در اين مطلب با فرآيند تزريق پلاستيک در ماشين هاي قالبگيري تزريقي آشنا خواهيد شد.
آشنايي گام به گام با فرآيند تزريق پلاستيک
به گزارش صنايع پلاستيک، تزريق پلاستيک يک تکنولوژي ساخت براي توليد انبوه قطعات پلاستيکي يکسان با خطاي پايين است. در اين مطلب آشنايي گام به گام با فرآيند تزريق پلاستيک براي کاربران معمولي و تازه کار، هدف مي باشد. البته لازمست با اجزاي ماشين تزريق پلاستيک آشنا باشيد، تا در ادامه بتوانيد، که فرآيند تزريق پلاستيک را در انواع گوناگون آن دنبال نماييد.
در تزريق پلاستيک ابتدا گرانول هاي پليمر ذوب مي شوند و سپس تحت فشار به درون يک قالب تزريق مي شوند. پلاستيک مايع درون قالب خنک شده و جامد مي شود. مواد اوليه تزريق پلاستيک پليمرهاي ترموپلاستيکي هستند که قابليت رنگ آميزي و پر شدن توسط افزودني هاي ديگر را دارند.
تقريبا همه قطعات پلاستيکي که به طور روزمره از آنها استفاده مي کنيم با استفاده از تکنولوژي تزريق پلاستيک ساخته شده اند: از قطعات خودرو و محفظه دستگاه هاي الکترونيکي گرفته تا لوازم آشپزخانه.
دليل محبوبيت و استفاده گسترده از تزريق پلاستيک، هزينه بسيار پايين ساخت هر قطعه در تيراژهاي بالا است. تزريق پلاستيک تکرار پذيري بالا را در کنار آزادي بالاي طراحي ارايه مي کند. محدوديت هاي اصلي تزريق پلاستيک از نوع اقتصادي هستند چون با اينکه توليد با استفاده از تزريق پلاستيک در تيراژ بالا بسيار به صرفه است، اما در مقابل سرمايه اوليه به نسبت بالايي براي شروع پروسه لازم است. از ديگر محدوديت هاي تزريق پلاستيک زمان نسبتا بالاي رسيدن از طرح به توليد قطعه است(حداقل ? هفته).
مطالب مرتبط
نرم افزار جديد براي ساختن طيف رنگي مستربچي
عرضه نانوافزودني براي استفاده در صنعت سيمان، رنگ و کامپوزيت
اختراع فرايند توليد پلي پروپيلن گريد رندوم کوپليمر و محصول آن از سوي پتروشيمي شازند
در ابتدا مي بينيم قطعات تزريق پلاستيک چگونه ساخته مي شوند و تکنولوژي تزريق پلاستيک چگونه کار مي کند. همچنين ويژگي هاي کلي اين پروسه را که روي طراحي يک قطعه براي تزريق پلاستيک تاثير دارند بررسي مي کنيم. در ادامه به طور دقيق تر به مکانيک تکنولوژي تزريق پلاستيک وارد مي شويم ، تاثير اين طرز کار روي هزينه هاي ساخت با اين تکنولوژي را بررسي مي کنيم و قابليت هاي و محدوديت هاي کليدي آن را بر مي شماريم.
تزريق پلاستيک چگونه کار مي کند؟
آشنايي گام به گام با فرآيند تزريق پلاستيک
آشنايي گام به گام با فرآيند تزريق پلاستيک
طرز کار تزريق پلاستيک:
?.ابتدا گرانول هاي پليمر خشک شده و در قيف قرار داده مي شوند. اين گرانول ها در قيف با پودرها و پيگمنت هاي رنگي و ديگر افزودني هاي تقويت کننده ترکيب مي شوند.
?.گرانول ها به بشکه تغذيه وارد مي شوند. گرانول ها در بشکه حرارت ديده،با يکديگر ترکيب شده و با يک پيچ چرخان به سمت قالب هدايت مي شوند. هندسه پيچ و بشکه به گونه اي بهينه طراحي شده است که به بالا بردن فشار به ميزان لازم و ذوب شدن ماده کمک کند.
