلاستیکی و بررسی انواع اتصالات این قطعات پرداخته شده است.
پلاستیکها
پلیمرهای صنعتی و یا به تعبیری پلیمرهای مهندسی بیشترین کاربرد را در صنایع گوناگون دارند. در حال حاضر هر صنعتی به فراخور حال خود از پلاستیکها استفاده میکند. صنایع حمل و نقل، الکترونیک، ساختمان، پزشکی و هواپیما بر پایه انواع مختلف پلاستیکها استوار هستند تا محصولی با کیفیت بالاتر و با قیمتی کمتر نسبت به موادی مانند فلزات، چوب، سیمان یا لاستیک تولید کنند. بسیاری از پلاستیکها به عنوان جانشینی برای موادی که به عنوان منابع تجدید ناپذیر شناخته شدهاند همانند لاستیک، چوب و فلز ایجاد و ساخته شدهاند.
پلاستیکها فقط نوع واحدی از ماده نیستند بلکه خانوادهای از مواد میباشند. پلاستیکها شامل تعداد زیادی از پلیمرها و ترکیبات متعددی میباشند، به طوری که هر ماده در هر گروه، خواص فیزیکی – مکانیکی خاص خود را دارد. بیشتر پلاستیکها به یکی از گروهای ترموپلاستیک یا ترموستها تعلق دارند. در بخش بعدی به معرفی ترموپلاستیکها خواهیم پرداخت.
ترموپلاستیک کاربرد آن در ساخت قالب تزریق پلاستیک
ترموپلاستیکها معمولا به شکل پودری و گرانول در دسترس هستند. این مواد را میتوان چندین بار تحت تاثیر گرما ذوب کرد تا شکل پذیر شوند. با این حال ترموستها قابلیت ذوب شدن در برابر حرارت و شکل دهی مجدد را نداشته بنابراین قابل بازیافت نیستند.
یکی از ویژگیهای مثبت تزریق پلاستیک و قالب سازی پلاستیک طیف گسترده پلاستیکهای سازگار با این تکنولوژی است. بیشتر ترموپلاستیکها میتوانند تزریق پلاستیک شوند و در قالبسازی پلاستیک استفاده شوند. ترموپلاستیکهای استاندارد میتوانند با افزودنیهایی مثل فیبر، ذرات لاستیک، مواد معدنی، مواد مقاوم در برابر آتش و دیگر ترموپلاستیکها مقاوم شوند و خواص ویژهای به دست آورند.
از مهمترین ترموپلاستیکهایی که برای تزریق پلاستیک از آنها استفاده میشود میتوان به اکریلونیتریل بوتادین ان استایرین، نایلون، پلی کربنات، پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرین اشاره کرد.
مراحل فرآیند تزریق پلاستیک
سه مشخصهی اساسی روش تزریق پلاستیک، تولید ماده ترموپلاست، ماشین تزریق، قالب فلزی و پارامترهای قالبگیری است. پروسه طراحی قالب به دو بخش نرمافزاری و سختافزاری تقسیم میشود. نرمافزاری به مطالعه پارامترهای قالبگیری مانند دمای ذوب، دمای قالب، زمان و فشار تزریق و همچنین طراحی سخت افزاری به بحث ساختار مکانیکی قالبسازی تزریق پلاستیک، مانند انواع صفحات قالب و ترتیب آنها، سیستم پران و … خواهد پرداخت.
به طور کلی مراحل تزریق پلاستیک به شرح زیر است:
- گرانولهای پلاستیکی از طریق قیف وارد بشکه شده و تا حالت مذاب گرم میشوند.
- پلاستیک مذاب وارد قالب میشود.
- مذاب به حفره قالب تزریق پلاستیک میشود.
- محصول پلاستیکی قبل از باز شدن قالب و بیرون افتادن آن، سرد و جامد میشود.
