فرایند تزریق پلاستیک یکی از رایج ترین روش ساخت قطعات پلاستیکی است. ابداع قالب های تزریق پلاستیک منجر به تولید انبوه انواع قطعات پلاستیکی مورد نیاز بشر شد، قطعاتی که امروزه به لطف اختراع دستگاههای تزریق پلاستیک، با کیفیت بالا و در کوتاه ترین زمان تولید میشوند.
این محصولات که ضخامت کمی دارند، مصرف گستردهای همچون لوازم خانگی، قطعات پلاستیکی اتومبیل و ... دارند. یک دستگاه تزریق پلاستیک متشکل از اجزای مختلفی است که با هدایت مواد مذاب پلاستیکی به داخل یک محفظه‌ی از پیش طراحی شده، قطعه نهایی تشکیل میشود.
سه عامل سایش، دما و فشار بالا در قالب های تزریق پلاستیک سبب استهلاک اجزای قالب میشود. از این رو از فولاد، آلومینیوم و یا آلیاژهای مقاوم در برابر این عوامل برای ساخت قالب تزریق پلاستیک استفاده میشود. در میان فلزات پیشنهادی، فولاد سخت شده از مقاومت بالا و قیمت مناسبی برخوردار است. در ادامه این مطلب به معرفی قالب تزریق پلاستیک و اجزای آن می‌پردازیم؛
![اجزای قالب تزریق پلاستیک]()
اجزای قالب تزریق پلاستیک
اساس کار یک دستگاه تزریق پلاستیک، ذوب رزین، تزریق به سیستم، قالبگیری و در نهایت خروج قطعه است. این چرخه در زمان کوتاهی بین 2 ثانیه تا نهایتا 2 دقیقه به طول میانجامد. یک قالب تزریق پلاستیک اصولا از دو جزء اصلی تشکیل میشود. بخش حفره (Cavity) و قسمت هسته (Core) که با قرار گیری مذاب پلاستیکی بین این دو ناحیه و فرایند سردسازی، قطعه نهایی شکل میگیرد.
هنگامی که قالب بسته میشود، در فاصله موجود بین این دو قطعه، رزین مذاب با فشار بالا تزریق میشود. در اصطلاح عامیانهتر، ناحیه‌ی حفره کویته و هسته، ماهیچه نامیده شده است. بسته به شکل درخواستی، تعداد کویته‌های تعبیه شده در قالب تزریق پلاستیک متفاوت خواهد بود.
در مجموع یک قالب تزریق شامل دو سیستم است. سیستم تزریق که در ناحیه پشت کویته قرار میگیرد و بخش پران که در سمت ماهیچه تعبیه شده است. هریک از این سیستم ها داری اجزای مختلفی هستند:
- کانال تزریق مذاب
ناحیه تزریق پلاستیک مرحله قبل از قالب گیری است که از اهمیت بالایی در دستگاه برخوردار است. این ناحیه از نازل ماشین تا کانالهای منتهی به دو صفحه‌ی قالبگیری ادامه مییابد. کانال ابتدایی ورود مواد مذاب را اسپرو مینامند.
حلقه‌ی جاگیری یا همان حلقه‌ی تنظیم و بوش اسپرو برای هدایت دقیق مواد مذاب به قالب تعبیه شدهاند. این قطعات باید به درستی تنظیم شوند تا مانع حرکت قالب در اثر اعمال فشار سیلندر شوند. بوش اسپرو تحت فشار و سایش زیادی در دمای بالا قرار میگیرد. از این رو برای ساخت آن باید از آلیاژهای مقاوم و پوششهای ضد سایش استفاده کرد.
- کانالهای خنک سازی
پس از فرایند تزریق مذاب و ورود آن به ناحیه کویته‌ی قالب، بلافاصله سیستم سرمایشی قالب شروع به کار میکند. در واقع راهگاه‌های تعبیه شده در حاشیه محل قالبگیری، به طور مداوم سطح تماس قالب با مذاب را سرد میکند.