?.تلمبه به جلو حرکت کرده و پلاستيک ذوب شده از طريق سيستم چرخنده به قالب تزريق مي شود و همه فضاي خالي قالب را پر مي کند. با پايين آمدن دماي ترموپلاستيک، ماده جامد شده و شکل قالب را به خود مي گيرد.
در نهايت قالب گشوده شده و قطعه جامد توسط پين هاي افشانک به بيرون هل داده مي شود، سپس قالب دوباره بسته شده و پروسه براي تزريق قطعه بعدي تکرار مي شود.
تکرار اين پروسه مي تواند بسيار سريع انجام شود: چرخه تزريق پلاستيک معمولا بسته به اندازه قطعه مي تواند از ?? تا ?? ثانيه طول بکشد.
پس از آماده شدن محصول، قطعه روي کانواير و يا در يک مخزن نگهدارنده رها مي شود. معمولا قطعاتي که با تزريق پلاستيک ساخته مي شوند به محض ساخت آماده استفاده بوده و نيازي به طي مراحل پوليش ، پرداخت و پست پروسس ندارند.
قالب گيري تزريقي
يکي از رايج ترين و مهم ترين روشهاي ساخت قطعات پلاستيکي، استفاده از ماشين تزريق است.
قالب گيري تزريقي بر فرآيند توليد محصولات پلاستيکي تزريقي – بر مبناي ترموپلاستيک و ترموست‌ها – اطلاق مي‌گردد مواد پس از وارد شدن به سيلندري داغ، ميکس و سپس توسط مارپيچ به داخل کويته‌ي قالب، جايي که قطعه‌ي قالب گيري شده در آن سرد و سخت مي‌گردد، رانده ميشود. پس از طراحي يک قطعه توسط مهندس يا طراح صنعتي، قالب متناسب با قطعه توسط قالب‌ساز ساخته ميشود. قالب‌هاي تزريق عموماً از فولاد يا آلومينيوم و طي ماشين‌کاريِ دقيقي ساخته شده تا منعکس‌کننده‌ي ويژگي‌هاي قطعه طراحي‌شده باشند. قالبگيري تزريق به منظور توليد طيف وسيع محصولات از کوچکترين اشياء تا بدنه کامل اتوموبيل‌ها، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
ماشين‌آلات تزريق
دستگاه‌هاي تزريق پلاستيک متشکل از قيف تغذيه، مته‌ي مارپيچي تزريق و واحد حرارتي مي‌باشند. قالب‌ها در صفحات گيره‌ي دستگاه قفل شده و سپس پلاستيک از دهانه اسپرو به قالب داخل و قطعه تزريقي ايجاد مي‌گردد.
دستگاه‌هاي تزريق بسته به ميزان نيروي اعمالي صفحات گيره‌ي آنها به تناژهاي مختلف تقسيم‌بندي مي‌شوند. اين نيرو، قالب را هنگام فرآيند تزريق ثابت و بي‌حرکت نگاه مي‌دارد. تناژِ دستگاه مي‌تواند محدوده‌اي مابين ? تا ???? تن را در بر گرفته و البته تناژهاي بسيار بالا از کاربرد نسبتاً کمتري برخوردار مي‌باشند. نيروي گيره‌ي موردنياز توسط مساحت تصوير‌شده‌ي قطعه تعيين مي‌گردد. سپس، به ازاي هر اينچ‌مربع از اين ناحيه تصوير‌شده، ضريبي مابين ? تا ? تن در آن ضرب شده و نيروي گيره موردنياز حاصل مي‌گردد. به عنوان قاعده‌‌اي کلي، ? يا ? تن بر اينچ‌مربع عددي قابل قبول براي اکثريت قطعات تزريقي محسوب ميشود. اگر پلاستيک مورد استفاده بسيار خشک باشد، به فشار تزريق بيشتري براي پر نمودن قالب نياز خواهيم داشت و نتيجتاً نيروي گيره بالاتري نيز براي نگاه داشتن قالب مد نظر خواهد بود. همچنين، نيروي گيره‌ي مورد نياز ممکن است به واسطه‌ي نوع مواد مصرفي و ابعاد قطعه تعيين گردد: قطعات پلاستيکي بزرگتر نيروي گيره‌ي بيشتري را نياز خواهند داشت.
