تاریخچه ماشین آلات تزریق پلاستیک
پیدایش ماشین های تزریق پلاستیک به قرن نوزدهم میلادی برمی گردد. زمانی که از عاج فیل های آفریقایی برای تولید توپ های بیلیارد استفاده می شد و سبب شده بود که جمعیت این حیوان تهدید و رو به انتقراض شود. به همین دلیل تولید کنندگان توپ های بیلیارد، یک جایزه 10 هزار دلاری برای ابداع و مخترع کننده روش جایگزین تعیین کردند.
اولین شخصی که پلاستیک تجاری را اختراع کرد در بریتانیا زندگی می کرد و در سال 1861 موفق به این اختراع مهم شد. نام وی الکساندر پارکز بود. او اختراع خود را در سال 1862 در نمایشگاه بین المللی در لندن در معرض دید عموم قرار داد، وی ماده ای که اختراع کرده بود را Parkesine نام گذاری کرده بود. که مانند سلولز، Parkesine نیز بعد از گرم شدن، قالبگیری و سرد شدن شکل خود را حفظ می کرد. با این حال این ماده برای تولید گران قیمت، مستعد به ترک خوردگی و بسیار قابل اشتعال بود.
یک مخترع آمریکایی به نام جان وِسلی هایت (Hyatt, John Wesley) در سال 1868 موفق به ثبت
این اختراع شد که در آن یکی از پلاستیک ها به نام سلولوئید(celluloid) را کشف و ان را جایگزین عاج فیل در ساخت توپ های بیلیارد نمود.
او به همراه برادرش Isaiah، اولین دستگاه قالب گیری تزریقی را در سال 1872 به ثبت رساند. این دستگاه در مقایسه با ماشین آلات مورد استفاده ی امروز صنعت پلاستیک نسبتا ساده بود. آن دستگاه همانند یک سرنگ تزریق زیر جلدی بزرگ کار می کرد، که با استفاده از یک پیستون مواد پلاستیکی حرارت داده شده در سیلندر گرم را به قالب تزریق می کرد. این صنعت در طول سال ها به آرامی پیشرفت کرد و محصولات از قبیل ظرف، دکمه و شانه های مو را تولید کرد.
صنعت در دهه 1940 به سرعت رو به گسترش رفت و به دلیل جنگ جهانی دوم تقاضای زیادی برای محصولات ارزان قیمت، تولید انبوه ایجاد شد.
در سال 1946 ، مخترع آمریکایی جیمز واتسون هندری اولین دستگاه تزریق پیچی را اختراع کرد، که امکان کنترل بسیار دقیق تری بر روی سرعت تزریق و کیفیت محصولات تولید شده داشت.
این دستگاه همچنین قابلیت مخلوط کردن مواد قبل از تزریق را داشت، به این ترتیب این امکان بوجود آمد که رنگ و یا پلاستیک بازیافتی به مواد نو اضافه شود و قبل از تزریق به طور کامل مخلوط شوند.
ماشین آلات تزریق پیچی امروز که اکثریت قریب به اتفاق تمام ماشین آلات تزریق پلاستیک را تشکیل می دهند تکامل یافته همین دستگاه هستند. در دهه 1970، هندری در ادامه به توسعه اولین ماشین تزریق با کمک گاز پرداخت که فرایند قالب گیری تزریقی توسط آن، اجازه تولید محصولات پلاستیکی پیچیده را می داد. قطعات توخالی که با استفاده از گاز به سرعت سرد می شدند نمونه ای از کاربردهای این دستگاه هستند. این دستگاه تا حد زیادی انعطاف پذیری طراحی و همچنین مقاومت قطعات تولید شده و سرعت ساخت قطعات را بهبود داد و هزینه، وزن و ضایعات را کاهش داد.
صنعت تزریق پلاستیک که در طول سال ها تولید تکامل یافته است از تولید دکمه و شانه به تولید آرایه وسیعی از محصولات برای بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، پزشکی ، هوا فضا، محصولات مصرفی ، اسباب بازی ، لوله کشی ، بسته بندی ، و ساخت و ساز وارد شده است.
فرآِیند انتخاب دستگاه تزریق پلاستیک
آگاهی در مورد قطعاتی که قرار است با روش تزریق پلاستیک تولید گردد.
