روش انجام کار توسط دستگاه تزریق پلاستیک

 تزریق پلاستیک یک فرآیند چند مرحله ایست که در ادامه تشریح شده است:

۱.ابتدا گرانول های پلیمر خشک شده و در قیف قرار داده می شوند. این گرانول ها در قیف با پودرها و پیگمنت های رنگی و دیگر افزودنی های تقویت کننده ترکیب می شوند.

۲.گرانول ها به بشکه تغذیه می شوند. گرانول ها در بشکه حرارت دیده،با یکدیگر ترکیب شده و توسط یک پیچ چرخان به سمت قالب هدایت می شوند. هندسه پیچ و بشکه به گونه ای طراحی شده است که به بالا بردن فشار به اندازه لازم و ذوب شدن ماده کمک کند.

۳.تلمبه به جلو حرکت کرده و پلاستیک ذوب شده و از طریق سیستم چرخنده به قالب تزریق می شود و همه فضای خالی قالب را پر می کند. با پایین آمدن دمای ترموپلاستیک، ماده جامد شده و شکل قالب را به خود می گیرد.

در نهایت قالب گشوده شده و قطعه جامد توسط پین های افشانک به بیرون هدایت داده می شود، سپس قالب دوباره بسته شده و پروسه برای تزریق قطعه بعدی تکرار می شود.

نکته – تکرار این پروسه بسیار سریع انجام میشود : چرخه تزریق پلاستیک معمولا بسته به اندازه قطعه می تواند از ۳۰ الی ۹۰ ثانیه زمان ببرد.

پس از آماده شدن محصول، قطعه روی کانوایر و یا در یک مخزن نگهدارنده رها می شود. معمولا قطعاتی که با تزریق پلاستیک ساخته می شوند به محض ساخت آماده استفاده شده و نیازی به طی مراحل پولیش ، پرداخت و پست پروسس ندارند.

قالب گیری تزریقی

یکی از رایج ترین و مهم ترین روشهای ساخت قطعات پلاستیکی، استفاده از دستگاه تزریق است.

قالب گیری تزریقی بر فرآیند تولید محصولات پلاستیکی تزریقی – بر مبنای ترموپلاستیک و ترموست‌ها – اطلاق می‌گردد مواد پس از وارد شدن به سیلندری با دمای بالا، مترکیب و سپس توسط مارپیچ به داخل کویته‌ی قالب، جایی که قطعه‌ی قالب گیری شده در آن خنک و سخت میشود، رانده می‌شود. پس از طراحی یک قطعه توسط مهندس یا طراح صنعتی، قالب متناسب با قطعه بوسیله قالب‌ساز ساخته می‌شود. قالب‌های تزریق عموما از فولاد یا آلومینیوم و طی ماشین‌کاریِ دقیقی ساخته شده تا منعکس‌کننده‌ی ویژگی‌های قطعه طراحی‌شده باشند. قالب‌گیری تزریق برای تولید طیف وسیع محصولات از اشیاء کوچک تا بدنه کامل اتومبیل‌ها، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ماشین‌آلات تزریق

دستگاه‌های تزریق پلاستیک از قیف تغذیه، مته‌ی مارپیچی تزریق و واحد حرارتی تشکیل میشوند. قالب‌ها در صفحات گیره‌ی دستگاه قفل شده و پلاستیک از دهانه اسپرو به قالب داخل و قطعه تزریقی تشکیل میشود.

دستگاه‌های تزریق بسته به میزان نیروی اعمالی صفحات گیره‌ی آنها به تناژهای مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند. این نیرو، قالب را هنگام فرآیند تزریق ثابت نگه می‌دارد. تناژِ دستگاه می‌تواند محدوده‌ای مابین ۵ تا ۶۰۰۰ تن را در بر گرفته و البته تناژهای بسیار بالا معمولا از کاربرد کمتری برخوردار می‌باشند.

نیروی گیره‌ی موردنیاز توسط مساحت تصویر‌شده‌ی قطعه تعیین می‌شود. سپس، به ازای هر اینچ‌مربع از این ناحیه تصویر‌شده، ضریبی مابین ۲ تا ۸ تن در آن ضرب شده و نیروی گیره موردنیاز بدست می آید. به عنوان قاعده‌‌ای کلی، ۴ یا ۵ تن بر اینچ‌مربع عددی مناسب برای اکثریت قطعات تزریقی به حساب می آیند.

