قالب گیری تزریقیکه به نام قالب گیری تزریقی نیز شناخته می شود، یک روش قالب گیری است که ترکیبی از تزریق و قالب گیری است. مزایای روش قالب گیری تزریقی سرعت تولید سریع و راندمان بالا است، عملیات می تواند خودکار باشد، طرح ها و رنگ های زیادی وجود دارد، اشکال می تواند از ساده تا پیچیده باشد، و اندازه ها می تواند از بزرگ به کوچک باشد، و محصول ابعاد دقیق هستند، محصولات به راحتی قابل جایگزینی هستند و می توان آنها را به اشکال پیچیده تبدیل کرد.
در دمای معین، یک ماده پلاستیکی کاملا مذاب توسط یک پیچ به هم زده می شود و با فشار زیاد به داخل حفره قالب تزریق می شود و سرد و جامد می شود تا محصول قالب گیری به دست آید. این روش برای تولید انبوه قطعات با اشکال پیچیده مناسب بوده و یکی از روش های مهم فرآوری می باشد.
- اطلاعات اولیه قالب گیری تزریقی
- تاریخ
- فرآیند قالب گیری تزریقی
- کنترل فشار
- فشار تزریق
- پارامتر
- اطلاعات اولیه قالب گیری تزریقی
فرآیند قالب گیری تزریقی را می توان تقریباً به 6 مرحله زیر تقسیم کرد:
بستن قالب، تزریق چسب، حفظ فشار، خنک کننده، باز کردن قالب وحذف محصول.
با تکرار فرآیند فوق می توان محصولات را به صورت دوره ای به صورت دسته ای تولید کرد. قالب‌گیری پلاستیک‌های ترموست و لاستیک نیز شامل همین فرآیند است، اما دمای بشکه کمتر از پلاستیک‌های ترموپلاستیک است و فشار تزریق بالاتر است. قالب گرم می شود. پس از تزریق مواد، باید فرآیند پخت یا ولکانیزاسیون را در قالب طی کند و سپس در حالی که داغ است، لایه برداری می شود.
روند فناوری پردازش امروزی در جهت فناوری پیشرفته در حال توسعه است. این فناوری‌ها عبارتند از: قالب‌گیری تزریقی میکرو، قالب‌گیری تزریقی کامپوزیت با پر شدن بالا، قالب‌گیری تزریقی به کمک آب، استفاده مخلوط از فرآیندهای مختلف قالب‌گیری تزریقی خاص، قالب‌گیری تزریق فوم، فناوری قالب، فناوری شبیه‌سازی و غیره.
در سال 1868، Hyatt یک ماده پلاستیکی ساخت که او سلولوئید نامید. سلولوئید در سال 1851 توسط الکساندر پارکس اختراع شد. Hyatt آن را بهبود می بخشد تا بتوان آن را به شکل های نهایی پردازش کرد. Hyatt و برادرش Isaiah ثبت اختراع اولین دستگاه تزریق پیستون را در سال 1872 به ثبت رساندند. این دستگاه نسبتاً ساده تر از دستگاه های مورد استفاده در قرن بیستم است. اساساً مانند یک سوزن غول پیکر زیرپوستی عمل می کند. این سوزن غول پیکر (بشکه انتشار) پلاستیک را از طریق یک سیلندر گرم شده به داخل قالب تزریق می کند.
در دهه 1940 جنگ جهانی دوم تقاضای زیادی برای محصولات ارزان قیمت و تولید انبوه ایجاد کرد. ، محصولات ارزان قیمت، تولید انبوه.
در سال 1946، مخترع آمریکایی جیمز واتسون هندری اولین دستگاه قالب گیری تزریقی را ساخت که امکان کنترل دقیق تر سرعت تزریق و کیفیت اقلام تولیدی را فراهم می کرد. این دستگاه همچنین امکان اختلاط مواد را قبل از تزریق فراهم می کند، به طوری که پلاستیک های رنگی یا بازیافتی را می توان به طور کامل با مواد بکر مخلوط کرد. در سال 1951، ایالات متحده اولین دستگاه تزریق پیچ را توسعه داد. برای ثبت اختراع درخواست نکرد و این دستگاه هنوز در حال استفاده است.
در دهه 1970، هندری اولین فرآیند قالب گیری تزریقی به کمک گاز را توسعه داد و اجازه تولید محصولات پیچیده و توخالی را داد که به سرعت خنک می شدند. این امر انعطاف‌پذیری طراحی و همچنین استحکام و نقاط پایانی قطعات تولیدی را افزایش می‌دهد و در عین حال زمان تولید، هزینه، وزن و ضایعات را کاهش می‌دهد.