سيکل فرآيند توليد
سيکل توليد در فرآيند تزريق پلاستيک بسيار کوتاه و معمولا در حدود ? ثانيه تا ? دقيقه به طول مي‌انجامد. اين فرآيند شامل مراحل زير مي‌باشد:
بستن
پيش از تزريق مواد به داخل قالب، ابتدا دو نيمه‌ي قالب مي‌بايست توسط واحد گيره به يکديگر قفل شوند. هر دو نيمه‌ي قالب به دستگاه متصل‌اند ولي تنها يکي از آن دو مي‌تواند از قابليت حرکت برخوردار باشد. واحد گيره با اتکا به نيروي هيدروليکي، دو نيمه‌ي قالب را به يکديگر فشرده و با اِعمال فشار کافي آنها را در طي روند تزريق ثابت و بي‌حرکت نگاه مي‌دارد.
زمان مورد نياز جهت بستن و فشردن دو نيمه‌ي قالب بسته به دستگاه مورداستفاده متغير است: دستگاه‌هاي بزرگ (آنهايي که از نيروي گيره‌ي بالاتري برخوردارند) زمان بيشتري نياز خواهند داشت. اين زمان را مي‌توان با توجه به زمان چرخه‌ي بي‌بارِ دستگاه مورد ارزيابي قرار داد.
تزريق
مواد پلاستيکي خام معمولا به شکل تکه‌هاي پلاستيک به دستگاه وارد و توسط واحد تزريق به سمت قالب رانده ميشود. در حين اين فرآيند، مواد به واسطه اِعمال حرارت و فشار ذوب و سريعا به داخل قالب تزريق وارد مي‌گردد. تجمع فشار پشت مواد، تراکم هرچه‌بيشتر آن در فضاي داخلي قالب را در پي خواهد داشت. مقدار مواد لازم جهت پر نمودن کامل فضاي قالب اصطلاحا شات ناميده ميشود. به دليل جريان پيچيده و متغير مواد در قالب، عموما محاسبه و تخمين زمان تزريق دشوار مي‌باشد. با اين حال، اين زمان مي‌تواند با لحاظ نمودن حجم شات موردنياز، فشار و قدرت تزريق، مورد ارزيابي قرار گيرد.
خنک‌کاري
مواد مذاب درون قالب به محض تماس با سطح داخلي آن، حرارت خود را به تدريج از دست خواهد داد. همزمان با اين خنک‌شدن، مواد شکل و حالت قطعه موردنظر را به خود خواهد گرفت. اگرچه، در اين مدت ممکن است پديده‌ي کوچک‌شدن قطعه نيز به قوع پيوندد. تجمع و جريان بيشتر مواد به قالب در مرحله تزريق، مي‌تواند مقدار کوچک‌شدنِ قابل مشاهده را کاهش دهد. قالب تا پايان مدت‌زمان خنک‌کاري به صورت قفل و بي‌حرکت باقي مي‌ماند. همچنين، زمان خنک‌کاري با در نظر گرفتن خواص ترموديناميک پلاستيک و نيز حداکثر ضخامت قطعه قابل تخمين خواهد بود.
خروج قطعه
پس از گذشتن زمان کافي، قطعه سردشده مي‌تواند توسط سيستم پرانِ تعبيه شده در نيمه‌ي پشتي قالب، از درون آن خارج گردد. هنگامي که قالب باز مي‌گردد، مکانيزمي خاص با اِعمال فشار براي بيرون راندن قطعه وارد عمل ميشود. نياز به اين اِعمال فشار بدان جهت است که قطعه در حين سرد شدن کوچک‌تر و به هسته‌ي اصلي قالب جذب ميشود. جهت تسهيل بيرون راندن قطعه، گاها پيش از عمليات تزريق، از اسپري کردن عنصري کمکي به فضاي داخلي کويته‌ي قالب استفاده مي‌گردد. زمان موردنياز جهت باز شدن قالب و نيز بيرون راندن کامل قطعه مي‌تواند از زمان چرخه‌ي بي‌بارِ دستگاه تخمين زده شود. پس از بيرون راندن قطعه، قالب مجدداً قفل و براي تزريق شات بعدي آماده مي‌گردد.