اگر پلاستیک مورد استفاده بسیار خشک باشد، به فشار تزریق بیشتری برای پر کردن قالب نیاز خواهیم داشت و در نتیجه نیروی گیره بالاتری نیز برای نگه داشتن قالب مد نظر خواهد بود. همچنین، نیروی گیره‌ی مورد نیاز ممکن است توسط نوع مواد مصرفی و ابعاد قطعه تعیین گردد: قطعات پلاستیکی بزرگتر به نیروی گیره‌ی بیشتری نیاز خواهد داشت.

سیکل فرآیند تولید

سیکل تولید در فرآیند تزریق پلاستیک بسیار کوتاه و معمولا در حدود ۲ ثانیه تا ۲ دقیقهزمان میبرد. این فرآیند شامل مراحل فوق می‌باشد:

بستن

قبل از تزریق مواد به داخل قالب، ابتدا دو نیمه‌ی قالب می‌بایست توسط واحد گیره به یکدیگر قفل شوند. هر دو نیمه‌ی قالب به دستگاه متصل‌اند ولی تنها یکی از آنها می‌تواند قابلیت حرکت داشته باشد. واحد گیره با اتکا به نیروی هیدرولیکی، دو نیمه‌ی قالب را به یکدیگر فشرده و با اِعمال فشار کافی آن‌ها را در طی روند تزریق ثابت و بی‌حرکت نگه می‌دارد.

زمان مورد نیاز برای بستن و فشردن دو نیمه‌ی قالب بسته به دستگاه مورداستفاده متغیر است: دستگاه‌های بزرگ (آنهایی که از نیروی گیره‌ی بالاتری برخوردار هستند) زمان بیشتری نیاز خواهند داشت. این زمان را می‌توان با توجه به زمان چرخه‌ی بی‌بارِ دستگاه ارزیابی کرد.

تزریق

مواد پلاستیکی خام معمولا به شکل تکه‌های پلاستیک به دستگاه وارد و توسط واحد تزریق به سمت قالب هدایت می‌شود. در حین این فرآیند، مواد بواسطه اِعمال حرارت و فشار ذوب و سریعا به داخل قالب تزریق وارد می‌گردد. تجمع فشار پشت مواد، تراکم هرچه‌بیشتر آن در فضای داخلی قالب را در پی خواهد داشت. مقدار مواد لازم جهت پر نمودن کامل فضای قالب به اصطلاح شات نامیده می‌شود. به دلیل جریان پیچیده و متغیر مواد در قالب، عموما محاسبه زمان تزریق دشوار می‌باشد. با این حال، این زمان می‌تواند با درنظر گرفتن حجم شات موردنیاز، فشار و قدرت تزریق، مورد ارزیابی قرار گیرد.

خنک‌کاری

مواد مذاب درون قالب به محض تماس با سطح داخلی آن، حرارت خود را به تدریج از دست خواهد داد. 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 به وقوع پیوندد. تجمع و جریان بیشتر مواد به قالب در مرحله تزریق، می‌تواند مقدار کوچک‌شدنِ قابل مشاهده را کاهش دهد. قالب تا پایان مدت‌زمان خنک‌کاری به صورت قفل و بی‌حرکت باقی می‌ماند. همچنین، زمان خنک‌کاری با در نظر گرفتن خواص ترمودینامیک پلاستیک و نیز حداکثر ضخامت قطعه قابل تخمین خواهد بود.

خروج قطعه

پس از سپری شدن زمان کافی، قطعه سردشده می‌تواند توسط سیستم پرانِ تعبیه شده در نیمه‌ی پشتی قالب، از درون آن خارج شود. هنگامی که قالب باز می‌گردد، مکانیزمی خاص با اِعمال فشار برای بیرون راندن قطعه وارد عمل می‌شود. نیاز به این اِعمال فشار ب است که قطعه در حین سرد شدن کوچک‌تر و به هسته‌ی اصلی قالب جذب می‌شود. جهت تسهیل بیرون راندن قطعه، گاهاً پیش از عملیات تزریق، از اسپری کردن عنصری کمکی به فضای داخلی کویته‌ی قالب استفاده می‌گردد. زمان موردنیاز جهت باز شدن قالب و نیز بیرون راندن کامل قطعه می‌تواند از زمان چرخه‌ی بی‌بارِ دستگاه تخمین زده شود. پس از بیرون راندن قطعه، قالب مجدداً قفل و برای تزریق شات بعدی آماده می‌گردد.