قطعهای که قرار است به روش تزریق پلاستیک ساخته شود، باید بر اساس استانداردها و ساختار این روش طراحی شود. پس از آین قطعه در چند مرحله نمونه سازی میشود و پس از ارزیابی و اصلاح، قالب آن ساخته میشود. نمونه سازی قبل از ساخت قالب یکی از مراحل مهم ساخت یک قطعه است که از هدر رفتن وقت و بوجه جلوگیری میکند. برای طراحی قالب تزریق پلاستیک ابتدا باید اجزا آن را شناخت. به همین منظور در ادامه به معرفی اجزای قالب تزریق پلاستیک پرداخته شده است.
قطعهای که قرار است به روش تزریق پلاستیک ساخته شود، باید بر اساس استانداردها و ساختار این روش طراحی شود. پس از آین قطعه در چند مرحله نمونه سازی میشود و پس از ارزیابی و اصلاح، قالب آن ساخته میشود. نمونه سازی قبل از ساخت قالب یکی از مراحل مهم ساخت یک قطعه است که از هدر رفتن وقت و بوجه جلوگیری میکند. برای طراحی قالب تزریق پلاستیک ابتدا باید اجزا آن را شناخت. به همین منظور در ادامه به معرفی اجزای قالب تزریق پلاستیک پرداخته شده است.
ساختار قالب تزریق پلاستیک
بطور کلی ساختار قالب تزریق پلاستیک به شرح زیر است:
محفظه قالب: شامل حفره قالب (قسمت مادگی قالب که شکل خارجی قطعه را به دست میدهد) و ماهیچه (قسمت نرینگی قالب که فرم داخلی قطعه را ایجاد میکند).
صفحهی حفره و صفحهی ماهیچه: صفحهای که قسمت فرورفتهی قالب روی آن سوار باشد صفحهی حفره و صفحهای که قسمت بیرون زده روی آن ساخته شده باشد صفحهی ماهیچه نام دارد. هنگام بسته شدن قالب دو صفحهی مذکور روی هم سوار شده و فضای بین آنها محفظهی قالب را ایجاد میکند.
نیمهای از قالب که به قسمت ثابت دستگاه تزریق متصل شده نیمهی ثابت قالب و نیمهی دوم که به قسمت متحرک ماشین تزریق متصل میشود نیمهی متحرک نام دارد. قالب تزریق ممکن است تک حفرهای یا چند حفرهای باشد.
روش نصب و جاسازی ماهیچه و حفره:
- روش یکپارچه (اینتگری): در این روش حفره و ماهیچه همراه صفحات پشتبند آنها به صورت یکتکه و یکپارچه ماشین کاری میشوند
- روش اینسرتی: در این روش حفره و ماهیچه به صورت جداگانه ماشین کاری شده و بعد روی صفحات نصب میشوند.
مهم ترین کاربرد قالب تزریق پلاستیک چیست؟
از چند دهه گذشته تا به امروز با پیشرفت تکنولوژی در زمینه دستگاه های تزریق پلاستیک، در صنعت قالب سازی پلاستیک تحولات بزرگی به وجود آمده است. در واقع ساخت قطعات پلاستیکی کوچک و بزرگ با اشکال پیچیده به کمک قالب های تزریق پلاستیک امکان پذیر است. با قالب های دستگاه تزریق پلاستیک تولید محصولات پر کاربرد نیز افزایش یافته است.