کنترل دما
- دمای بشکه: دماهایی که در فرآیند قالب گیری تزریقی باید کنترل شوند عبارتند از دمای بشکه، دمای نازل و دمای قالب و غیره. از پلاستیک هر پلاستیک دمای جریان متفاوتی دارد. همین پلاستیک به دلیل منابع یا درجه های مختلف، دمای جریان و دمای تجزیه متفاوتی دارد. این به دلیل میانگین وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی متفاوت است. پلاستیک ها در انواع مختلف قالب گیری تزریقی، دمای جریان و دمای تجزیه متفاوتی دارند. فرآیند پلاستیک سازی در دستگاه نیز متفاوت است، بنابراین دمای بشکه نیز متفاوت است.
- دمای نازل: دمای نازل معمولاً کمی کمتر از حداکثر دمای بشکه است. این برای جلوگیری از "بزاق" است که ممکن است در نازل مستقیم رخ دهد. دمای نازل نمی تواند خیلی کم باشد، در غیر این صورت باعث انجماد زودرس مواد مذاب و مسدود شدن نازل می شود و یا اینکه مواد انجماد زودرس به داخل حفره قالب تزریق می شود و عملکرد محصول را تحت تاثیر قرار می دهد.
- دمای قالب: دمای قالب تاثیر زیادی بر عملکرد ذاتی و کیفیت ظاهری محصول دارد. دمای قالب به کریستالی بودن پلاستیک، اندازه و ساختار محصول، الزامات عملکرد و سایر شرایط فرآیند (دمای ذوب، سرعت و فشار تزریق، چرخه قالب‌گیری و غیره) بستگی دارد.
کنترل فشار
فشار در طی فرآیند قالب گیری تزریقی شامل فشار پلاستیک سازی و فشار تزریق است و مستقیماً بر پلاستیک سازی پلاستیک و کیفیت محصول تأثیر می گذارد.
- فشار پلاستیک سازی: (فشار برگشتی) هنگام استفاده از دستگاه تزریق پیچ، فشار وارد شده توسط مذاب در بالای پیچ هنگام چرخش و عقب نشینی پیچ، فشار پلاستیک سازی نامیده می شود که به عنوان فشار برگشتی نیز شناخته می شود. اندازه این فشار را می توان از طریق شیر تخلیه در سیستم هیدرولیک تنظیم کرد. در تزریق، اندازه فشار پلاستیک سازی بسته به طراحی پیچ، الزامات کیفیت محصول و نوع پلاستیک نیاز به تغییر دارد. اگر این شرایط و سرعت پیچ بدون تغییر باقی بماند، افزایش فشار پلاستیزه کردن باعث تقویت برش می شود. تأثیر آن افزایش دمای مذاب است، اما راندمان پلاستیک سازی را کاهش می دهد، جریان مخالف و نشتی را افزایش می دهد و قدرت محرکه را افزایش می دهد.
علاوه بر این، افزایش فشار پلاستیک سازی اغلب می تواند دمای مذاب را یکنواخت کند، مواد رنگی را می توان به طور یکنواخت مخلوط کرد و گاز موجود در مذاب را می توان تخلیه کرد. در عملیات عمومی، فشار پلاستیک سازی باید تا حد امکان کم تعیین شود و در عین حال کیفیت محصول عالی تضمین شود. مقدار خاص بسته به نوع پلاستیک مورد استفاده متفاوت است، اما معمولاً به ندرت از 20 کیلوگرم بر سانتی متر مربع بیشتر می شود.
فشار تزریق: در تولید فعلی، فشار تزریق تقریباً در تمام دستگاه های تزریق بر اساس فشار پیستون یا بالای پیچ در برابر پلاستیک است.
فشار اعمال شده (تبدیل شده از فشار خط روغن) باید غالب باشد. نقش فشار تزریق در قالب گیری تزریقی این است که بر مقاومت جریان پلاستیک از بشکه به حفره غلبه کند، به ماده مذاب سرعت پر شدن بدهد و مواد مذاب را فشرده کند.
