مراحل کار قالب تزریق پلاستیک: فرآیند کامل تولید قطعات پلاستیکی

قالب تزریق پلاستیک چیست؟

قالب تزریق پلاستیک به ابزاری گفته می‌شود که در آن مواد اولیه پلیمری به شکل گرانول به صورت مذاب به درون قالب تزریق شده و شکل‌دهی می‌شود. پس از خنک شدن، محصول نهایی از قالب خارج می‌شود. این محصول از جنس پلاستیک است و جنس قالب معمولاً از فولادهای آلیاژی است.

امروزه با پیشرفت صنعت، انواع متنوعی از دستگاه‌های تزریق پلاستیک مانند دستگاه‌های تزریق پلاستیک دو مارپیچ، پلانجر، تایبارلس و … ساخته شده است. این دستگاه‌ها در تولید محصولات صنایع مختلف مانند پزشکی، خودرویی، اسباب‌بازی، پایپینگ و … سهم بزرگی دارند.

انواع قالب تزریق پلاستیک بر اساس نوع راهگاه

قالب‌های تزریق پلاستیک بر اساس نوع راهگاه و نحوه ورود مواد پلاستیکی مذاب به داخل قالب به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:

1. قالب تزریق پلاستیک با راهگاه سرد (Cold Runner Injection Mold): در این نوع قالب، کانال و راهگاه سرد هستند و مواد پلاستیکی بعد از خروج از نازل به داخل حفره قالب تزریق می‌شوند. در این سیستم، راهگاه همراه با قطعه خنک به بیرون پرتاب می‌شود.

   

2. قالب تزریق پلاستیک با راهگاه گرم (Hot Runner Injection Mold): این نوع قالب دارای یک کانال فیزیکی است که گرم می‌شود و پلاستیک مذاب را به حفره داخل قالب هدایت می‌کند. دمای کانال و راهگاه باید بیشتر از نقطه ذوب مواد پلاستیکی باشد تا مواد پلاستیکی سخت نشوند و در راهگاه گیر نکنند.

   

انواع قالب تزریق پلاستیک بر اساس ساختمان قالب

از لحاظ ساختمان قالب، قالب‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

1. قالب‌های تزریق پلاستیک دو صفحه‌ای: در این نوع، راهگاه بین دو صفحه سنبه و ماتریس تعبیه شده است.
2. قالب‌های تزریق پلاستیک سه صفحه‌ای: در این نوع، راهگاه روی صفحه‌ای جدا در سمت تزریق پشت ماتریس تعبیه شده است. تفاوت این دو نوع قالب در این است که در قالب تزریق سه صفحه‌ای، راهگاه به‌صورت خودکار توسط مکانیزم قالب جدا می‌شود ولی در قالب تزریق دو صفحه‌ای، راهگاه پس از پران کردن قطعه، باید توسط نیروی انسانی یا ربات جدا شود.

انواع قالب تزریق پلاستیک بر اساس تعداد کویته

از لحاظ کویته (حفره)، قالب‌ها به دو بخش تقسیم می‌شوند:

1. قالب تزریق پلاستیک تک کویته: این نوع قالب تنها یک حفره برای تزریق دارد.
2. قالب تزریق پلاستیک چند کویته: این نوع قالب دارای چند حفره برای تزریق است که به این معنی است که با یک بار تزریق، چندین قطعه تولید می‌شود.

نیمه‌های قالب تزریق پلاستیک

یک قالب تزریق پلاستیک به دو نیمه تقسیم می‌شود:

1. نیمه ثابت: این نیمه در سمت مارپیچ بوده و مواد از این سمت وارد قالب می‌شوند. این سمت قالب به صفحه ثابت دستگاه تزریق پلاستیک نصب می‌گردد.
2. نیمه متحرک: این نیمه در سمت بازشوی قالب و پران قطعه نصب می‌گردد. قطعه پس از باز شدن قالب معمولاً در این سمت می‌ماند و سپس پران می‌شود.