از کاربرد های قالب تزریق پلاستیک می توان موارد زیر را نام برد:
۱٫ ساخت قطعات حساس مورد نیاز در صنعت پزشکی
۲٫ تولید قطعات مستحکم صنعت خودروسازی
۳٫ ساخت قطعات ریزودرشت صنعت لوازم خانگی
۴٫ تولید قطعات پلاستیکی صنعت محصولات بهداشتی
۵٫ ساخت ظروف و محصولات موردنیاز صنایع غذایی
۶٫ تولید محصولات اسباب بازی
نوع دیگری از قالب های تزریق پلاستیک در صنعت نوشیدنی نقش بسیاری دارد، قالب تزریق پریفرم است. برای این فرآیند (تولید بطری)، داخل قالب تزریق پریفرم حرارت داده شده و پس از دمیدن هوای فشرده، بطری به اندازه قالب ساخته می شود. همچنین از قالب تزریق پریفرم برای بسته بندی و نگهداری انواع آب میوه ها، محصولات لبنی، نوشابه ها، آب معدنی ها، روغن های خوراکی، سس ها و سایر محصولات غذایی که نیاز به بطری دارند، استفاده می کنند.
انواع قالب های پلاستیک کدامند؟
تا اینجای مقاله متوجه شدید که برای تولید انواع مختلفی از محصولات پلاستیکی باید از قالب سازی پلاستیک کمک بگیرید. در حقیقت با ساخت قالب تزریق پلاستیک در شکل و فرم های کاربردی، می توان تمامی قطعات پلاستیکی مورد نیاز صنایع مختلف را تأمین کرد.
در یک دسته بندی کلی، انواع قالب پلاستیک به صورت زیر تقسیم بندی می شود:
قالب ترموست (Thermoset Molds)
در این حالت مواد اولیه پلاستیک به صورت سرد وارد محفظه قالب ترموست شده؛ سپس کل قالب تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد. در نهایت مواد، فرم قالب را به خود گرفته و بعد از مدت زمانی، سخت شده و از قالب خارج می شوند.
قالب ترموپلاستیک (Thermoplastic Molds)
در دسته بندی پرکاربرد بعدی، مواد اولیه به صورت مذاب پلیمری وارد محفظه قالب شده و به شکل قالب در می آید و در پایان نیز پس از سرد شدن و سختشدن از قالب خارج می شوند. این دسته شامل انواع قالب های تزریق پلاستیک می شود.
درادامه به جهت اینکه بهتر متوجه فرآیند قالب گیری و تزریق بشوید بهتر است با اجزای قالب تزریق پلاستیک آشنا شوید..
معرفی انواع قالب های تزریق پلاستیک
یکی از انواع پرکاربرد و مهم قالب سازی پلاستیک، قالب های تزریقی پلاستیک (Plastic Injection Mold) به شمار می روند. در این نوع قالب ها مواد پلاستیکی به صورت پودر و گرانول به داخل قالب تزریق شده و شکل محفظه را به خود می گیرند.
قالب سازی پلاستیک به روش تزریق، از روش های پرطرف دار تولید و ساخت قطعات پلاستیکی همچون قطعات خودرو و لوازم خانگی است. در واقع امکان تولید انبوه قطعات پلاستیکی، دقت و ظرافت، هزینه مقرون به صرفه، تنوع ساخت و… از مزایای ساخت قالب پلاستیکی برای تولید محصولات مختلف خواهد بود. همان طور که می دانید نوع قالب و جنس آن بر کیفیت نهایی محصولات و هزینه های تولید تأثیر می گذارد. از این رو هنگام سفارش طراحی قالب تزریق پلاستیک باید معیارهایی همچون میزان حجم تولیدی، جنس قالب، ابعاد محصول و میزان بودجه خود را در نظر بگیرید.
به طور کلی قالب های تزریق بر اساس نوع راهگاه، تعداد حفره و نوع ساختمان دسته بندی می شوند. در ادامه این بخش همراه ما باشید تا با انواع قالب تزریق پلاستیک آشنا شوید.
انواع قالب های تزریق پلاستیک بر اساس ساختار
ساخت قالب تزریق پلاستیک بر اساس نوع ساختمان و ساختار به صورت زیر دسته بندی می شوند:
قالبهای تزریق پلاستیک دو صفحه ای
قالب های تزریق پلاستیک دو صفحه ای (Tow Plate Plastic Injection Mold)، یک صفحه جدا کننده داشته که قالب از آن بخش باز می شود. این قالب ها کاربردهای بسیار زیادی در تولید قطعات پلاستیکی دارند.