- چرخه قالب گیری
زمان لازم برای تکمیل فرآیند قالب گیری تزریقی، چرخه قالب گیری نامیده می شود که به عنوان چرخه قالب گیری نیز شناخته می شود. در واقع شامل بخش های زیر می شود: چرخه قالب گیری: چرخه قالب گیری مستقیماً بر بهره وری نیروی کار و استفاده از تجهیزات تأثیر می گذارد. بنابراین، در طول فرآیند تولید، زمان‌های مربوطه در چرخه قالب‌گیری باید تا حد امکان کوتاه شود و از کیفیت نیز اطمینان حاصل شود. در کل چرخه قالب‌گیری، زمان تزریق و زمان خنک‌سازی بیشترین اهمیت را دارند و تاثیر تعیین‌کننده‌ای بر کیفیت محصول دارند. زمان پر شدن در زمان تزریق به طور مستقیم با سرعت پر شدن نسبت معکوس دارد. زمان پر شدن در تولید معمولاً حدود 3-5 ثانیه است. زمان ماندگاری در زمان تزریق، زمان فشار روی پلاستیک در حفره است که بخش زیادی از کل زمان تزریق را به خود اختصاص می‌دهد، معمولاً حدود 20-120 ثانیه (تا 5-10 دقیقه برای ضخامت بیشتر تا 5-10 دقیقه). قطعات). زمان نگهداری قبل از منجمد شدن مذاب در دروازه، بر دقت ابعادی محصول تأثیر می گذارد. اگر دیرتر باشد تاثیری نخواهد داشت. زمان نگهداری نیز بهترین مقدار را دارد که به دمای مواد، دمای قالب و اندازه کانال اصلی و دروازه بستگی دارد. اگر ابعاد کانال و گیت اصلی و شرایط فرآیند نرمال باشد معمولاً از مقدار فشار با کمترین دامنه نوسان نرخ انقباض محصول استفاده می شود. زمان خنک شدن عمدتا به ضخامت محصول، خواص حرارتی و تبلور پلاستیک و دمای قالب بستگی دارد. نقطه پایانی زمان خنک‌سازی باید بر اساس این اصل باشد که اطمینان حاصل شود که هنگام قالب‌گیری محصول هیچ تغییری ایجاد نمی‌شود. زمان خنک شدن به طور کلی بین 30 تا 120 ثانیه است. لازم نیست مدت زمان خنک شدن خیلی زیاد باشد. این نه تنها راندمان تولید را کاهش می دهد، بلکه بر کیفیت قطعات پیچیده نیز تأثیر می گذارد. در قالب‌گیری مشکل ایجاد می‌کند و حتی در هنگام قالب‌گیری اجباری استرس قالب‌گیری ایجاد می‌شود. زمان‌های دیگر در چرخه قالب‌گیری مربوط به مداوم و خودکار بودن فرآیند تولید و میزان تداوم و اتوماسیون است.
- فشار تزریق
فشار قالب گیری تزریقی توسط سیستم هیدرولیک سیستم قالب گیری تزریقی تامین می شود. فشار سیلندر هیدرولیک از طریق پیچ دستگاه قالب گیری تزریقی به مذاب پلاستیک منتقل می شود. مذاب پلاستیک تحت فشار فشار وارد کانال جریان عمودی (همچنین کانال جریان اصلی برای برخی قالب ها)، کانال جریان اصلی و جریان شنت قالب از طریق نازل دستگاه قالب گیری تزریقی می شود. کانال، و از طریق دروازه وارد حفره قالب می شود. این فرآیند فرآیند قالب گیری تزریقی یا فرآیند پر کردن نامیده می شود. وجود فشار برای غلبه بر مقاومت در طول فرآیند جریان مذاب است، یا برعکس، مقاومت موجود در طول فرآیند جریان باید با فشار دستگاه قالب‌گیری تزریقی جبران شود تا اطمینان حاصل شود که فرآیند پر کردن به آرامی پیش می‌رود.
در طول فرآیند قالب گیری تزریقی، فشار در نازل دستگاه قالب گیری تزریقی برای غلبه بر مقاومت جریان مذاب در طول فرآیند، بالاترین میزان است. پس از آن، فشار به تدریج در طول جریان به سمت جبهه موج جلوی مذاب کاهش می یابد. اگر اگزوز داخل حفره قالب خوب باشد، فشار نهایی در انتهای جلوی مذاب فشار اتمسفر است.
عوامل زیادی بر فشار پر شدن مذاب تأثیر می گذارند که می توان آنها را در سه دسته خلاصه کرد: (1) عوامل مواد مانند نوع و ویسکوزیته پلاستیک و غیره. (2) عوامل ساختاری، مانند نوع، تعداد و محل سیستم ریختن، شکل حفره قالب و کیفیت محصول. ضخامت و غیره؛ (3) عوامل فرآیند قالب گیری.
2.زمان قالب گیری تزریقی
زمان قالب‌گیری تزریقی که در اینجا ذکر شد به زمان لازم برای مذاب پلاستیک برای پر کردن حفره اشاره دارد، به استثنای زمان کمکی مانند باز و بسته شدن قالب. اگرچه زمان تزریق بسیار کوتاه است و تأثیر کمی بر چرخه قالب گیری دارد، تنظیم زمان تزریق تأثیر زیادی بر کنترل فشار دروازه، رانر و حفره دارد. زمان مناسب قالب گیری تزریقی به پر شدن ایده آل مذاب کمک می کند و برای بهبود کیفیت سطح محصول و کاهش تحمل ابعادی اهمیت زیادی دارد.