قالب گيري بادي
قالبگيري بادي يک فرايند توليد است که در توليد قطعات پلاستيکي توخالي مانند بطري‌هاي پلاستيکي به کار ميرود. قالبگيري بادي به سه صورت انجام ميشود: قالبگيري بادي اکستروژن، قالبگيري بادي تزريقي، قالبگيري بادي تزريق کششي.
فرايند قالبگيري بادي با گرم کردن پلاستيک و ايجاد لقمه اوليه آغاز ميشود، لقمه اوليه به صورت يه استوانه يک سر آزاد داراي رزوه است که هوا مي‌تواند از آن عبور کند، سپس لقمه داخل قالب قرار مي‌گيرد و باد در آن دميده ميشود، فشار باد پلاستيک را هل داده و به ديواره قالب مي‌چسباند، پس از خنک شدن پلاستيک و سرد شدن آن قالب باز شده و قطعه خارج ميشود. در دو روش ديگر لقمه از تزريق در قالب مخصوص ايجاد ميشود در مرحله دميده شدن روش آخر يعني قالبگيري بادي تزريقي کششي يک ميله لقمه گرم شده را ميکشد و در همين حال هوا در آن دميده مي شود.
انواع قالب گيري بادي
?. قالب گيري بادي اکستروژن
?. قالب گيري بادي تزريقي
?. قالب گيري بادي کشش تزريقي
قالب گيري بادي اکستروژن
در اين روش پلاستيک ذوب شده و سپس به شکل لقمه اکسترود ميشود سپس اين لقمه به داخل قالب رفته و باد داخل آن با فشار دميده ميشود، پس از سرد شدن قالب باز شده و قطعه خارج ميشود. اين فرايند به دو صورت انجام ميشود يکي پيوسته و يکي متناوب، در فرايند پيوسته گرانول‌هاي پلاستيک به طور پيوسته اکسترود شده و لقمه‌هاي اوليه توليد ميشود، سپس وارد قالب شده و در آنها هوا با فشار دميده ميشود. در فرايند متناوب ابتدا رزوه بالاي لقمه ايجاد شده سپس با تزريق لقمه ايجاد ميشود و سپس در آن دميده ميشود. در قالبگيري پيوسته وزن لقمه باعث تغيير ضخامت آن ميشود و يجاد ضخامت يکنواخت را دشوار مي‌سازد، براي حل اين مشکل با سيستم‌هاي هيدروليکي به سرعت لقمه را از قالب خارج مي‌کنند تا اثر وزن بر روي ضخامت ديواره‌ها حداقل شود.
براي مثال بطري‌هاي شير، بطري‌هاي شامپو و آب پاش‌ها با اين روش توليد مي‌شوند.
مزيت اين روش هزينه پايين ابزار آن، سرعت توليد بالا و قابليت ايجاد قطعات پيچيده است.
معايب اين روش محدود بودن به قطعات تو داخلي و استحکام پايين قطعات توليدي است
قالب گيري بادي تزريقي
اين روش براي توليد انبوه قطعات تو داخلي شيشه‌اي و پلاستيکي به کار ميرود. در اين روش لقمه اوليه با تزريق درست شده و سپس باد داخل آن دميده ميشود، اين روش کمتر از بقيه روشهاي قالبگيري بادي استفاده ميشود و بيشتر براي توليد ظروف يکبار مصرف داروها به کار ميرود. به طور خلاصه اين فرايند به ? بخش: تزريق، دميدن، بيرون انداختن.
در اين فرايند ابتدا گرانول‌هاي پليمر در اکسترودر ذوب شده سپس با يک نازل داخل يک قالب تزريق ميشود و لقمه ايجاد ميشود سپس اين لقمه از قالب خارج شده و داخل قالبي ديگر قرار مي‌گيرد تا باد در آن دميده شود، پس از سرد شدن قالب باز شده و قطعه خارج ميشود.
قطعه نهايي با توجه به اندازه خود مي‌تواند از ? تا ?? حفره داشته باشد. براي خارج کردن قطعه از قالب معمولاً از ? پين پران استفاده ميشود.
مزايا: دقت بالا
معايب: بيشتر در توليد بطري‌هاي کوچک استفاده ميشود زيرا کنترل فرايند دميدن در ابعاد بزرگ دشوار است، به علت کشيده شدن پلاستيک، قطعات توليد شده استحکام بالايي ندارد.