قالب گیری بادی

قالب‌گیری بادی یک فرایند تولید است که در تولید قطعات پلاستیکی توخالی مانند بطری‌های پلاستیکی به کار میرود. قالب‌گیری بادی به سه روش انجام می‌شود: قالب‌گیری بادی اکستروژن، قالب‌گیری بادی تزریقی، قالبگیری بادی تزریق کششی.

فرایند قالبگیری بادی با گرم کردن پلاستیک و ایجاد لقمه اولیه شروع می‌شود، لقمه اولیه به صورت استوانه یک سر آزاد دارای رزوه است که هوا می‌تواند از آن عبور کند، سپس لقمه داخل قالب قرار می‌گیرد و باد در آن دمیده می‌شود، فشار باد پلاستیک را هل داده و به دیواره قالب می‌چسباند، بعد از خنک شدن پلاستیک و سرد شدن آن قالب باز شده و قطعه خارج می‌شود. در دو روش دیگر لقمه از تزریق در قالب مخصوص ایجاد میشود در مرحله دمیده شدن روش آخر یعنی قالبگیری بادی تزریقی کششی یک میله لقمه گرم شده را میکشد و در همین حال هوا در آن دمیده می شود.

انواع قالب گیری بادی

۱. قالب گیری بادی اکستروژن

۲. قالب گیری بادی تزریقی

۳. قالب گیری بادی کشش تزریقی

قالب گیری بادی اکستروژن

در این روش پلاستیک ذوب شده و به شکل لقمه اکسترود می‌شود سپس این لقمه به داخل قالب رفته و باد داخل آن با فشار دمیده می‌شود، پس از سرد شدن قالب باز شده و قطعه خارج می‌شود. این فرایند به دو صورت پیوسته و متناوب انجام میشود، در فرایند پیوسته گرانول‌های پلاستیک به طور پیوسته اکسترود شده و لقمه‌های اولیه تولید می‌شود، سپس وارد قالب شده و در آن‌ها هوا با فشار دمیده می‌شود. در فرایند متناوب ابتدا رزوه بالای لقمه ایجاد شده سپس با تزریق لقمه ایجاد می‌شود و سپس در آن دمیده می‌شود. در قالبگیری پیوسته وزن لقمه باعث تغییر ضخامت آن می‌شود و ایجاد ضخامت یکنواخت را دشوار میکند، برای حل این مشکل با سیستم‌های هیدرولیکی به سرعت لقمه را از قالب خارج می‌کنند تا اثر وزن بر روی ضخامت دیواره‌ها به حداقل برسد.

برای مثال بطری‌های شیر، بطری‌های شامپو و آب پاش‌ها با این روش تولید می‌شوند.

• از مزایای این روش هزینه پایین ابزار آن، سرعت تولید بالا و قابلیت ایجاد قطعات پیچیده است.
• معایب این روش محدود بودن به قطعات تو داخلی و استحکام پایین قطعات تولیدی است

قالب گیری بادی تزریقی

این روش برای تولید انبوه قطعات داخلی شیشه‌ای و پلاستیکی به کار می‌رود. در این روش لقمه اولیه با تزریق درست شده و سپس باد داخل آن دمیده می‌شود، این روش کمتر از بقیه روش‌های قالبگیری بادی استفاده می‌شود و بیشتر برای تولید ظروف یکبار مصرف داروها به کار می‌رود. به طور خلاصه این فرایند به ۳ بخش: تزریق، دمیدن، بیرون انداختن تقسیم میشود.

در این فرایند ابتدا گرانول‌های پلیمر در اکسترودر ذوب شده سپس با یک نازل داخل یک قالب تزریق می‌شود و لقمه ایجاد می‌شود سپس این لقمه از قالب خارج شده و داخل قالبی دیگر قرار می‌گیرد تا باد در آن دمیده شود، پس از سرد شدن قالب باز شده و قطعه خارج می‌شود.

قطعه نهایی با توجه به اندازه خود می‌تواند از ۳ تا ۱۶ حفره داشته باشد. برای خارج کردن قطعه از قالب معمولاً از ۳ پین پران استفاده می‌شود.

• مزایا: دقت بالا
• معایب: بیشتر در تولید بطری‌های کوچک استفاده می‌شود زیرا کنترل فرایند دمیدن در ابعاد بزرگ دشوار است، به علت کشیده شدن پلاستیک، قطعات تولید شده استحکام بالایی ندارد.