انتخاب نوع ماشین : 1) هیدرولیکی 2) هیبریدی 3) الکتریکی
محاسبه تناژ مورد نیاز واحد گیره
محاسبه حجم واحد تزریق
1) آگاهی در مورد قطعاتی که قرار است با روش تزریق پلاستیک تولید گردد.
فرآیند انتخاب مناسب دستگاه تزریق پلاستیک باید بر اساس آگاهی در مورد قطعات تولیدی باشد. قطعات تزریقی که برای دستگاه مناسب نباشند باعث کاهش قیمت تولید و زمان تولید و افزایش خسارت به دستگاه می گردد.
مواردی که در مورد قطعات تزریقی باید بدانیم:
جنس مواد
وزن قطعه
طول و عرض و ارتفاع قطعه
بخش متوسط دیواره
محل ورودی
ماکزیمم طول جریان از ورودی
تخمین زمان تولید
الزامات کیفیت
الزامات کیفیت سالانه
علاوه بر این، شما همچنین باید اندازه و وزن قالب را بدانید. اطلاعات مربوط به قطعات تایید شده، به شما این امکان را می دهد که اندازه واحد تزریق، تناژ واحد گیره و نوع دستگاه را پیدا کنید.
2) انتخاب نوع دستگاه
انواع دستگاه تزریق پلاستیک
به طور کامل هیدرولیکی
به طور کامل الکتریکی
ترکیبی هیدرولیکی و الکتریکی
1) دستگاه تزریق پلاستیک به طور کامل هیدرولیکی
دستگاه تزریق پلاستیک هیدرولیکی بر اساس طراحی واحد گیره و پمپ هیدرولیکی و حضور یا عدم حضور آکومالاتور دستگاه تعریف می گردد. پمپ هیدرولیکی می تواند براساس پمپ های جابجایی ثابت یا متغییر و یا پمپ های سروو طراحی گردد.
موارد مهم جهت خرید دستگاه تزریق پلاستیک هیدرولیکی
تصمیم در مورد خرید دستگاه نو یا کارکرده تزریق پلاستیک هیدرولیکی
قیمت خرید
راندمان انرژی
مواد اولیه
طراحی قطعه
طراحی قالب
الزامات اتاق تمیز
الزامات زمان سیکل
الزامات زمان نگهداشت
قابلیت سرویس دهی محلی
اگر مصرف کم انرژی در اولویت باشد، ماشین هیدرولیکی با یک پمپ سروو را انتخاب کنید، زیرا این بیشترین راندمان انرژی نسبت به ماشین آلات کاملا هیدرولیک دارد. یک سروو پمپ تنها زمانی عمل می کند که دستگاه نیاز به حرکت داشته باشد، بقیه زمان بدون کارکرد، ماشین به صورت حداقل مصرف انرژی عمل می کند. با این حال، قیمت خرید دستگاه با پمپ سروو 10٪ -15٪ بالاتر از یک دستگاه هیدرولیک با یک پمپ جابجایی ثابت یا حتی پمپ جابجایی متغیر است.
2) دستگاه تزریق پلاستیک به طور کامل الکتریکی
هر حرکت دستگاه تزریق پلاستیک به طور کامل الکتریکی با موتورهای سروو انجام می شود. ماشین های الکتریکی دارای قابلیت تکرارپذیری عالی بوده که عملا کیفیت قطعه تولیدی را تضمین می کند. دستگاه تزریق پلاستیک به طور کامل الکتریکی برای قالب بندی وسایل پزشکی مناسب می باشد. این دستگاه برای محیط های تمیز مناسب است، زیرا هیچ روغن هیدرولیکی وجود ندارد که بتواند روی زمین نشت کند. دستگاه دارای راندمان بسیار بالا انرژی می باشد.
در حال حاضر، با حضور ماشینهای تمام‌الکتریک عرصه بر ماشینهای تزریق هیدرولیکی رایج تنگ و تنگ‌تر می‌شود. شرکت‌های مرتبط، این ماشین‌آلات را به دلیل صرفه‌جویی 80 درصدی در مصرف انرژی و نیز تکرارپذیری تقریباً 100 درصدی که به لطف حضور سروو موتور میسر گشته، به نمونه‌های هیدرولیکیِ رایج ترجیح می دهند. در عین حال که قیمت یک دستگاه تزریق الکتریکی حدوداً 30 درصد از دستگاه هیدرولیکی معمولی بالاتر است، تقاضای وسیع محصولات پلاستیکی، در حال برطرف نمودن این مانع مالی است. این گمانه‌زنی وجود دارد که دستگاه‌های تزریق هیدرولیکی تا 20 سال آینده به تاریخ خواهند پیوست، چراکه هر روزه و به دلیل فضای رقابتی موجود، شرکت‌های بیشتری در حال کوچ به دنیای جدید ماشین‌آلات الکتریکی هستند.