قالب های تزریق پلاستیک سه صفحه ای
قالب های تزریق پلاستیک سه صفحه ای (Three Plate Plastic Injection Mold)، از دو صفحه جدا کننده تشکیل می شوند. تعداد صفحات این قالب ها با توجه به جنس پلاستیک مذاب، تعداد حفره های قالب، شکل نهایی قطعه و نوع ماشین تزریق ساخته خواهد شد.
قالب تزریق پلاستیک چیست؟
یکی از پرکاربردترین قالب های تزریقی صنایع مختلف در جهان را می توان قالب های تزریق پلاستیک دانست. در واقع محصول نهایی در فرایند تولید قطعات با چنین قالب هایی از جنس پلاستیک خواهد بود. اگر یک نگاهی کلی به اجزای قالب تزریق پلاستیک بیندازید، متوجه خواهید شد که قالب پلاستیکی از دو صفحه فولادی به همراه اجزای دیگر ساخته شده که در نهایت در یک ماشین قالب تزریق قرار می گیرد. قالب های پلاستیک بر اساس ویژگی های پلاستیک ها به دو گروه ترموپلاست (گرمانرم) و ترموست (گرماسخت) تقسیم بندی می شوند. قالب های تزریق پلاستیک برای تولید قطعات مختلف پلاستیکی استفاده می شود. فرآیند تولید قطعات باید با دقت بالایی صورت گیرد تا به خوبی مذاب پلیمری را در خود نگهداری کند و انتقال حرارت عالی داشته باشد. در این صورت می توان نهایتا به آسانی قطعه را از داخل قالب پلاستیکی جدا کرد. همچنین قطعه ایجاد شده علاوه بر کیفیت ساخت بسیار بالا، در برابر فشار بالای مذاب نیز مقاوت دارد.
طراحی و ساخت قالب تزریق پلاستیک
از جمله مراحل حیاتی در فرآیند قالب سازی پلاستیک، طراحی و ساخت قالب تزریق پلاستیک است. فرآیند طراحی و ساخت قالب های تزریق پلاستیک امکان تولید قطعات پلاستیکی را با دقت و کیفیت بالا فراهم می کند. این فرآیند شامل طراحی سه بعدی قالب، انتخاب مواد مناسب، تزریق مواد پلاستیکی و استخراج قطعات پلاستیکی است. از اصلی ترین مراحل در طراحی قالب تزریق پلاستیک، طراحی سه بعدی قالب است. با استفاده از نرم افزارهای مدلسازی سه بعدی، قالب تزریق پلاستیک مورد نظر به طوردقیق طراحی و قالب سازی پلاستیک انجام می شود.
در این مرحله، اصول هندسی و مکانیکی قالب به خوبی مورد بررسی قرار می گیرند تا از استحکام و عملکرد بهینه قالب تزریق پلاستیک اطمینان حاصل شود. سپس، مرحله قالب سازی پلاستیک آغاز می شود. انتخاب مواد مناسب برای ساخت قالب از اهمیت بالایی برخوردار است. فولادهای آلیاژی با خصوصیات مکانیکی برتر و مقاومت در برابر فشار و حرارت، به عنوان یکی از گزینه های معمول در قالب سازی پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرند.
در ادامه، مرحله تزریق مواد پلاستیکی به قالب صورت می گیرد. این مرحله شامل انتخاب مواد پلاستیکی مناسب، تنظیم دما و فشار مناسب برای تزریق، و زمان تزریق مناسب است. در روند قالب سازی پلاستیک قطعات پلاستیکی با کیفیت بالا و تراکم مناسب تولید می شوند و قالب سازی پلاستیک به صورت اصولی انجام می شود.
