قالب تزریق پلاستیک

تاریخچه

پس از پیدایش و توسعه پلاستیک ها ٬تلاش بر این شد که بتوانیم به سادگی آنها را به شکل دلخواه خودمان در بیاوریم درهمین راستا ماشینی اختراع شد که به وسیله آن بتوانیم اشکال مورد نیاز خود را طراحی کرده و از آن استفاده کنیم.

یکی از راحت ترین و پر مصرف ترین روش های رایج  برای شکل دادن به پلیمر ها استفاده از ماشین تزریق است.

اگر بخواهیم به تاریخچه قالب تزریق پلاستیکی رجوع کنیم ٬ اولین بار توسط جان وسلی هایت در سال ١٨٦٨ ٬که توسط این فناوری توانست توپ های بیلیارد را ابداع کند.

این دستگاه در مقایسه با ماشین ها امروزی ساده و از اجزای کمتری برخوردار است که نسبت به ماشین های مدرن امروزی کار شکل دهی به پلاستیک خیلی مشکل است.

در ابتدا قالب هایی با صرف دقت و زحمات بسیار تهیه میشد و در گیره های دستی تعبیه میشد وسیلندی با پیستون روی آن نصب می شد و اطراف سیلندر را با شعله های آتش گرم میکردندو پس از ذوب شدن مواد با فشار فلکه بالای پیستون مواد داخل سیلندر ٬به داخل قالب تزریق میشد و پس از سرد شدن  مواد  داخل قالب ٬ گیره ها  را باز و تکه های قالب را از هم جدا و محصول  تولید شده را از آن خارج میکردند و تمام این مراحل با دست انجام  میشد تا زمانی که ماشین های تزریق مدرن  امروزی تولید شدند.

وظیفه اصلی دستگاه ماشین تزریق تبدیل مواد پلاستیک جامد(دانه های ریز یا گرانول های پلیمر)به پلاستیک سیال و روان و انتقال آن به قالب میباشد به نحوی که همیشه مواد سیال اماده تزریق داخل قالب باشند.

 

کاربرد های قالب گیری

قالب های تزریق در تولید طیف وسیعی از محصولات مانند لوازم الکتریکی منزل ٬ظروف درب بطریها ٬ اجزای داخلی خوردوها  و بیشتر محصولات پلاستیکی موجود  نقشی اساسی ایفا میکنند.

 

مزایا و معایب تزریق پلاستیک

  • دقت بالا٬ تکرار پذیری٬ طیف وسیع مواد مصرفی٬ هزینه نیروی کار کم ٬دور ریز اندک و نیاز به ملزومات کم برای نهایی کردن محصولات پس از قالب گیری همه و همه از مزایای قالب گیری تزریق  پلاستیک محسوب میگردند.
  • از معایب آن نیز  میتوان به هزینه بالای ماشین ابزار و نیاز به پیش نمونه  اشاره کرد.

( برخی قطعات پیچیده ممکن است در طی فرآیند تزریق دچار مشکلاتی از قبیل تاب برداشتن یا سطح ناصاف شود.)

در نتیجه در طراحی قطعات تزریق پلاستیک میبایست نکات  قالب گیری دقیقی را لحاظ نمود.

 

 

 

دستگاه های تزریق به دو دسته تقسیم میشوند:

١) عمودی(Vertical Injection Molding )

٢)افقی(Horizontal Injection Molding)

 

انواع دستگاه تزریق از جهت سیستم انتقال مواد:

١) پیستونی

٢) ماردونی(پیچی)

 

انواع دستگاه تزریق از جهت حرکت صفحه متحرک:

١)دستگاه های بازویی

٢) دستگاه های جکی

 

قسمت های مختلف ماشین تزریق:

١) واحد تزریق

در این قسمت عمل ذوب ٬ اختلاط و تزریق مواد صورت میگیرد. به این صورت که ابتدا مواد پلاستیک داخل قیف ریخته میشود و از قیف به تدریج به داخل سیلندر راه می یابد و با گردش مارپیج به جلو رانده میشود.

پوسته سیلندر بوسیله گرمکن های برقی که در طول جدار خارجی سیلندر قرار گرفته اند کاملا گرم شده و به صورت سیال در می آید و به جلوی سیلندر می رسند.

مارپیچ با چرخش به دور خود عمل مواد گیری را مانند چرخ گوشت انجام داده و یک حرکت افقی رو به جلو دارد.

در همین حال یعنی زمانی که مارپیچ به جلو میرود موادی که قبلا در سر سیلندر و پشت سوپاپ جمع شده اند در اثر فشار مارپیچبه داخل تزریق می شوند.بعد از مدت معینی که توسط کاربر دستگاه تعیین شده است با قطع فشار پشت مارپیچ و تجدید عمل مواد گیری، سیلندر تزریق به عقب برگشت می کند.