دستگاه تزریق پلاستیک
تراش، فرز، وایرکات، اسپارک، دریل رادیال، ماشین سنگ زنی، اره لنگ و … نیاز می باشد.
نحوه ساخت به این صورت است که متریالی مناسب (بسته به بودجه و کیفیت کار) انتخاب شده، قسمت های پیچیده مانند سنبه و ماتریس را با دستگاه CNC ماشین کاری می کنند، برای ساخت میل راهنما از دستگاه تراش استفاده می کنند (البته میل راهنما های استاندارد به صورد آماده نیز در بازار موجود می باشد)، برای ساخت مثلا صفحه پران در اندازه دقیق، پس از برش با اره از ماشین سنگ زنی میلی متری برای اندازه دقیق صفحه پران استفاده می شود، برای سوراخ کاری از دریل رادیال استفاده می شود و به همین ترتیب تا مرحله آخر ساخت قالب، یعنی رنگ آمیزی، این پروسه به دقت انجام می گردد.
طرز کار دستگاه تزریق پلاستیک
بستن قالب
پیش از تزریق مواد به داخل قالب، ابتدا دو نیمه قالب می بایست توسط واحد گیره به یکدیگر قفل شوند. هر دو نیمه ی قالب به دستگاه متصل هستند ولی تنها یکی از آن دو می تواند از قابلیت حرکت برخوردار باشد. واحد گیره با اتکا به نیروی هیدرولیکی، دو نیمه قالب را به یکدیگر فشرده و با اعمال فشار کافی آنها را در طی روند تزریق ثابت و بی حرکت نگاه می دارد. زمان مورد نیاز جهت بستن و فشردن دو نیمه قالب بسته به دستگاه مورد استفاده متغیر است: دستگاه های بزرگ (آنهایی که از نیروی گیره بالاتری برخوردارند) زمان بیشتری نیاز خواهند داشت. این زمان را می توان با توجه به زمان چرخه بی بار دستگاه مورد ارزیابی قرار داد.
تزریقDwelling :
در فاز تزریق مواد پلاستیک که معمولا به فرم گرانول ( دانه دانه ) می باشند ، وارد قیفی در قسمت بالایی دستگاه می شوند و از آنجا وارد سیلندری می شوند که توسط هیترهایی احاطه شده است . گرانولها پس از حرارت دیدن به حالت مذاب یا رزین در می آیند . در داخل سیلندر مواد به وسیله مارپیچی زیر و رو می شوند . با چرخش مارپیچ مواد نیز به سمت جلو رانده می شوند . و هنگامی که ماده کافی در قسمت جلویی مارپیچ ذخیره شد ، عملیات تزریق توسط نازل صورت می گیرد . و مواد مذاب به داخل راهگاه قالب رانده می شوند . سرعت و میزان فشار وارده به میزان چرخش مارپیچ و نیز قطر نازل بستگی دارد . در برخی از ماشینهای تزریق پلاستیک به جای مارپیچ از یک پیستون منگنه ای استفاده می شود .
فاز Dwelling شامل یک مکث در پروسه تزریق می شود تا هم مذاب در داخل کویتیها به صورت کامل پر شود و هم گازهای ایجاد شده از محفظه های تعبیه شده خارج شوند .
خنک کاری: Cooling
در این مرحله مذاب خنک می شود تا به حالت جامد در آمده و قابلیت خروج از قالب را پیدا کند . در غیر این صورت احتمال تغییر شکل محصول زیاد می باشد .
بازشدن قالب: Mold Opening
در این قسمت بخش Clamping از هم باز می شود تا دو نیمه قالبها نیز از هم باز شوند و آماده بیرون اندازی شوند .
بیرون اندازی: Ejection
چند میله به همراه یک صفحه عملیات خروج قطعه از قالب را انجام می دهند . رانرها و راهگاههای قطعه کار که به صورت غیر استفاده و زاید می باشند از قطعه جدا و تمیزسازی می شوند تا مجددا برای ذوب شدن آماده شوند .