مزایا و معایب استفاده از روش تزریق پلاستیک

قالب سازی پلاستیک به روش های مختلف انجام می گیرد یکی از مهم ترین و پر کاربرد ترین این روش ها قالب سازی به روش قالب گیری تزریقی است. در این روش مواد مذاب با فشار به داحل یک قالب تزریق می شوند. در دیگر روش های ساخت قالب پلاستیک مواد بر اساس وزن خود به داخل قالب می روند. مواد اصلی که قابلیت تزریق دارند شامل: فلزات، شیشه، الاستومرها و بیشتر پلی مرهای گرما سخت و گرما نرم رایج در بازار می‌باشد.

ساخت قطعات پلاستیکی به روش قالب تزریق پلاستیک

یکی از مزیت های قالب تزریق پلاستیک که باعث رونق آن در صنعت قالب سازی پلاستیک شده است کاهش زمان ورود مواد مذاب به داخل قالب است. سیکل تولید در فرایند قالب تزریق پلاستیک بسیار کوتاه و معمولاً در حدود ۲ ثانیه تا ۲ دقیقه به طول می‌انجامد. در زمان ساخت قالب تزریق پلاستیک ابتدا دو نیمه قالب از یکدیگر باز می شوند و پس از بررسی و صحت قالب به وسیله گیره به یکدیگر متصل می گردند. سپس مواد پلاستیکی خام معمولاً به شکل تکه‌های پلاستیک به دستگاه وارد و توسط واحد تزریق به سمت قالب رانده می‌شود. در حین حرکت مواد پلاستیکی فشار و حرارت موجود در دستگاه، پلاستیک ذوب شده و به سرعت به قسمت تزریق وارد می شود.

تمام فضا های خالی قالب توسط مواد پلاستیکی مذاب پر شده و پس از آن به تدریج شروع به خنک شدن می کند. این مواد مذاب پلاستیکی پس از خنک شدن فرو و شکل قالب را به خود گرفته و تا خنک شدن کامل مواد دو قسمت قالب از یکدیگر باز نمی شوند. پس از گذشت زمان کافی دو قسمت قالب از یکدیگر باز می شوند و با اعمال فشار قطعه پلاستیکی از قالب خارج می گردد. پی از این مرحله قالب مجددا قفل می شود تا برای تزریق بعدی آماده شود.

اهمیت قالب در صنعت تزریق پلاستیک

در ساخت قالب تزریق پلاستیک ، قالب یکی از ارکان اصلی در دستگاه تزریق پلاستیک می باشد که با استفاده از انواع گوناگون آن و نصب بر روی دستگاه های تزریق پلاستیک مناسب، می توان انواع مختلف قطعات پلاستیکی را تولید نمود. قالب هایی که از کیفیت ساخت بالاتری برخوردارند، در بهره برداری های دراز مدت از دوام بیشتری برخوردارند. قالب ها ابتدا باید در واحد طراحی، بر اساس محصول نهایی طراحی گردند. طراحی و ساخت قالب های تزریق پلاستیک از از جمله فعالیت های صنعتی می باشد.

تاریخچه طراحی های صنعتی به انقلاب صنعتی در اروپا بر می گردد که صنعتگران با استفاده از روش های صنعتی و نه ماشینی در مقیاس محدود، باز می گردد. امروزه با پیشرفت علم نرم افزار های برای طراحی قالب تزریق پلاستیک، وارد بازار شده است که طراحی قالب را دقیق تر و سریع تر کرده است. از یک ماشین تزریق خوب زمانی می توان حداکثر کارایی و کیفیت را انتظار داشت که یک قالب مناسب برای آن انتخاب شود. استفاده از فولاد با کیفیت در ساخت قالب از برجسته ترین نکات محسوب می شود، چرا که بایستی این توانایی را داشته باشد تا در برابر مواد با فشار و حرارت بالا حداکثر مقاومت و دوام را در سالیان طولانی داشته باشد.

معرفی دستگاه تزریق پلاستیک

برای ساخت قطعات پلاستیکی به روش قالب تزریق پلاستیک مهم ترین رکن دستگاه تزریق پلاستیک است. پس از طراحی قالب پلاستیکی و قطعه پلاستیکی ، این قطعات در داخل دستگاه قالب تزریق پلاستیک، ساخته می‌شوند. این دستگاه از دو بخش تزریق و قالب‌گیری است. بخش تزریق خود شامل اجزای مارپیچ، نازل، سیلندر قیف، قیف مواد، گرم‌کن، حرارت‌سنج و ترموکوپل بوده و قسمت قالب‌گیری محفظه بزرگی است که قالب و اجزایش روی آن نصب می‌شوند که شامل دو قسمت است یکی ثابت و دیگری متحرک.

در قسمت تزریق مواد ترموپلاست ذوب می‌شوند و با یکدیگر مخلوط می‌گردند و در نهایت داخل قیفی قرار گرفته و کم‌کم به داخل سیلندر تزریق می‌گردند. از مهم‌ترین ویژگی‌هایی که ترموپلاست داخل دستگاه تزریق پلاستیک دارند این است که شکل قالب را به خود گرفته و سپس سرد می شوند.