 

http://inpia.ir/uploads/ghalebgiri2.jpg?1503895884750

 

اجزای مختلف دستگاه تزریق

١)موتور مارپیچ

٢)قیف تغذیه

٣)گرمکن

٤)سیلندر تزریق

٥)مارپیچ

٦)نازل

 

٢) واحد گیره

این قسمت محفظه ی بزرگی است که قالب و اجزایش روی آن نصب میشود.

این واحد شامل دو قسمت اصلی است :

  • قسمت ثابت
  • قسمت متحرک

 

قدرت یک دستگاه تزریق بر حسب میزان تناژ نیروی دو فک نگهدارنده قالب بیان میشود.

به طور کلی در ماشین های تزریق جهت ایجاد فشار پشت قالب از دو سیستم استفاده میشود:

  • سیستم مکانیکی
  • سیستم هیدرولیکی

 

قالب از یک طرف به مرکز قسمت ثابت و از طرف دیگر به مرکز قسمت متحرک متصل می شود و چون قالب برای به بیرون پراندن قطعه تولید شده همیشه از وسط باز می شود در نتیجه وقتی صفحه مذکور باز می شود نیمی از قالب را با خود به عقب می برد با این کار قطعه تولیدی به بیرون می پرد سپس صفحه متحرک دوباره به جای خود باز گشته و قالب بسته می شود تا عمل تزریق مجدد انجام گیرد. پس از بسته شدن قالب و مستقیم گشتن بازو ها با ایجاد فشار (حداقل بیش از فشار تزریق) مواد مذاب را در داخل قالب تزریق حفظ می کند زیرا اگر فشار پشت قالب از فشار تزریق کمتر باشد درز میان دو صفحه قالب، باز شده و مواد پلاستیک به خارج می ریزد و یا دور خارجی قطعه تولید شده پلیسه تشکیل می شود.

 

فرایند قالب سازی پلاستیک با روش قالب تزریق پلاستیک

در تولید فرآیند قالب تزریق پلاستیک بسیار کوتاه و معولا در حدود ٢ ثانیه تا ٢ دقیقه به طول می انجامد.

این فرآیند شامل مراحل زیر است:

 

  • بستن قالب تزریق پلاستیک

قبل از تزریق مواد به داخل قالب ابتدا دو نیمه ی قالب میبایست توسط واحد گیره به یکدیگر قفل شوند.

هر دو نیمه قالب به دستگاه متصل هستند ولی تنها یکی از آن دو میتواند از قابلیت حرکت برخوردار باشد.

 

  • تزریق پلاستیک

مواد پلاستیکی خام معمولاً به شکل تکه‌های پلاستیک به دستگاه وارد و توسط واحد تزریق به سمت قالب وارد می‌شود. در حین این فرآیند، مواد بواسطه اِعمال حرارت و فشار ذوب ٬ سریعاً به داخل قالب تزریق وارد می‌گردد. مقدار مواد لازم جهت پر نمودن کامل فضای قالب اصطلاحاً شات نامیده می‌شود. به دلیل جریان پیچیده و متغیر مواد در قالب، عموماً محاسبه و تخمین زمان تزریق دشوار می‌باشد. با این حال، این زمان می‌تواند با لحاظ نمودن حجم شات موردنیاز، فشار و قدرت تزریق، مورد ارزیابی قرار گیرد.

 

  • خنک کاری قالب تزریقی

مواد مذاب درون قالب به محض تماس با سطح داخلی آن، حرارت خود را به تدریج از دست خواهد داد.

 همزمان با خنک‌شدن، مواد شکل و حالت موردنظر را به خود خواهد گرفت.

اگرچه، در این مدت ممکن است پدیده‌ی کوچک‌شدن قطعه نیز به وقوع پیوندد.

قالب تا پایان مدت‌زمان خنک‌کاری به صورت قفل و بی‌حرکت باقی می‌ماند.

همچنین، زمان خنک‌کاری با در نظر گرفتن خواص پلاستیک و نیز حداکثر ضخامت قطعه قابل تخمین خواهد بود.

 

  • خروج قطعه پلاستیکی

پس از گذشتن زمان کافی، قطعه سردشده می‌تواند خارج گردد. هنگامی که قالب باز می‌گردد، مکانیزمی خاص با اِعمال فشار برای بیرون راندن قطعه وارد عمل می‌شود. جهت تسهیل بیرون راندن قطعه، گاهاً پیش از عملیات تزریق، از اسپری کردن عنصری کمکی به فضای داخلی قالب استفاده می‌گردد.