اجزای قالب تزریق پلاستیک کدامند؟
اجزای قالب تزریق پلاستیک
کشویی، قفل کن و سایر اجزای قالب تزریق پلاستیک
علاوه بر موارد بالا، مسائل بسیار دیگری نیز در طراحی قالب تزریق پلاستیک دخیل هستند که بسته به طراحی نوع قطعه دارند. برای مثال سیستم در مواردی که قطعه به علت شکل خاصی که دارد، ممکن از پس از باز شدن قالب در قالب گیر بیفتد، لازم است در یک یا چند طرف آن “کشویی” طراحی شود. کشویی معمولاً در یک یا دو طرف کناری قالب قرار دارد و بخشی متحرک است که با باز شدن دو سمت اصلی قالب از هم، به صورت افقی کنار میرود، و با بسته شدن قالب مجدداً داخل میآید. این کار کمک میکند زاویههای منفی در قطعه آزادشده و سیستم پران بتواند قطعه را به بیرون هدایت کند. همچنین برای کنترل میزان حرکات صفحات متحرک مانند صفحه پران و یا کشویی از “قفل کن” استفاده میشود. قفل کن ها موجب توقف حرکت در نقطه خاصی میشوند.
در مواردی نیز لازم است قطعهای فلزی یا از جنس دیگر، درون قطع پلاستیکی کار گذاشته شود که به آن اینسرت میگویند و محل تعبیه اینسرت نیز باید در قالب در نظر گرفته شود. به همین ترتیب بسته به نوع قطعه، هر قالب میتواند اجزای تکمیلی بسیاری داشته باشد.
سیستم پل و پران
به سراغ بخش دیگر قالب یعنی بخش متحرک که هسته قالب در آن قرار دارد، میرویم. بخش متحرک قالب همیشه به یک سیستم پران وصل است. سیستم پران، سیستمی است که به کمک آن پس از باز شدن قالب، قطعه از درون قالب به بیرون هدایت میشود. سیستم پران شامل یک میله پران است که صفحهی پران را حرکت میدهد. صفحهی پران نیز دارای تعدادی پین (میلههای باریک) است که این پینها وارد هسته قالب شده و به قطعه ضربه وارد میکند و آن را به بیرون قالب پرتاب میکند.
برای آنکه صفحه و پینهای پران بتوانند در قالب حرکت داشته باشند، باید فضایی برای آنها ایجاد شود. این فضا توسط دو عدد پل در دو طرف صفحه پران ایجاد میشود. بدیهی است که ارتفاع پلها به این بستگی دارد که ارتفاع خود قطعه چقدر است و پینهای پران چقدر باید قطعه را به بیرون هل دهند تا از قالب خارج شود. در برخی از قالبها با عرض و طول بیشتری برای کاهش فشار به صفحهی کور (core) قالب از استوانههایی به نام پل کمکی هم استفاده میشود.
در تصویر زیر که تنها یک پل مشاهده میکنید، باید توجه کنید که این تصویر ، نشاندهنده درون یک قالب با یک برش عرضی از وسط قالب است و نیمی از قالب را نمایش میدهد. پس یک پل دیگر در طرف دیگر قالب قرار دارد.
کفشکها، میل و بوش راهنما پل صفحه پران
اما هسته و کویتی قالب باید روی صفحات پایهای بسته شوند که این صفحات نیز روی صفحات مخصوص در ماشین تزریق پلاستیک فیکس میشوند. به این صفحات کفشک گفته میشود که تمامی اجزای داخلی قالب را در خود نگه میدارد. پس اجزای قالب تزریق پلاستیک توسط دو کفشک در دو طرف قالب نگه داشته شده و کل قالب توسط کفشکها به ماشین تزریق پلاستیک وصل میشود.
