اصول اولیه فرآیند قالب تزریق پلاستیک را بیاموزید، از جمله: نحوه کار، اصول طراحی، مواد و سیستم های کیفیت
اما قبل از هر موضوعی بهتر است قالب تزریق پلاستیک را معرفی کنیم.
قالب تزریق پلاستیک فرآیندی است که برای تولید حجم زیادی از قطعات طراحی شده است. در مقایسه با سایر فناوری‌های تولید - مانند ماشینکاری CNC و چاپ سه‌بعدی - به سرمایه‌گذاری اولیه و سرمایه‌ای برای ابزارسازی بیشتری نیاز دارد. اما قیمت تولید تک تک قطعات در مقایسه با سایر ابزارهای تولید قطعات پلاستیکی بسیار کمتر خواهد بود. این ساختار هزینه، قالب تزریق پلاستیک را به یک راه حل مقرون به صرفه برای دوره های تولید انبوه تبدیل می کند.
به دلیل ضایعات کم مواد و هزینه کم برای هر قطعه، اغلب برای تولید قطعات پلاستیکی در مقیاس زیاد استفاده می شود. این یک فرآیند تولید ایده آل برای صنایعی مانند تجهیزات پزشکی، محصولات مصرفی و خودرو سازی است.
طراحی و ساخت قالب تزریق پلاستیک
هنگامی که طراحی قالب تزریق پلاستیک نهایی شد، اولین مرحله در فرآیند تولید، ساخت قالب است که معمولاً از فولاد یا آلومینیوم ساخته می‌شود. در بیشتر موارد، بلوک فلزی مواد در یک دستگاه فرز CNC قرار می‌گیرد، که سپس یک نگاتیو از قسمت پلاستیکی نهایی را حکاکی می‌کند. مراحل تکمیلی مانند پولیش یا حکاکی لیزری را می توان روی قالب برای پرداخت سطحی خاص اعمال کرد.
تولید واقعی قطعات پلاستیکی با بارگیری گلوله های رزین در بشکه آغاز می شود. دمای بشکه افزایش می یابد تا گلوله های رزین به حالت مذاب برسند و سپس فشرده می شوند. پس از آن، پلاستیک مذاب از طریق یک سیستم دونده به داخل قالب فلزی تزریق می‌شود، که از طریق دروازه‌ها به داخل حفره قالب وارد می‌شود. سپس این مواد سرد می شوند، جامد می شوند و با پین های اجکتور از قالب خارج می شود.
اصطلاح قالب تزریق پلاستیک شامل فرآیندهای انگشت شماری می‌شود که رزین مایع را به قالب تزریق می‌کنند تا قطعات پلاستیکی را تشکیل دهند. در اینجا ما چهار نوع رایج قالب تزریق پلاستیک را معرفی می کنیم:
قالب تزریق پلاستیک ترموپلاستیک رایج ترین نوع قالب سازی پلاستیک است. رزین ترموپلاستیک را به داخل قالب تزریق می کند، جایی که مواد خنک می شوند تا قسمت نهایی را تشکیل دهند.
لاستیک سیلیکون مایع از مواد ترموست استفاده می کند و یک واکنش شیمیایی باعث ایجاد قسمت پلاستیکی می شود.
Overmolding فرآیندی است که برای ساخت قطعات پلاستیکی با دو یا چند ماده اولیه استفاده می شود. شما اغلب این روش را در تولید قطعات مشاهده خواهید کرد که پیچیده هستند. در این روش فرآیند تزریق پلاستیک معمول بر روی یک قطعه تزریق پلاستیک شده دیگر انجام می شود.
قالب سازی اینسرت فرآیندی است که با قرار دادن یک جزء الحاقی (معمولاً از جنس فلزی) قبل از ورود مواد اولیه پلاستیکی در قالب آغاز می شود. سپس ماده اولیه تزریق می شود و در اطراف ماده الحاقی ، جریان می یابد تا محصول نهایی را تشکیل دهد. این روش اغلب برای تولید و ساخت قطعاتی استفاده می شود که نیاز به رزوه های فلزی دارند. این روش مونتاژ با عناصر فلزی پس از قالب گیری تزریقی را کاهش می دهد.