مزایای استفاده از روش تزریق پلاستیک

تولید قطعات پلاستیکی به روش تزریقی دارای مزایای بیشماری از جمله موارد زیر می باشد:

• کاهش هزینه ها در تیراژ تولید بالا
• ساخت قطعات پیچیده پلاستیکی
• امکان ساخت قطعات مونتاژی در قطعه پلاستیکی
• استفاده از چند ماده پلاستیکی در یک قطعه تولیدی
• قابلیت استفاده از ضایعات پلاستیکی
• عدم نیاز به تکمیل کاری قطعات تولیدی
• قابلیت اتوماسیون کردن کامل فرآیند تولید
• امکان استفاده از نصب برچسب بر روی قطعه در زمان تولید محصول
• امکان تولید اکثر قطعات پلاستیکی در مدل ها، سایزها و کاربرد های متفاوت

معایب استفاده از روش تزریق پلاستیک

تولید قطعات پلاستیکی به روش تزریقی دارای معایبی از جمله موارد زیر می باشد:

• بالا رفتن هزینه های سربار در صورت نیاز به تولید قطعات با تیراژ پایین
• نیاز به سرمایه گذاری بالا به علت بالا بودن هزینه دستگاه های تزریق پلاستیک
• بالابودن رقابت در این حوزه صنعت
• پیچیده بودن طراحی و ساخت قالب های تزریقی

اصول طراحی قطعات تزریق پلاستیک

مواردی که در طراحی قطعه جهت تزریق پلاستیک باید در نظر گرفته شود:

1. تا جای ممکن ضخامت دیواره های مدل را یکسان درنظر بگیرید. دیواره هایی به ضخامت بین ۱.۲ تا ۳ میلی متر برای کار با هر ماده اولیه ای مناسب هستند. اگر مقاطع شما ضخامت های مختلفی دارند تا حدی که طرح اجازه می دهد این تغییرات ضخامت را به طور پیوسته و نرم در قطعه ایجاد کنید. دستوراتی مثل Chamfer و Fillet برای ایجاد تغییرات نرم می توانند به شما در این کار کمک کنند. با این کار می توان از توزیع متناسب پلاستیک در کل فضای قالب اطمینان داشت.
2. مقاطع ضخیم را تو خالی کنید. مقاطع و دیواره های ضخیم می توانند مشکلات زیادی در پروسه تزریق پلاستیک ایجاد کنند. بهتر است این دیواره ها را تو خالی درنظر گرفته و ضخامت استانداردی برای آن درنظر بگیرید. برای بالا بردن مقاومت این مقاطع می توانید در حجم تو خالی تعدادی دنده و سازه های خرپا مانند درنظر بگیرید. با این روش تغییر شکل قطعه پس از خنک شدن آن به حداقل می رسد.
3. برای همه دیواره های عمودی قطعه خود حدود ۲ درجه انحراف درنظر بگیرید.این انحراف خروج قطعه از قالب را ساده می کند. دیواره های عمودی که زاویه انحراف برای آن ها درنظر گرفته نشده باشد روی سطوح خود اثرات سایش نشان می دهند.
4. همه گوشه های قطعه خود را نرم کنید. برای نرم کردن گوشه های داخلی شعاعی در حدود نصف ضخامت دیواره درنظر بگیرید و برای گوشه های خارجی حدود ۱.۵ برابر ضخامت دیواره را درنظر بگیرید. با رعایت این نکته می توانید از پیوستگی ضخامت دیواره در تمام قطعه (حتی در گوشه ها) اطمینان داشته باشید.

موارد استفاده از قالب های تزریق پلاستیک از هسته های Side-action

برای تولید برخی قطعات پیچیده باید از هسته های Side-action استفاده کرد. هسته های Side-action اینسرت هایی هستند که هنگام بستن قالب به صورت کشویی داخل آن رفته و پیش از باز کردن قالب از آن خارج می شوند. این هسته ها با مکانیزم کشویی از یکی از اضلاع قالب وارد شده و در جای خود قرار می گیرند (معمولا از ضلع فوقانی یا ضلع تهتانی). با این روش قطعات دارای بیرون زدگی و برآمدگی به راحتی قابل ساخت با تزریق پلاستیک هستند.

مواردی که در طراحی قالب های تزریق پلاستیک side-action باید مورد توجه قرار گیرد:

1. باید فضایی برای ورود و خروج هسته از قالب وجود داشته باشد. این به این معناست که بیرون زدگی ها باید در بخش های خارجی قطعه باشند.
2. هسته های Side-action باید به صورت قائم حرکت کنند. حرکت در زاویه ای به جز ۹۰درجه پیچیده تر بوده و هزینه و زمان ساخت را بالا می برد.
3. برای هسته های Side-Action هم مانند دیگر قطعات حتما یک زاویه انحراف یا Draft Angle درنظر بگیرید.