زمان قالب گیری تزریقی بسیار کمتر از زمان خنک شدن است، حدود 1/10 تا 1/15 زمان خنک سازی. این قانون می تواند به عنوان مبنایی برای پیش بینی کل زمان قالب گیری قطعات پلاستیکی مورد استفاده قرار گیرد. هنگام انجام تجزیه و تحلیل جریان قالب، تنها زمانی که مذاب به طور کامل توسط چرخش پیچ برای پر کردن حفره هدایت شود، زمان تزریق در نتایج تجزیه و تحلیل برابر با زمان تزریق تعیین شده در شرایط فرآیند خواهد بود. اگر تغییر فشار پیچ قبل از پر شدن حفره اتفاق بیفتد، نتایج آنالیز بیشتر از تنظیم شرایط فرآیند خواهد بود.
3. دمای قالب گیری تزریقی
دمای قالب گیری تزریقی یک عامل مهم در فشار قالب گیری تزریقی است. بشکه دستگاه قالب گیری تزریقی دارای 5 تا 6 بخش گرمایشی است و هر ماده اولیه دمای پردازش مناسب خود را دارد (برای دماهای پردازش دقیق لطفاً به داده های ارائه شده توسط تامین کننده مواد مراجعه کنید). دمای قالب گیری تزریقی باید در محدوده خاصی کنترل شود. اگر دما خیلی پایین باشد، مذاب به خوبی پلاستیک می شود، که بر کیفیت قطعات قالب گیری شده تأثیر می گذارد و دشواری فرآیند را افزایش می دهد. اگر دما خیلی بالا باشد، مواد خام به راحتی تجزیه می شوند. در فرآیند قالب گیری تزریقی واقعی، دمای تزریق اغلب بالاتر از دمای بشکه است. مقدار بالاتر مربوط به سرعت تزریق و خواص مواد است و می تواند تا 30 درجه برسد. این به دلیل این واقعیت است که مواد مذاب هنگام عبور از درگاه تزریق بریده می شوند و حرارت بالایی ایجاد می کنند. هنگام انجام آنالیز جریان قالب دو راه برای جبران این تفاوت وجود دارد. یکی این است که سعی کنید دمای مواد مذاب را زمانی که به هوا تزریق می شود اندازه گیری کنید، و دیگری این است که هنگام مدل سازی، نازل را در نظر بگیرید.
4. نگه داشتن فشار و زمان
نزدیک به پایان فرآیند قالب گیری تزریق، چرخش پیچ متوقف می شود و فقط به جلو فشار می آورد. در این زمان قالب تزریق وارد مرحله حفظ فشار می شود. در طول فرآیند نگه‌داشتن فشار، نازل دستگاه قالب‌گیری تزریقی به طور مداوم مواد را به داخل حفره پر می‌کند تا حجم خالی شده به دلیل انقباض قطعه را پر کند. اگر پس از پر شدن حفره هیچ فشاری حفظ نشود، قطعه حدود 25 درصد جمع می شود، به خصوص دنده هایی که بیش از حد منقبض می شوند و باعث ایجاد علائم انقباض می شوند. فشار نگهدارنده عموماً حدود 85 درصد حداکثر فشار پرکننده است که البته باید بر اساس وضعیت واقعی تعیین شود.
5-فشار پشت
فشار برگشتی به فشاری اطلاق می‌شود که باید هنگام برگشت پیچ و عقب‌نشینی برای ذخیره مواد بر آن غلبه کرد. استفاده از فشار برگشتی بالا برای پراکندگی مواد رنگی و ذوب پلاستیک مفید است، اما همچنین زمان جمع شدن پیچ را طولانی تر می کند، طول الیاف پلاستیک را کاهش می دهد و فشار دستگاه قالب گیری تزریقی را افزایش می دهد. بنابراین، فشار برگشتی باید کمتر باشد، معمولاً بیشتر از فشار قالب گیری تزریقی نیست. 20 درصد فشار هنگام تزریق فوم پلاستیک، فشار برگشتی باید بیشتر از فشار ایجاد شده توسط گاز باشد، در غیر این صورت پیچ از بشکه به بیرون رانده می شود. برخی از ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی می‌توانند فشار برگشتی را برای جبران کاهش طول پیچ در حین ذوب برنامه‌ریزی کنند، که باعث کاهش گرمای ورودی و کاهش دما می‌شود. با این حال، از آنجایی که تخمین نتایج این تغییر دشوار است، انجام تنظیمات مربوطه در دستگاه آسان نیست.
