تزریق پلاستیک چیست؟

دستگاه تزریق پلاستیک امروزه به طور گسترده و وسیعی در ساخت و شکل دهی قطعات مختلف از ساخت اسباب بازی تا قسمت های پلاستیکی بدنه خودرو، بطری های آب و انواع موبایل کاربرد دارد. در اين روش مــاده اوليــه کــه يکی از انـــواع پلیمرهاست، از طریق قیف وارد دستگاه شده، ذوب شده و توسط ماردون به داخل کويته های (Cavity) قالب رانده شده و پس از خنک کاری از قالب بيـرون می آيند.

2078

تاریخچه:

اولین دستگاه تزریق پلاستیک در 1872 ثبت اختراع شد و برای تولید شانه مو مورد استفاده قرار گرفت. بعد از جنگ جهانی دوم صنعت تزریق پلاستیک به طور چشمگیری ارتقاء پیدا کرد چرا که تقاضا برای تولید انبوه و قیمت پایین افزایش یافته بود و تولید به روش تزریق پلاستیک جوابگوی این نیاز بود در سال 1946 جیمز واتسون اولین دستگاه تزریق پلاستیک ماردون دار را به بازار روانه کرد. دقت تولید در این دستگاه نسبت به نمونه های قبلی بسیار افزایش پیدا کرد. همچنین این ماشین قابلیت میکس مواد با مستربچ و ترکیب مواد آسیابی را میسر کرد.

در حال حاضر دستگاه های تزریق پلاستیک قادر به تولید طیف گسترده ای از محصولات هستند و هر روز برای کاهش زمان و هزینه تولید با این روش تلاش می شود.

پلیمرهای مناسب برای تزریق:

تمامی ترموپلاستیک ها و اکثر ترموست ها و الاستومرها قابل استفاده در پروسه تزریق پلاستیک هستند.

موارد مختلفی از جمله سختی، خاصیت ارتجاعی، دمای ذوب پلیمر، نوع استفاده محصول نهایی و قیمت در انتخاب پلیمر مناسب تاثیر گذار هستند. برای مثال ترموست ها از طریق گرما حالت می گیرند و پس از شکل گیری دیگر نمی توان با استفاده از حرارت شکل آنها را تغییر داد این در حالیست که ترموپلاستیک ها می توانند ذوب شوند و دوباره به چرخه تولید بازگردند.

تزریق پلاستیک:

مهمترین امتیاز تولید به روش تزریق پلاستیک، تولید انبوه در زمان کوتاه، تنوع وسيع مواد مورد استفاده، هزینه پایین برای هر واحد محصول دقت بالای قطعات تولیدی است. از امتیازات دیگر تولید به روش تزریق پلاستیک می توان به مواد ذیل اشاره کرد:

  • ضایعات کمتر: برخلاف روش های تولید مشابه، مثل CNC که بخشی از قطعه برش می خورد تا محصول نهایی و مورد نظرحاصل شود، در روش تزریق پلاستیک ضایعات حاصل از تولید بسیار پایین است.

پلاستیک ضایعاتی از 4 نقطه در حین تولید حاصل می شوند: اسپرو، راهگاه، محل قرارگیری گیت های قالب و محل جفت شدن سمبه و ماتریس قالب (این حالت در مواردی رخ می دهد که قفل گیره بطور 100% منطبق نباشد).

  • قابلیت تکرارپذیری به روش تزریق پلاستیک: تطابق بالای تولید قطعه دوم با قطعه اول دلیل دیگریست که تولید به روش تزریق را محبوب نموده است، چرا که در دیگر روش های تولید درصد تطابق محصولات تولید شده مشابه این روش نیست. برای تولید به روش تزریق پلاستیک، ملاحظاتی وجود دارد که در زیر به آنها اشاره می شود:
  1. ملاحظات مالی: برای تولید به این روش، هزینه اولیه تولید به خصوص برای پروژه های جدید و پیچیده بسیار بالاست، پیش از اجرای پروژه سرمایه مورد نیاز و سود تولید را برآورد نمایید:

هزینه تولید قطعه یا قطعاتی که طی هر سیکل تزریق تولید می شوند را محاسبه کنید (این هزینه شامل طراحی، تست، تولید، بازاریابی، توزیع و… است که روی قیمت فروش قطعات باید سرشکن شود) هزینه تولید قطعاتی که احتمال می دهید طی پروسه تولید مخدوش شوند را نیز روی هزینه سرمایتان محاسبه نمایید با درنظر گرفتن موارد فوق می توان امیدوار بود که حاشیه امنی را برای پروژه تولید خود حفظ کرده اید.