طراحی و ساخت قالب
برای فرآیند قالب تزریق پلاستیک، می توانیم دقت ماشینکاری حدود 0.003 ± را داشته باشیم. کم شدن تلرانس عمدتاً به طراحی قطعه و انتخاب رزین بستگی دارد و از 0.002 اینچ در اینچ متغیر است. برای مواد اولیه پایدار مانند ABS و پلی کربنات و برای رزین های ناپایدار مانند TPE این عدد تا 0.025 اینچ می رسد.
ضخامت دیوار مهم است زیرا می تواند منجر به نقص هایی مانند سینک (فرورفتگی) و تاری محصول شود. بهترین روش برای جلوگیری از نقص ها حفظ ضخامت یکنواخت در سرتاسر قطعه قالب گیری تزریقی است. ما توصیه می کنیم که دیوارها کمتر از 40 تا 60 درصد ضخامت دیوار مجاور نباشند و همه باید در محدوده ضخامت توصیه شده برای مواد اولیه انتخابی قرار گیرند.
یک قالب تزریق پلاستیک اصولاً از دو جزء اصلی تشکیل می شود. بخش حفره (Cavity) و قسمت هسته (Core) که با قرار گیری مذاب پلاستیکی بین این دو ناحیه و فرایند سردسازی، قطعه نهایی شکل می گیرد. برای از بین بردن دیواره های ضخیم قطعات، مواد اولیه را در هسته تزریق می کنند. شما ضخامت غیر ضروری دیواره هسته قالب می تواند ابعاد قطعه را تغییر دهد، استحکام را کاهش دهد و ماشینکاری پس از فرآیند را ضروری کند.
اعمال کشش روی قطعات قالب‌گیری شده برای اطمینان از تاب برداشتن قطعات در طول فرآیند سرد شدن بسیار مهم است و کمک می‌کند قطعه به راحتی از قالب خارج شود. اعمال 1 تا 2 درجه در اکثر سناریوها به خوبی جواب می دهد. اگر صورت های عمودی وجود دارد، توصیه می کنیم 0.5 درجه Draft را در خود جای دهید.
بخشی از قالب که با بسته شدن قالب، با استفاده از یک cam-actuated slide در جای خود رانده می شود. به طور معمول، اقدامات جانبی برای رفع آندرکات یا گاهی اوقات برای اجازه دادن به دیوار بیرونی کشیده نشده استفاده می شود. با باز شدن قالب، عمل جانبی از قطعه جدا می‌شود و اجازه می‌دهد قطعه خارج شود. cam نیز نامیده می شود.
Undercuts جزءی از قطعه که قسمت دیگری را تحت الشعاع قرار می دهد و یک قفل بین قطعه و یک یا هر دو نیمه قالب ایجاد می کند. به عنوان مثال سوراخی عمود بر جهت باز شدن قالب است که در کناره یک قطعه سوراخ شده است. آندرکات از بیرون ریختن قطعه یا باز شدن قالب یا هر دو جلوگیری می کند.
بوش ها یک ویژگی برجسته که برای درگیر کردن بست ها یا پشتیبانی از ویژگی های سایر قطعاتی که از آنها عبور می کنند استفاده می شود. طراحی بوش های ضخیم احتمال ایجاد سینک (فرورفتگی) و فضای خالی در یک قطعه را افزایش می دهد. برای استحکام بیشتر قطعه، بوش ها را با دنده ها یا گیره ها تقویت می کنند.
گیت ها سوراخی در ابزار قالب تزریق است که به رزین اجازه ورود و پر کردن حفره را می دهد. سه نوع متداول درب های قالب تزریق پلاستیک وجود دارد.
گیت های زبانه ای، رایج ترین نوع گیت هستند زیرا با افزودنی ها به خوبی کار می کنند و مقرون به صرفه ترین گزینه هستند.
