قالب های تزریق پلاستیک
قالب های تزریق پلاستیک نوعی از قالب می باشد که محصول خروجی از داخل قالب جنسی از خانواده پلاستیک دارد برای مثال جارو برقی ،خودکار ، اسباب بازی و …این نوع از قالب ها از پر کاربرد ترین قالب های موجود در دنیا هستندکه به خاطر نوع استفاده محصول باید از زیبایی و کیفیت سطح بالایی برخوردار باشد. محصول خروجی از این قالب ها در زندگی ما فراوان یافت می شوند.
تاریخچه قالب های تزریق پلاستیک
نخستین بار ، در سال 1868 میلادی، جان وسلی هایِت، تولید کننده توپهای بیلیارد Phelan and Colander، روشی برای ساخت توپ بیلیارد از تزریق سلولوئید به یک قالب تزریق پلاستیک اولیه، ابداع کرد. وی با ارتقای سلولوئید، آن را برای فرآوری و ساخت شکل نهایی آماده ساخت. در سال 1872، جان و برادرش از اولین دستگاه تزریق پلاستیک رونمایی کرد که در مقایسه با ماشینآلات امروزی ساده و از اجزای کمتری برخوردار بود .این دستگاه به واسطهی یک پیستون، مواد را از داخل سیلندری داغ به داخل قالب تزریق پلاستیک مینمود.
اجزای تشکیل دهنده ی قالب پلاستیک
اجزای تشکیل دهنده ی قالب پلاستیک عبارتند از : کفشک،پل،کور و کویتی،پران،صفحه پران اسپرو،هات رانروغیره… به دستگاه هایی که برای ساخت قطعات پلاستیکی از قالب تزریق پلاستیک استفاده می شود ، ماشین های تزریق پلاستیک می گویند که انواع گوناگونی مثل ۵۰گرم، ۱۰۰گرم،۱ کیلوگرم و بالاتر را در بر می گیرند.
قالب های تزریق پلاستیک عموماً برای ساخت انبوه از یک قطعه پلیمری(پلاستیکی) استفاده می شود، بطور کلی هر قطعه پلاستیکی که در اطراف ما وجود دارد از یک قالب بوجود آمده است.
فرایند قالب سازی پلاستیک با روش قالب های تزریق پلاستیک
چرخه تولید در فرآیند قالب تزریق پلاستیک بسیار کوتاه و معمولاً در حدود 2 ثانیه تا 2 دقیقه به طول میانجامد. این فرآیند شامل مراحل زیر است :
بستن قالب تزریق پلاستیک
قبل از تزریق مواد به داخل قالب، ابتدا دو نیمهی قالب باید توسط واحد گیره به یکدیگر قفل شوند. هر دو نیمهی قالب به دستگاه متصلاند اما فقط یکی از آن دو میتواند از قابلیت حرکت برخوردار باشد. واحد گیره با اتکا به نیروی هیدرولیکی، دو نیمهی قالب را به همدیگر فشرده و با اِعمال فشار مناسب آنها را در زمان روند تزریق ثابت و بیحرکت نگاه میدارد.زمان مورد نیاز جهت بستن و فشردن دو نیمهی قالب بسته به دستگاه مورداستفاده متغیر می باشد .دستگاههای بزرگ (آنهایی که از نیروی گیرهی بالاتری برخوردارند) زمان بیشتری نیاز خواهند داشت. این زمان را با توجه به زمان چرخهی بیبارِ دستگاه میتوان مورد ارزیابی قرار داد.
تزریق پلاستیک
معمولاً مواد پلاستیکی خام به شکل تکههای پلاستیک به دستگاه وارد و توسط واحد تزریق به سمت قالب هدایت میشود. در طی این فرآیند، مواد بواسطه اِعمال حرارت و فشار ذوب و سریعاً به داخل قالب تزریق وارد میشود. تجمع فشار پشت مواد، تراکم هرچهبیشتر آن در فضای داخلی قالب را در پی خواهد داشت. مقدار مواد لازم برای پر کردن کامل فضای قالب اصطلاحاً شات نامیده میشود. به خاطر جریان پیچیده و متغیر مواد در قالب، عموماً محاسبه و تخمین زمان تزریق دشوار است. با این حال، این زمان را با در نظر گرفتن حجم شات موردنیاز، فشار و قدرت تزریق، میتواند مورد ارزیابی قرار گیرد.