  1. ملاحظات طراحی: طراحی اشتباه قطعه و قالب می تواند هزینه های زیادی را طی پروژه به شما تحمیل کند، عدم انطباق با آنچه از محصول نهایی انتظار داشتیم، تعیین تناژ اشتباه برای دستگاه و ضایعات نامتعارف طی فرآیند تولید، تماماٌ حاصل طراحی اشتباه قطعه و قالب است.
  2. ملاحظات تولید: کاهش سیکل تولید، راهکاری بسیار کاربردی برای رسیدن به تولید بهینه است. گاهی با تغییر کوچکی در ساختار قطعه یا قالب و کاهش چند ثانیه ازسیکل تولید می توان به افزایش چشمگیری در تولید و سودآوری دست یافت. قطعات را به نحوی طراحی کنید که به مونتاژ کمتری نیاز داشته باشد. همانطورکه پیش تر اشاره شد، یکی از اصلی ترین دلایل محبوبیت به روش تزریق پلاستیک، تولید سریع و یک مرحله ایست، لذا مونتاژ قطعه موجب زمانبر و هزینه بر شدنِ تولید خواهد شد.

معایب تولید به روش تزریق پلاستیک:

هزینه های مربوط به طراحی، تست و خرید لوازم جانبی از جمله قالب، با توجه به قطعه ای که تولید خواهد شد افزایش می یابد. قطعاٌ برای تولید قطعات خاص و پیچیده، هزینه های زیادی برای تولید، طراحی و ساخت قالب پرداخت خواهید کرد، لذا برای تولید قطعات حجیم که طراحی آن برای مرتبه اول صورت می گیرد اطمینان از طراحی بسیار حائز اهمیت است.

بدین منظور موارد زیر طی پروسه طراحی پیشنهاد می شود:

طراحی و ساخت قطعه براساس مشخصات آن بصورت PROTOTYPE (نسخه آزمایشی)

PROTOTYPE (نسخه آزمایشی) اولیه بصورت 3D توسط پرینتر با مواد متفاوت تولید می شود.

طراحی قالب برای تست آزمایشی (pilot)

بطور معمول قالب آزمایشی برای تولید 300 تا 1000 قطعه مورد استفاده قرار می گیرد.

در مرحله آخر برای تولید نهایی قالب، کلیه ایرادات و عدم انطباقات درقالب رفع می گردد. جنس آن معمولاٌ استیل یا بریلیوم هست که در ساختن قالب استفاده می شود و توسط حرارت سخت می گردد. آلومینیوم ارزانتر و آسانتر است ولی برای تولیدات با تیراژ کمتر کاربرد دارد. یک قالب با کیفیت اگرچه گران است اما قادر به ساخت صدها هزار قطعه می باشد.

چرخه تزریق:

چرخه تزریق پلاستیک بصورت نرمال شامل بسته شدن دو تکه قالب، پر شدن کاویتی (تزریق)، خنک شدن قطعه، بارگیری سیلندر و در آخر باز شدن قالب است.

گیره: پیش از آنکه ماده مذاب از طریق نازل وارد قالب شود، دو صفحه قالب (سمبه و ماتریس) باید به صورت کامل توسط گیره با هم چفت شوند. گیره شامل حداقل دو صفحه ثابت و متحرک است که سمبه و ماتریس قالب روی هر کدام از این صفحات قرار گرفته است. در گیره های هیدرولیکی، فشار برای چفت شدن دو سمت قالب توسط صفحات گیره اعمال میشود و پس از قفل گیره، تزریق صورت می گیرد. زمان بسته شدن قالب بر روی صفحات گیره براساس تناژ دستگاه متفاوت است و برای محاسبه آن سیکل خشک دستگاه باید در نظر گرفته شود.