گیت Hot Tip برای قطعاتی که ظاهر تزئینی آنها در اولویت است بهترین است. این گیت ها همچنین می توانند سایش قالب و نقص فلاش را کاهش دهند.
گیت Pin, Post, یا Tunnel برای قطعات تزئینی که نیازی به بقایای ندارند ایده آل هستند. گاهی اوقات این گیت ها بسته به مواد و هندسه هسته ای نیستند.
دنده یک ویژگی نازک و دیوار مانند موازی با جهت باز شدن قالب است که برای افزودن استحکام و پشتیبانی به ویژگی هایی مانند بوش ها و دیوارها استفاده می شود. برای جلوگیری از فرورفتگی، دنده ها نباید بیشتر از 60 درصد ضخامت دیوار باشند.
پین های اجکتور در سمت B قالب تعبیه می شوند و پس از خنک شدن کافی قطعه به آزاد شدن قطعه پلاستیکی از ابزار کمک می کنند. طراحی دقیق و درست قالب تزریق پلاستیک درمرحله طرح اولیه می تواند به کاهش نیاز به پین های اجکتور روی یک قطعه کمک کند.
فونت‌های Sans serif ساده‌ترین فونت‌هایی هستند که در ساخت قالب با حکاکی متن بر روی آن استفاده می‌شوند. ما فونت بزرگتر از 20 pt و عمقی بیشتر از 0.010 اینچ تا 0.015 اینچ را برای درج روی قالب پیشنهاد می کنیم.
هنگام انتخاب یک ماده برای قسمت تزریق قالب، ویژگی هایی که حتماً باید در نظر گرفته شود عبارت‌اند از: مقاومت مکانیکی، فیزیکی، شیمیایی، حرارت، الکتریکی، اشتعال پذیری یا مقاومت UV.
مواد اولیه در قالب تزریق پلاستیک
ABS : ABS یک انتخاب عالی برای اکثر قطعات است. از ویژگی های آن می توانیم به قیمت مناسب، ساختار قوی و نسبتاً سخت، ظاهر مناسبی اشاره کنیم. حتی اگر تمام قوانین استاندارد طراحی برای قطعات پلاستیکی را رعایت نکنیم این ماده اولیه تا حدودی این نقص ها را حل می کند.
استال: ماده ای قوی با روان کنندگی خوب
LCP : ماده ای بسیار قوی که به خوبی برای قطعات با دیواره نازک مناسب است. این ماده اولیه خطوط بافتنی ضعیف ایجاد می کند.
نایلون: از ویژگی های این ماده می توانیم به: هزینه مقرون به صرفه بودن، قوی و مقاوم در برابر سایش بودن اشاره کنیم. این ماده می تواند مستعد جمع شدن و پیچ خوردگی باشد، به ویژه نایلون پر از شیشه.
پلی کربنات (PC): می تواند دماهای بالاتر و بادوام تر از ABS معمولی را تحمل کند اما در فرایند قالب گیری کمتر قابلیت تحمل دارد.
PMMA (اکریلیک): یک گزینه مقرون به صرفه برای قطعات شفاف اگرچه می تواند شکننده باشد.
پلی پروپیلن (PP): PP ماده ای ارزان است و زمانی خوب است که ظاهر و استحکام در اولویت تولیدکننده نباشد. این ماده مقاوم در برابر مواد شیمیایی و مناسب برای طرح های لولای است.
پلی اتیلن: این ماده اولیه برای گزینه هایی با چگالی بالا و کم مناسب است. از طرفی دیگر بادوام و مقاوم در برابر مواد شیمیایی است.
پلی استایرن: یک ترموپلاستیک سخت که ارزان و شفاف است.
رنگ های موجود فروشگاه های صنعتی معمولاً سیاه و طبیعی هستند. طبیعی ممکن است سفید، بژ، کهربایی یا رنگ دیگری باشد. رنگ های نیمه سفارشی زمانی ایجاد می شوند که گلوله های رنگی به مواد اولیه طبیعی اضافه شوند
الیاف شیشه کوتاه برای تقویت یک کامپوزیت و کاهش خزش بخصوص در دماهای بالاتر استفاده می شود. آنها مواد اولیه را قوی تر، سفت تر و شکننده تر می کنند. آنها می توانند به دلیل تفاوت در انقباض خنک کننده بین ماده اولیه و الیاف باعث پیچ و تاب شوند.