این راهگاه‌ها با عبور مداوم مایعات در دمای پایین، قالب را سرد میکنند. توان سرمایشی کانالهای خنک سازی رابطه‌ی مستقیمی با سرعت عملکرد دستگاه دارد و تا پایان زمان خنک شدن قطعه، قالب باز نمیشود. مدت زمان دقیق خنک شدن یک قطعه در دستگاه، با در نظر گرفتن خواص ترمودینامیکی پلاستیک و حداکثر ضخامت دیواره‌ی قطعه تخمین زده میشود.
- کانال های گرمایشی
در طول مسیر عبور مذاب از نازل تا کویته امکان کاهش دمای مذاب وجود دارد. در صورت سرد شدن مذاب ویسکوزیته آن افزایش میباید و در نهایت فرایند قالبگیری نتیجه مطلوبی نخواهد داشت. از این رو طراحان با تعبیه سیستم گرمایشی در اسپرو و مسیر عبور مذاب، مانع سرد شدن مذاب میشوند.
- هواگیری
طبیعی است که در هنگام بستن قالب مقداری هوا بین کویته و ماهیچه حبس شود. این میزان هوا در طول فرایند تزریق ممکن است منجر به افزایش بیش از حد دما و سوخت مذاب شود. از طرفی با حبس شدن هوا در بین مذاب، کیفیت قطعه نهایی کاهش مییابد. برای حل این مسئله دریچه های هواگیری در بین دو صفحه‌ی قالبگیری تعبیه شدهاند.
![اجزای قالب تزریق پلاستیک]()
- سیستم پران
پس از تزریق و عمل قالبگیری، قطعه باید با مکانیزمی از قالب تزریق پلاستیک جدا شود. چرا که پس از سرد شدن و انقباض، قطعه به سطح قالب میچسبد. جداسازی قطعه از قالب با مکانیزم پران و بدون آسیب رسیدن به آن انجام میشود.
سیستم پران از اجزای متفاوتی تشکیل شده است؛ جعبه، میله، صفحه‌های پران و تعداد مشخصی پین پران در ناحیه‌ی پشتی ماهیچه‌ی قالب جای میگیرند. به محض باز شدن گیره‌ی دستگاه، میله‌ی پران جابجا شده و منجر به فعال شدن سیستم پران خواهد شد.
در نتیجه این عمل صفحه پران عقب‌نشینی کرده و پین‌های پران قطعه را از سطح قالب جدا کرده و به بیرون پرتاب میکنند. به منظور تسهیل در فرآیند خروج قطعه، معمولا پیش از قالبگیری ترکیبی از عوامل جداکننده را بر سطح ماهیچه اسپری میکنند. این مواد سبب پیش‌گیری از چسبیدن قطعه به ماهیچه میشوند.
مراحل کار قالب تزریق پلاستیک
مجموعه فرایندهایی که در دستگاه تزریق پلاستیک برای تولید یک محصول رخ می دهد، شامل مراحل زیر است؛
1. قالب با گیره‌های نگهدارنده بسته می شود.
2. مقدار مشخصی مذاب که از ویسکوزیته و دمای مناسبی برخوردار است، تحت فشار زیاد به درون حفره‌ی قالب (cavity) تزریق می شود. این مقدار از پیش تعیین شده را شات مینامند.
3. پلاستیک در تماس با ناحیه سرد قالب جامد شده و شکل میگیرد. بر اثر سرد شدن پلاستیک، قطعه منقبض می شود. به منظور جبران انقباض احتمالی ناشی از سرد شدن، تزریق پلاستیک مذاب با فشار بالا ادامه مییابد.
4. در پایان کار گیره‌های نگهدارنده باز شده و سیستم پران فعال میشود. قطعه‌ی تولید شده با کمک پین‌های پران، از ماهیچه جدا میشود و برای شروع مجدد به حالت اولیه برمیگردد.
![اجزای قالب تزریق پلاستیک]()
نکات مهم:
- مدت زمان جدایی و خروج قطعه از قالب باید محاسبه شود. پس از خروج قطعه، قالب برای تزریق شات بعدی بسته میشود.
- در طول مرحله‌ی سرد شدن، مقدار مواد مذاب موجود در کانال‌ها به سطح قطعه میچسبند. این مواد را میتوان با برش از سطح قطعه جدا نمود. این مواد بازیافتی را می توان با نسبت مناسبی با مواد اولیه ترکیب نمود و مجددا وارد چرخه‌ی تولید کرد.