تزریق: مواد خام به شکل گرانول وارد دستگاه شده و تحت فشار و دما به شکل مذاب می شوند. سپس مواد ذوب شده داخل قالب تزریق می شوند. مقدار ماده مذابی که در هر مرحله به درون قالب تزریق می شود را شات می نامند. پیش بینی زمان تزریق بدلیل شرایط مختلفی که جریان مواد مذاب به قالب را تحت تاثیر قرار می دهند، بسیار سخت است. با این حال زمان تزریق را می توان براساس میزان تزریق (شات)، فشار تزریق، وزن مواد، نوع مواد فشار و سرعت تزریق قالب و توان موتور پیش بینی کرد.

خنک شو: به محض تزریق مواد ذوب شده به قالب و تماس با سطح آن، پروسه خنک شدن مواد و شکل گیری قطعه آغاز می شود. در این قسمت ممکن است در حین خنک شو قطعه ممکن است بخشی از قطعه دچار چروکیدگی و جمع شدگی شود.با حفظ فشار در پایان مرحله تزریق می توان میزان جمع شدگی سطح قطعه را کاهش داد. قالب پیش از اتمام تایم خنک شو قطعه باز نمی شود و این بخش برای قطعات با جداره ضخیم، بسیار زمانبر باشد. تایم خنک شو قطعه براساس خواص ترمودینامیک پلیمر و ضخامت جداره قطعه قابل پیش بینی است.

پران: پس از اتمام زمان خنک کاری، قطعه توسط سیستم پران که روی صفحه عقب قالب طراحی شده است به بیرون پرت می شود. با توجه به اینکه امکان چسبیدن قطعه به سطح داخلی قالب وجود دارد، می توان پیش از تزریق داخل کویته های قالب را اسپری کرد تا پران راحتتر انجام گیرد.

2079

بخشی  ازمواد در کانال هایی که قطعات بیش از دو کویته را به هم متصل می کنند نیز تزریق و خشک می شد. این موضوع و پلیسه در قطعات موجب افزایش حجم مواد مصرفی و زمان اضافه برای قطع این کانال های اضافه است. برای برخی از انواع ترموپلاستیک ها این امکان وجود داد تا ضایعات حاصله را آسیاب و مجدد در تولید قطعات جدید مورد استفاده قرار دهند.

دستگاه تزریق پلاستیک از قطعات متعددی ساخته شده و در انواع مختلفی از جمله ایستاده و افقی، دو صفحه ای یا سه صفحه ای و… در بازار موجود است. صرفه نظر از ظاهر، چهار عملکرد فوق الذکر توسط واحد  تزریق، واحد گیره و قالب انجام می شود:

واحد تزریق: فشار و حرارات مورد نیاز جهت ذوب و تزریق مواد به قالب در این قسمت از دستگاه انجام می شود. بخش اول این یونیت قیف است، مخزنی که گرانول های پلاستیک توسط آن وارد سیلندر می شوند. مکانیزم ذوب و تزریق مواد به قالب، در داخل سیلندر و با گردش ماردون انجام می شود. مواد با گردش ماردون به سمت جلو هدایت شده و طی این پروسه مواد توسط فشار، اصطکاک و گرمای ماردون که توسط هیترهای اطراف سیلندر ایجاد می شوند مذاب می شود. سپس موارد از طریق نازلی که در انتهای سیلندر قرار دارد به داخل قالب تزریق شده و پس از تایم خنک کاری، قطعه نهایی خارج می شود. پس از اتمام تایم خنک شو، ماردون به سمت عقب باز می گردد و آماده بارگیری جهت شات بعدی می شود.

2078

واحد گیره: بخش دیگر دستگاه تزریق پلاستیک گیره است. قالب روی صفحات گیره سوار شده و پس از قفل شدن صفحات، مواد داخل دو کویته قالب تزریق می شود.

قالب: بطور کلی قالب از فولاد ها ساخته میشود، قالب ها شامل قطعات مختلفی هستند که مهترین آنها اسپرو، راهگاه، گیت، میله پران و کویته هاست.

اسپرو به کانال هایی گفته می شود که پلاستیک مذاب را از نازل به سمت قالب هدایت می کند.

راهگاه بخشی از قالب است که شامل کانال هاییست که مواد مذابی را که به داخل وارد شده به سمت کویته های قطعه هدایت می کند. بطور کلی دو نوع راهگاه بر روی قالب ها وجود دارد 1-گرم  2-سرد.

گٍیت نیزگلویی قالب بشمار می رود که مواد مذاب از راهگاه وارد کویته ها می شوند.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.