مزایا و معایب روش تزریق پلاستیک نسبت به دیگر روش‌ها

مزایا

• دقت بالا: در صورتی که قالب با دقت ساخته شود، پس از خروج قطعه از قالب، قطعه نیازی به ماشین‌کاری ندارد.
• افزایش تولید: می‌توان با افزایش تعداد کویته‌ها، آمار تولید را چند برابر کرد و با هر ضرب چند قطعه تولید کرد.
• سرعت تولید بالا: سرعت تولید در این روش بسیار بالا است.
• هزینه تولید مناسب: در صورت تولید انبوه، هزینه تولید بسیار به‌صرفه می‌باشد.
• هندسه پیچیده: تولید قطعاتی با هندسه پیچیده امکان‌پذیر است.
• کنترل پارامترها: امکان کنترل و مدیریت کامل روی تمامی پارامترها مانند دما، فشار، سرعت و غیره وجود دارد.
• تولید اتوماتیک: تولید به‌صورت اتوماتیک بدون دخالت دست پس از تنظیم کردن ماشین انجام می‌شود.

معایب

• طراحی پیچیده: قالب‌های تزریق پلاستیک اصولاً قالب‌هایی با مکانیزم پیچیده هستند و طراحی آنها نیازمند تخصص و تجربه می‌باشد.
• مشکلات ساخت: بسته به هندسه قطعه، ساخت این نوع قالب مشکلات خود را دارد.
• هزینه بالا: به علت بالا بودن هزینه‌های تولید، در صورت تولید با تیراژ پایین، هزینه این روش به‌صرفه نیست.
• هزینه تجهیزات: هزینه بالای ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی جهت تولید به روش تزریق پلاستیک نیز از معایب این روش است.

کاربرد قالب تزریق پلاستیک

قالب‌های تزریق پلاستیک برای ساخت و تولید قطعات پلیمری از جنس پلاستیک‌های مختلف مانند PP، PET، PVC و غیره استفاده می‌شوند. بسته به نوع پلاستیکی که قالب‌گیری می‌شود، از فولادهای مختلفی برای تهیه قالب استفاده می‌شود. در برخی موارد نیز می‌توان از آلومینیوم برای ساخت قالب پلاستیک استفاده کرد.

انتخاب نوع فولاد برای تهیه قالب تزریق پلاستیک به عواملی مانند دمای ذوب و تزریق پلاستیک، میزان خورندگی پلاستیک و تیراژ مورد انتظار بستگی دارد. رایج‌ترین فولادهای مورد استفاده در این صنعت، فولاد ابزار ۱.۲۳۱۲ و mo40 هستند. در مواردی که خورندگی پلاستیک پایین باشد، از ۱.۲۳۱۲ و در مواردی که پلاستیک خورندگی بالایی داشته باشد مانند PVC، از فولاد ۴۲۰ استفاده می‌شود.

اجزای قالب تزریق پلاستیک

یک دستگاه تزریق پلاستیک شامل مراحل ذوب رزین، تزریق، قالب‌گیری و خروج قطعه است که در مدت زمانی کوتاه، بین 2 ثانیه تا 2 دقیقه انجام می‌شود. قالب تزریق پلاستیک اصولاً از دو جزء اصلی تشکیل می‌شود: بخش حفره (Cavity) و قسمت هسته (Core). با قرارگیری مذاب پلاستیکی بین این دو ناحیه و فرآیند سردسازی، قطعه نهایی شکل می‌گیرد.

