مقدماتی بر قالب گیری تزریقی

قالب گیری تزریقی یکی از مهمترین فرآیند های شکل دهی در تولید محصولات پلیمری است . بیش از یک سوم مواد گرمانرم با این روش شکل دهی و فرآیند می شوند . قالب گیری تزریقی فرآیندی ایده آل برای تولید انبوه قطعات با شکل های پیچیده و ابعاد دقیق است .
این فرآیند با بسته شدن قالب شروع می شود و با جلو آمدن پیج ادامه می یابد . تزریق پلیمر به درون محفظه قالب و نگه داشتن فشار برای جلوگیری از جمع شدگی ماده مرحله بعدی جهت تزریق است . در گام بعدی پیچ به عقب بر می گردد تا هنگام بارگیری مواد اولیه ٬ عمل ذوب کردن پلیمر برای تزریق جدید را انجام دهد . درست در همین زمان عمل خنک شدن نیز انجام می شود ٬ در نهایت با باز شدن قالب و بیرون آوردن قطعه تولیدی ٬ چرخه تزریق به اتمام می رسد .
بیشترین زمان چرخه تزریق مربوط به سرد شدن قطعه در داخل محفظه قالب است .
در مرحله پر شدن قالب ٬ فشار تا پر شدن کامل ٬ روند صعودی دارد ٬ سپس در مرحله بعدی با افت اندکی مواجه می شود و تا سرد شدن کامل دروازه قالب ثابت می ماند . با جامد شدن مواد در دروازه قالب ٬ فشار کاهش می یابد و در نهایت با خارج شدن قطعه به صفر می رسد .

قالب گیری تزریقی

دستگاه تزریق از نظر سخت افزاری شامل بخش های زیر است :
• واحد نیروی محرکه
• واحد تزریق
• واحد گیره 
• واحد قالب
• واحد کنترل
واحد نیروی محرکه :
نیروی محرکه اکثر دستگاه های تزریقی از نوع نیروی محرکه هیدرولیکی است . این واحد به طور عمومی از یک موتور AC با سرعت ثابت تشکیل می شود که پمپ های هیدرولیکی را به کار انداخته و این پمپ نیز به نوبه خود یک موتور هیدرولیکی را به راه می اندازد . از مزایای این سامانه می توان کنترل پذیری آسان ٬ تنظیم پیوسته سرعت گشتاور و زمان ٬ قابلیت توقف ناگهانی بدون آسیب دیدگی ٬ شتاب یکنواخت و قابل کنترل و ارزان بودن را نام برد .
واحد تزریق :
واحد تزریق در فرآیند قالب گیری تزریقی بسیار مهم است و کیفیت نهایی قطعه تولیدی ٬ به فرآیند انجام شده در این بخش وابسته است . عملکرد این واحد شبیه به عملکرد دستگاه رانشگر تک پیچی است ٬ به جز اینکه در این فرآیند پیج علاوه بر حرکت چرخشی دارای حرکت رفت و برگشتی برای قرار دادن مواد در قالب نیز است . تفاوت مهم دیگر این بخش با رانشگر تک پیچی ٬ چرخه ای بودن عملکرد آن نسبت به پیوسته بودن عملیات رانشگری است .
واحد گیره :
یکی از اجزای مهم در فرآیند قالب گیری تزریقی واحد گیره است . عملکرد های واحد گیره را می توان به شکل زیر برشمرد :
• تنظیم کردن قالب در حالت های بسته و باز که به وسیله میله های راهنما انجام می شود .
• بسته نگه داشتن قالب هنگام تزریق که با توجه به فشار زیاد تزریق به نیروی زیادی احتیاج است .
• خارج کردن قطعه از قالب که در مقایسه با نگه داشتن قالب ٬ نیروی زیادی را نیاز ندارد .
در فرآیند قالب گیری تزریقی ٬ نیروی گیره همواره باید از فشار تزریق بیشتر باشد تا موجب ایجاد پلیسه در قطعه قالب گیری شده نشود .
سازوکار های عملکرد واحد گیره به سه گروه هیدرولیک ٬ هیدرومکانیک و مکانیکی دسته بندی می شود

گیره دستگاه تزریق

واحد قالب :
قالب از مهمترین اجزای فرآیند قالگیری تزریقی است و شکل نهایی قطعه تولیدی در این واحد به دست می آید .طراحی و ساخت قالب باید به نحوی باشد که محدوده خطایی بسیار کوچک داشته و قابلیت ان برای تولید هزاران یا حتی میلیون ها قطعه تضمین شده باشد . علاوه بر تعیین شکل نهایی قطعه ٬ موارد زیر نیز باید در ساختار قالب در نظر گرفته شود :
• قالب باید به عنوان مبدل گرمایی عمل کند و مذاب پلیمری ورودی از سیلندر را به طور یکنواخت و منظم خنک کند .
• وجود لوازم ویژه برای خارج کردن قطعه اصلی از ملزومات قالب است .
• ساختار قالب باید به نحوی باشد که فشار داخلی مذاب و فشار گیره که تا حد چند هزار تن است تحمل کند .
• در قالب هایی که دارای چند حفره اند ٬ طراحی باید طوری باشد که زمان سرمایش ٬ مسیر طی شده به وسیله مذاب تا هر یک از حفره ها و خطای ابعادی برای آن ها مساوی و برابر باشد .
واحد کنترل :
امروزه برای رسیدن به سرعت زیاد ٬ تکرار پذیری مناسب و کاهش هزینه ها در تولید قطعه در فرآیند قالب گیری تزریقی از ابزار و سامانه ی پیشرفته کنترلی استفاده می شود . این سامانه ها سبب افزایش دقت و کاهش زمان چرخه تزریق می شود . سامانه های کنترل معمولا در موارد زیر بکار می روند :
• کنترل مرحله پر شدن قالب که معمولا با کنترل سرعت تزریق یا سرعت جریان انجام می شود این سامانه کنترلی در تولید قطعات با دیواره ی نازک اهمیت بیشتری دارد .
• برای انتقال از مرحله پر شدن به مرحله فشار نگه دارنده ٬ کنترل فشاری باید جایگزین کنترل سرعتی شود . اگر این انتقال سامانه کنترل با تاخیر انجام شود ٬ فشار حفره قالب به مقدار زیادی افزایش می یابد و ظاهر قطعه پوست پوست و دندانه دار می شود .
• کنترل فشار در مرحله نگه داری فشار که معمولا به شکل چند مرحله ای انجام می شود.
• کنترل باز و بسته شدن که باید با سرعت و دقت مناسب انجام شود .
• کنترل دمای سیلندر و افشانک که معمولا به وسیله کنترل کننده های تناسبی ٬ انتگرالی و تفاضلی انجام می شود .

 

منبع‌:بسپار پلیمر