[9:30 pm, 07/05/2022] +98 912 514 9323: بستن
پيش از تزريق مواد به داخل قالب، ابتدا دو نيمه‌ي قالب مي‌بايست توسط واحد گيره به يکديگر قفل شوند. هر دو نيمه‌ي قالب به دستگاه متصل‌اند ولي تنها يکي از آن دو مي‌تواند از قابليت حرکت برخوردار باشد. واحد گيره با اتکا به نيروي هيدروليکي، دو نيمه‌ي قالب را به يکديگر فشرده و با اِعمال فشار کافي آنها را در طي روند تزريق ثابت و بي‌حرکت نگاه مي‌دارد.
زمان مورد نياز جهت بستن و فشردن دو نيمه‌ي قالب بسته به دستگاه مورداستفاده متغير است: دستگاه‌هاي بزرگ (آنهايي که از نيروي گيره‌ي بالاتري برخوردارند) زمان بيشتري نياز خواهند داشت. اين زمان را مي‌توان با توجه به زمان چرخه‌ي بي‌بارِ دستگاه مورد ارزيابي قرار داد.
تزريق
مواد پلاستيکي خام معمولا به شکل تکه‌هاي پلاستيک به دستگاه وارد و توسط واحد تزريق به سمت قالب رانده ميشود. در حين اين فرآيند، مواد به واسطه اِعمال حرارت و فشار ذوب و سريعا به داخل قالب تزريق وارد مي‌گردد. تجمع فشار پشت مواد، تراکم هرچه‌بيشتر آن در فضاي داخلي قالب را در پي خواهد داشت. مقدار مواد لازم جهت پر نمودن کامل فضاي قالب اصطلاحا شات ناميده ميشود. به دليل جريان پيچيده و متغير مواد در قالب، عموما محاسبه و تخمين زمان تزريق دشوار مي‌باشد. با اين حال، اين زمان مي‌تواند با لحاظ نمودن حجم شات موردنياز، فشار و قدرت تزريق، مورد ارزيابي قرار گيرد.
خنک‌کاري
مواد مذاب درون قالب به محض تماس با سطح داخلي آن، حرارت خود را به تدريج از دست خواهد داد. همزمان با اين خنک‌شدن، مواد شکل و حالت قطعه موردنظر را به خود خواهد گرفت. اگرچه، در اين مدت ممکن است پديده‌ي کوچک‌شدن قطعه نيز به قوع پيوندد. تجمع و جريان بيشتر مواد به قالب در مرحله تزريق، مي‌تواند مقدار کوچک‌شدنِ قابل مشاهده را کاهش دهد. قالب تا پايان مدت‌زمان خنک‌کاري به صورت قفل و بي‌حرکت باقي مي‌ماند. همچنين، زمان خنک‌کاري با در نظر گرفتن خواص ترموديناميک پلاستيک و نيز حداکثر ضخامت قطعه قابل تخمين خواهد بود.
خروج قطعه
پس از گذشتن زمان کافي، قطعه سردشده مي‌تواند توسط سيستم پرانِ تعبيه شده در نيمه‌ي پشتي قالب، از درون آن خارج گردد. هنگامي که قالب باز مي‌گردد، مکانيزمي خاص با اِعمال فشار براي بيرون راندن قطعه وارد عمل ميشود. نياز به اين اِعمال فشار بدان جهت است که قطعه در حين سرد شدن کوچک‌تر و به هسته‌ي اصلي قالب جذب ميشود. جهت تسهيل بيرون راندن قطعه، گاها پيش از عمليات تزريق، از اسپري کردن عنصري کمکي به فضاي داخلي کويته‌ي قالب استفاده مي‌گردد. زمان موردنياز جهت باز شدن قالب و نيز بيرون راندن کامل قطعه مي‌تواند از زمان چرخه‌ي بي‌بارِ دستگاه تخمين زده شود. پس از بيرون راندن قطعه، قالب مجدداً قفل و براي تزريق شات بعدي آماده مي‌گردد.