فیبر کربن برای تقویت و/یا سفت کردن یک کامپوزیت و همچنین برای کمک به اتلاف استاتیک استفاده می شود. محدودیت هایی مانند الیاف شیشه دارد. فیبر کربن می تواند پلاستیک را بسیار سفت کند.
مواد معدنی مانند تالک و خاک رس اغلب به عنوان پرکننده برای کاهش هزینه یا افزایش سختی قطعات نهایی استفاده می شود. از آنجایی که این مواد معدنی در هنگام سرد شدن به اندازه مواد اولیه منقبض نمی شوند، می توانند تاب خوردگی را کاهش دهند.
PTFE (تفلون) و دی سولفید مولیبدن برای ساخت قطعات خود روان کننده در کاربردهای بلبرینگ استفاده می شود.
الیاف شیشه بلند مانند الیاف شیشه کوتاه برای تقویت و کاهش خزش استفاده می شود، اما مواد اولیه را بسیار قوی تر و سفت تر می کند. نقطه ضعف این الیاف ها این است که می توانند به ویژه برای قالب گیری قطعات با دیواره های نازک و/یا جریان های رزین طولانی چالش برانگیز باشند.
الیاف آرامید (کولار) مانند الیاف شیشه ای با سایندگی کمتر هستند، اما به همان اندازه قوی نیستند.
دانه های شیشه ای و تکه های میکا برای سفت کردن کامپوزیت و کاهش تاب برداشتن و جمع شدگی استفاده می شود. با بارگذاری بالا، تزریق آنها می تواند چالش برانگیز باشد.
الیاف فولاد ضد زنگ برای کنترل EMI (تداخل الکترومغناطیسی) و RFI (تداخل فرکانس رادیویی) معمولاً در محفظه‌های قطعات الکترونیکی استفاده می‌شود. این الیاف رسانایی بیشتری نسبت به فیبر کربن دارند.
پرداخت سطح یکی دیگر از مراحل تکمیلی مهم برای قالب تزریق پلاستیک است زیرا قطعات معمولاً ظاهرشان اهمیت دارد و برای تولید نهایی در نظر گرفته شده اند. به خاطر داشته باشید که سطح بافت‌دار به پیش روی بیشتری نسبت به پرداخت صیقلی‌تر نیاز دارد. این کار برای اطمینان از آزاد شدن قطعه از قالب و به‌منظور استفاده صحیح از بلست مهره روی ابزار است.
مهمترین مرحله در پروژه قالب تزریق پلاستیک انتخاب شرکت قالب سازی است
حال که ما مفاهیم اولیه قالب سازی پلاستیک و ساخت قالب تزریق پلاستیک آشنا شدید لازم می دانم که بگویم، برای داشتن یک فرایند با کیفیت و بی نقص، ابتدا باید یک شرکت قالب سازی بسیار خوب پیدا کنید. در یک شهر تنها یک قالب ساز حرفه ای وجود ندارد، ما میخواهیم در رابطه با بهترین شرکت از میان این گروه صحبت کنیم. تمامی قالب ساز های حرفه ای ادعا دارند که بهترین خدمات و کیفیت را به مشتریان خود ارائه می دهند.
در هر کسب و کاری که کالا و خدماتی برای ارائه به مشتری وجود دارد، قیمت، کیفیت و مدت زمان ارائه قرارداد، از اصلی ترین ویژگی های بهترین شرکت به حساب می آید. با این تفاسیر هر کسی سردرگم می شود، اگر نیاز به مشاوره در رابطه با ساخت قالب با این ویژگی ها دارید، می توانید با شرکت قالب سازی فن آورپلاستیک تماس حاصل فرمایید.
قالب سازی