بخش کویتی و هسته قالب در هنگام بسته شدن قالب باید به طور دقیق بدون کوچکترین جابجایی در جای خود و رو به روی هم قرار بگیرند. برای تنظیم دقیق قرارگیری این دو معمولاً از چهار استوانه و میله استفاده میشود که در چهار طرف قالب هستند و هنگام بسته شدن قالب، در هم قرار میگیرند. به این استوانهها و میلهها، “میل و بوش راهنما” گفته میشود.
این قطعات اکثرا از جنس آهن ساخته میشود البته بلوکه آماده کفشک و پل صفحه پران نیز موجود میباشد..
سیستم تغذیه قالب
بخش ثابت قالب که شامل کویتی است، به یک کفشک وصل میشود. در میان این صفحه، یک ورودی به نام “بوش اسپرو” قرار دارد که این ورودی به نازل دستگاه تزریق وصل میشود و از طریق این ورودی است که پلاستیک وارد قالب میشود.
نازل دستگاه تزریق قطعهای است که مواد پلاستیک مذاب از آن با فشار وارد قالب میشوند. (برای آشنایی با قسمتهای دستگاه تزریق، مقالهی دستگاه تزریق پلاستیک را مطالعه کنید)
برای آنکه نازل دستگاه تزریق پلاستیک و بوش اسپرو در قالب به خوبی به هم فیکس شوند، قطعهی حلقوی به نام رینگی دور بوش اسپرو قرار داده میشود.
هر قالب پلاستیکی دارای کانالهای متعددی است. بخشی از این کانالها، همانطور که حدس میزنید مربوط به جریان یافتن پلاستیک مذاب در قالب است. هر قالب پلاستیکی در هر شات تزریق میتواند چند قطعه را همزمان تولید کند. برای مثال قالبی که در هر شات چهار قطعه تولید میکند، یک قالب چهار کویتی است و پلاستیک مذاب باید از طریق کانالهایی به هر چهار کویتی راه پیدا کنند. اولین کانال اسپرو نام دارد که پلاستیک مذاب از دستگاه تزریق پلاستیک، مستقیماً وارد این کانال اصلی میشود. اما اسپرو در ادامه به چند کانال فرعی راه دارد که “راهگاه” نام دارند. راهگاه ها نیز از طریق گیتها به داخل کویتیها هدایت میشوند.
مفهوم راهگاه سرد و گرم
پس دیدید که علاوه بر حفره درون قالب مقداری پلاستیک درون کانالها نیز هست. این پلاستیک نیز سرد شده و بعداً از قطعه اصلی جدا میشود. در قالبهای پیشرفتهتر که هزینه ساخت آن نیز بالاتر است، سیستم ویژهای برای گرم نگه داشتن جداگانهی راهگاه وجود دارد که به آن “راهگاه گرم” گفته میشود. پس در حالی که خود قطعه در حال سرد شدن است، راهگاه ها همچنان گرم هستند و پلاستیک درون آنها به قطعه نمیچسبد و هنگام عملکرد سیستم پران، تنها خود قطعه بدون هیچ هدر رفت و ضایعاتی از قالب خارج میشود.
در تصویر زیر اگر از راهگاه گرم استفاده شود تنها قطعات لگو از قالب خارج میشوند اما در صورتی که از راهگاه سرد استفاده شود، قطعات لگو همراه با بخش شماره ۲ و ۳ از دستگاه خارج شده و سپس این بخشها از قطعه باید جدا شوند که نیازمند صرف زمان و هزینه بیشتر در تولید است.
استفاده از راهگاه گرم هرچند هزینه ساخت قالب را بالا میبرد اما موجب تسریع روند تزریق، کاهش هدر رفت پلاستیک و کیفیت بسیار بالاتر قطعه میشود. پس در زمان و هزینه صرفهجویی و نتیجه را بهبود میدهد.
در این مقاله سعی شد تا به صورت اجمالی قالب تزریق پلاستیک را معرفی کنیم. مجموعه تکنو صنعت اماده همکاری با تولیدکنندگان عزیز میباشد..