اجزای اصلی قالب تزریق پلاستیک

1. کانال تزریق مذاب ناحیه‌ای که مواد مذاب از نازل ماشین تا کانال‌های منتهی به دو صفحه قالب‌گیری ادامه می‌یابد. کانال ابتدایی ورود مواد مذاب به قالب، اسپرو نامیده می‌شود. حلقه‌ی جاگیری و بوش اسپرو برای هدایت دقیق مواد مذاب به قالب تعبیه شده‌اند. بوش اسپرو تحت فشار و سایش زیادی در دمای بالا قرار می‌گیرد و بنابراین باید از آلیاژهای مقاوم و پوشش‌های ضد سایش ساخته شود.
2. کانال‌های خنک‌سازی پس از تزریق مذاب و ورود آن به ناحیه کویته‌ی قالب، سیستم سرمایشی قالب شروع به کار می‌کند. راهگاه‌های تعبیه شده در حاشیه محل قالب‌گیری به طور مداوم سطح تماس قالب با مذاب را سرد می‌کنند. توان سرمایشی کانال‌های خنک‌سازی با سرعت عملکرد دستگاه رابطه‌ی مستقیمی دارد و تا پایان زمان خنک شدن قطعه، قالب باز نمی‌شود. مدت زمان دقیق خنک شدن قطعه با در نظر گرفتن خواص ترمودینامیکی پلاستیک و حداکثر ضخامت دیواره‌ی قطعه تخمین زده می‌شود.
3. کانال‌های گرمایشی برای جلوگیری از کاهش دمای مذاب در طول مسیر عبور از نازل تا کویته و افزایش ویسکوزیته که ممکن است باعث عدم نتیجه مطلوب در فرآیند قالب‌گیری شود، سیستم گرمایشی در اسپرو و مسیر عبور مذاب تعبیه می‌شود.
4. هواگیری در هنگام بستن قالب مقداری هوا بین کویته و ماهیچه حبس می‌شود که ممکن است منجر به افزایش دما و سوختن مذاب شود. همچنین، حبس هوا در بین مذاب می‌تواند کیفیت قطعه نهایی را کاهش دهد. برای حل این مشکل، دریچه‌های هواگیری در بین دو صفحه قالب‌گیری تعبیه شده‌اند.

   

5. سیستم پران پس از تزریق و قالب‌گیری، قطعه باید با مکانیزمی از قالب جدا شود، زیرا پس از سرد شدن و انقباض، قطعه به سطح قالب می‌چسبد. جداسازی قطعه از قالب با مکانیزم پران انجام می‌شود. سیستم پران شامل جعبه، میله، صفحه‌های پران و تعدادی پین پران در ناحیه پشتی ماهیچه قالب است. به محض باز شدن گیره دستگاه، میله پران جابجا شده و سیستم پران فعال می‌شود. صفحه پران عقب‌نشینی کرده و پین‌های پران قطعه را از سطح قالب جدا کرده و به بیرون پرتاب می‌کنند. پیش از قالب‌گیری، معمولاً ترکیبی از عوامل جداکننده روی سطح ماهیچه اسپری می‌شود تا از چسبیدن قطعه به ماهیچه جلوگیری شود.

مراحل کار قالب تزریق پلاستیک

فرایند تولید یک محصول با استفاده از دستگاه تزریق پلاستیک شامل مراحل زیر است:

مراحل کار قالب تزریق پلاستیک

1. بستن قالب: قالب با استفاده از گیره‌های نگهدارنده بسته می‌شود.
2. تزریق مذاب: مقدار مشخصی از پلاستیک مذاب که دارای ویسکوزیته و دمای مناسب است، تحت فشار زیاد به درون حفره‌ی قالب (cavity) تزریق می‌شود. این مقدار پیش تعیین شده را شات می‌نامند.
3. سرد شدن و شکل‌گیری: پلاستیک در تماس با ناحیه سرد قالب جامد شده و شکل می‌گیرد. به علت سرد شدن پلاستیک، قطعه منقبض می‌شود. برای جبران انقباض ناشی از سرد شدن، تزریق پلاستیک مذاب با فشار بالا ادامه می‌یابد.
4. خروج قطعه و بازگشت به حالت اولیه: در پایان فرآیند، گیره‌های نگهدارنده باز شده و سیستم پران فعال می‌شود. قطعه‌ی تولید شده با کمک پین‌های پران از ماهیچه جدا شده و قالب برای شروع مجدد به حالت اولیه برمی‌گردد.

اگر به تولید قطعات فلزی سبک علاقه‌مند هستید، پیشنهاد می‌کنیم مقاله‌ی ما درباره “قالب‌های دایکاست” را مطالعه کنید. در این مقاله، به بررسی دقیق قالب‌های دایکاست و نقش مهم آن‌ها در صنایع خودروسازی، هوافضا و الکترونیک پرداخته‌ایم. قالب‌های دایکاست به دلیل دقت بالا و توانایی تولید قطعات پیچیده و دقیق، یکی از ابزارهای اصلی در تولید فلزات سبک هستند. برای کسب اطلاعات بیشتر، حتماً به این مقاله سر بزنید:

قالب‌های دایکاست: ابزار برجسته در تولید فلزات سبک