قالب گيري بادي
قالبگيري بادي يک فرايند توليد است که در توليد قطعات پلاستيکي توخالي مانند بطري‌هاي پلاستيکي به کار ميرود. قالبگيري بادي به سه صورت انجام ميشود: قالبگيري بادي اکستروژن، قالبگيري بادي تزريقي، قالبگيري بادي تزريق کششي.
فرايند قالبگيري بادي با گرم کردن پلاستيک و ايجاد لقمه اوليه آغاز ميشود، لقمه اوليه به صورت يه استوانه يک سر آزاد داراي رزوه است که هوا مي‌تواند از آن عبور کند، سپس لقمه داخل قالب قرار مي‌گيرد و باد در آن دميده ميشود، فشار باد پلاستيک را هل داده و به ديواره قالب مي‌چسباند، پس از خنک شدن پلاستيک و سرد شدن آن قالب باز شده و قطعه خارج ميشود. در دو روش ديگر لقمه از تزريق در قالب مخصوص ايجاد ميشود در مرحله دميده شدن روش آخر يعني قالبگيري بادي تزريقي کششي يک ميله لقمه گرم شده را ميکشد و در همين حال هوا در آن دميده مي شود.
انواع قالب گيري بادي
?. قالب گيري بادي اکستروژن
?. قالب گيري بادي تزريقي
?. قالب گيري بادي کشش تزريقي
قالب گيري بادي اکستروژن
در اين روش پلاستيک ذوب شده و سپس به شکل لقمه اکسترود ميشود سپس اين لقمه به داخل قالب رفته و باد داخل آن با فشار دميده ميشود، پس از سرد شدن قالب باز شده و قطعه خارج ميشود. اين فرايند به دو صورت انجام ميشود يکي پيوسته و يکي متناوب، در فرايند پيوسته گرانول‌هاي پلاستيک به طور پيوسته اکسترود شده و لقمه‌هاي اوليه توليد ميشود، سپس وارد قالب شده و در آنها هوا با فشار دميده ميشود. در فرايند متناوب ابتدا رزوه بالاي لقمه ايجاد شده سپس با تزريق لقمه ايجاد ميشود و سپس در آن دميده ميشود. در قالبگيري پيوسته وزن لقمه باعث تغيير ضخامت آن ميشود و يجاد ضخامت يکنواخت را دشوار مي‌سازد، براي حل اين مشکل با سيستم‌هاي هيدروليکي به سرعت لقمه را از قالب خارج مي‌کنند تا اثر وزن بر روي ضخامت ديواره‌ها حداقل شود.
براي مثال بطري‌هاي شير، بطري‌هاي شامپو و آب پاش‌ها با اين روش توليد مي‌شوند.
مزيت اين روش هزينه پايين ابزار آن، سرعت توليد بالا و قابليت ايجاد قطعات پيچيده است.
معايب اين روش محدود بودن به قطعات تو داخلي و استحکام پايين قطعات توليدي است
قالب گيري بادي تزريقي
اين روش براي توليد انبوه قطعات تو داخلي شيشه‌اي و پلاستيکي به کار ميرود. در اين روش لقمه اوليه با تزريق درست شده و سپس باد داخل آن دميده ميشود، اين روش کمتر از بقيه روشهاي قالبگيري بادي استفاده ميشود و بيشتر براي توليد ظروف يکبار مصرف داروها به کار ميرود. به طور خلاصه اين فرايند به ? بخش: تزريق، دميدن، بيرون انداختن.
در اين فرايند ابتدا گرانول‌هاي پليمر در اکسترودر ذوب شده سپس با يک نازل داخل يک قالب تزريق ميشود و لقمه ايجاد ميشود سپس اين لقمه از قالب خارج شده و داخل قالبي ديگر قرار مي‌گيرد تا باد در آن دميده شود، پس از سرد شدن قالب باز شده و قطعه خارج ميشود.
قطعه نهايي با توجه به اندازه خود مي‌تواند از ? تا ?? حفره داشته باشد. براي خارج کردن قطعه از قالب معمولاً از ? پين پران استفاده ميشود.
مزايا: دقت بالا
معايب: بيشتر در توليد بطري‌هاي کوچک استفاده ميشود زيرا کنترل فرايند دميدن در ابعاد بزرگ دشوار است، به علت کشيده شدن پلاستيک، قطعات توليد شده استحکام بالايي ندارد.