خنککاری قالب تزریقی
مواد مذاب داخل قالب به محض تماس با سطح داخلی آن، حرارت خود را به تدریج از دست می دهد. همزمان با این خنکشدن، مواد شکل و حالت قطعه موردنظر را به خود خواهد گرفت. اگرچه، در این مدت ممکن است پدیدهی کوچکشدن قطعه نیز رخ دهد. تجمع و جریان بیشتر مواد به قالب در مرحله تزریق، میتواند مقدار کوچکشدنِ قابل مشاهده را کم کند. قالب تا پایان مدتزمان خنککاری به صورت قفل و بیحرکت باقی میماند. بعلاوه، زمان خنککاری با در نظر گرفتن خواص ترمودینامیک پلاستیک و نیز حداکثر ضخامت قطعه قابل تخمین خواهد بود.
خروج قطعه پلاستیکی
بعد از سپری شدن زمان کافی، قطعه سردشده میتواند توسط سیستم پرانِ تعبیه شده در نیمهی پشتی قالب، از درون آن خارج گردد. زمانی که قالب باز میگردد، مکانیزمی ویژه با اِعمال فشار برای بیرون راندن قطعه وارد عمل میشود. این اِعمال فشار به این خاطر است که قطعه در حین سرد شدن کوچکتر و به هستهی اصلی قالب جذب میشود. برای تسهیل بیرون راندن قطعه، گاهاً قبل از عملیات تزریق، از اسپری کردن عنصری کمکی به فضای داخلی کویتهی قالب استفاده میشود. زمان موردنیاز جهت باز شدن قالب و نیز بیرون راندن کامل قطعه میتواند از زمان چرخهی بیبارِ دستگاه تخمین زده شود. بعد از بیرون راندن قطعه، قالب مجدداً قفل و برای تزریق شات بعدی آماده میشود.
در گذشته، تولید قالبهای تزریق پلاستیک با هزینه بسیار بالایی همراه بود. قالبهای تزریق پلاستیک معمولا فقط در تولید انبوه و جایی که هزاران نمونه از محصولی مورد نیاز بود، مورد استفاده قرار میگرفتند. قالبها معمولاً از فولاد سخت، فولاد از پیش سختشده، آلومینیوم و آلیاژهای مس-بریلیم تولید میشوند. مسئلهی انتخاب جنس قالب در وهلهی اول موضوعی است کاملاً اقتصادی. تولید قالبهای فولادی عموماً با هزینهی بیشتری نسبت به قالبهای دیگر همراه است، ولی طولعمر زیاد آنها که تولید بیشتر محصول، پیش از فرسودگی قالب را در پی خواهد داشت، شرایط اقتصادی را به تعادل میکشاند. قالبهای فولاد از پیش سختشده زودتر دچار فرسودگی شده و عموماً از آنها در حجم پایین تولید و یا تولید قطعات بزرگ استفاده میشود. سختی فولاد از پیش سختشده معمولاً عددی مابین 38 تا 45 در مقیاس راکول میباشد. از نقطهنظر طولعمر و مقاومت در برابر فرسودگی، قالبهای فولاد سخت بدون تردید برترین گزینه موجود هستند. سختی این قالبها عددی مابین 50 تا 60 در مقیاس راکول می باشد.
امروزه، قالبهای آلومینیومی از هزینهی ساخت به مراتب پایینتری نسبت به قالبهای فولادی برخوردارند. در عین حال که آلومینیوم درجه بالا مانند QC-7 و QC-10 مستعمل در صنایع هوایی، توسط تجهیزات کامپیوتری مدرنی ماشینکاری و مورد استفاده قرار میگیرند، آلومینیوم میتواند برای تولید قالب صدها هزار قطعهی گوناگون گزینهای اقتصادی و بهصرفه تلقی شود. در ضمن قالبهای آلومینیومی به خاطر از دست دادن سریع حرارت، از فرآیند ساخت کوتاهتری برخوردارند. علاوه بر این، جهت مقاومت بیشتر در برابر فرسودگی،این قالبها را با لایهای از فایبرگلاس تقویتشده میتوان پوشش داد. آلیاژهای مس-بریلیم نیز در قسمتهایی از قالب که میبایست از قابلیت انتقال حرارت بهتری برخوردار باشند، مورد استفاده قرار میگیرند.