صب القوالب بالحقن LCP

LCP (بوليمر الكريستال السائل) هو بلاستيك حراري ذو خصائص بلورية سائلة، تتميز جزيئاته بإظهار خصائص الكريستال السائل عندما تصل إلى حالة معينة.

ما هو LCP؟

LCP عبارة عن لدائن حرارية ذات خصائص بلورية سائلة. له بنية جزيئية فريدة من نوعها تُظهر تبلور سائل في ظروف معينة. بالإضافة إلى تمتعه بخصائص المعالجة الأساسية للبلاستيك التقليدي، يتميز LCP أيضاً بقوة عالية، ومعامل عالي، ومقاومة للحرارة، ومقاومة للتآكل الكيميائي، وامتصاص منخفض للرطوبة، وغيرها من خصائص المواد عالية الأداء.

يُصنع LCP عن طريق خلط وتسخين نوعين من المونومرات (حمض ثنائي الفينيل-4،4′-ديوكربوكسيليك BPDA و4,4′-دياميني ثنائي الفينيل الأثير DAPD) مع محفزات حمضية أو قاعدية. تتفاعل المونومرات وتشكل سلاسل طويلة من البوليمر التي تصطف بطريقة معينة، مما يعطي LCP خصائصه البلورية السائلة.

أحد الأشياء الرائعة في LCP هو أنه عندما تكون في مرحلة البلورة السائلة في درجات حرارة عالية، يمكن أن تصطف السلاسل الجزيئية في اتجاه معين لتكوين بنية مجهرية منظمة حقًا. هذه البنية المنظمة تجعل المادة أفضل بكثير. على سبيل المثال، تكون LCP شديدة الصلابة والقوة مثل المعدن، لكنها تظل مرنة وسهلة الصنع مثل البلاستيك.

وعلاوة على ذلك، فإن مادة LCP مستقرة للغاية عندما يتعلق الأمر بالحرارة والمواد الكيميائية، وهو أمر رائع للحفاظ على عمل الأشياء بشكل جيد في الأماكن الحارة والقاسية. ولهذا السبب تُستخدم مادة LCP في جميع أنواع الأشياء، مثل الإلكترونيات والسيارات والطائرات والأشياء الطبية والألياف البصرية.

ما هي أنواع مواد LCP الموجودة؟

يمكن تقسيم مواد LCP، أو البوليمرات البلورية السائلة، إلى أنواع مختلفة بناءً على خصائصها وتطبيقاتها. فيما يلي ملخص سريع للأنواع الرئيسية لمواد LCP:

1. البوليمرات البلورية السائلة ذات الخواص الحرارية (TLCP)

عندما تسخن TLCPs، تتحول إلى مراحل بلورية سائلة. ويمكنها تحمل الحرارة، ولكن ليس من السهل التعامل معها. بناءً على مدى قدرتها على التعامل مع الحرارة ومدى جودة أدائها، تنقسم TLCPs إلى ثلاثة أنواع:

النوع I: درجة حرارة التشويه الحراري من 250-350 درجة مئوية، مقاومة ممتازة للحرارة ولكن قابلية معالجة أقل.
النوع الثاني: درجة حرارة التشويه الحراري 180-250 درجة مئوية، ومقاومة عالية للحرارة، وقابلية معالجة فائقة.
النوع الثالث: درجة حرارة التشوه الحراري من 100-200 درجة مئوية، مع مقاومة أقل نسبيًا للتشوه الحراري.

2. البوليمرات البلورية السائلة الليوتروبية (LLCP):

وعلى عكس راتنجات TLCPs، تشكل راتنجات LCPs مراحل بلورية سائلة في المحاليل. يمكن تقسيم كل من TLCPs وLCPs إلى راتنجات LCP من فئة الأفلام وراتنجات LCP من فئة الحقن والراتنجات الليفية بناءً على مجال التطبيق. بالإضافة إلى ذلك، اعتمادًا على موضع الوحدات البلورية السائلة داخل جزيء البوليمر، يمكن تصنيف البوليمرات البلورية السائلة LCPs كبوليمرات بلورية سائلة رئيسية أو جانبية أو مركّبة.

3. أنواع أخرى من LCP:

① LCP سهل التدفق: تُستخدم في عمليات التصنيع التي تحتاج إلى أن تكون دقيقة للغاية وتستخدم أقل قدر ممكن من الطاقة.

② LCP المعززة: تشمل هذه المواد LCP المقواة بألياف زجاجية أو ألياف الكربون أو المعادن أو الجرافيت. تتميز هذه LCPs المعززة بخصائص ميكانيكية جيدة حقاً، مثل كونها قوية وصلبة للغاية.

③ LCP موصل: LCP مطلي أو محمي كهربائيًا للتطبيقات الموصلة للكهرباء، وهو مثالي للإلكترونيات.

④ LCP مثبطات اللهب: درجات LCP التي لها مثبطات لهب متأصلة.

⑤ LCP من الدرجة الطبية: LCP يفي بمتطلبات إدارة الأغذية والعقاقير وهو خالٍ من BPA وPTFE، مما يجعله مثاليًا للاستخدامات الطبية والصيدلانية.

⑥ LCP عالي التدفق: يتدفق بشكل جيد للغاية، لذا فهو رائع للأجزاء الرقيقة في الإلكترونيات والأجهزة الطبية.

⑦ LCP المملوء بالزجاج: يحتوي على ألياف زجاجية لجعله أكثر صلابة وقوة.

⑧ LCP مملوء بالكربون: يحتوي على ألياف الكربون لجعله أكثر صلابة وقوة.

⑨ LCP الهجين: يجمع بين أشياء مختلفة مثل الزجاج وألياف الكربون للحصول على الأداء الذي تريده.

⑩ LCP حيوي المنشأ: مصنوع من نباتات مثل الذرة أو قصب السكر، لذا فهو أفضل للبيئة.

⑪ LCP المعاد تدويره: مصنوع من مواد LCP المعاد تدويرها لتقليل النفايات والحفاظ على الموارد.

ما هي خصائص البوليمرات البلورية السائلة (LCP)؟

LCP عبارة عن مادة لدائن حرارية ذات خصائص فريدة من نوعها، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات. تتضمن بعض الخصائص الرئيسية لمادة LCP ما يلي:

1. مقاومة درجات الحرارة العالية:

تتمتع LCPs بنقطة انصهار عالية، تتراوح عادةً بين 280 درجة مئوية و320 درجة مئوية (536 درجة فهرنهايت إلى 608 درجة فهرنهايت)، مما يجعلها مثالية للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. كما أنها تظل قوية وتحافظ على شكلها حتى عندما ترتفع درجة حرارتها بشكل كبير، وهذا هو السبب في أن LCP هو الخيار الأفضل للإلكترونيات وقطع غيار السيارات وغيرها من الأشياء ذات درجات الحرارة العالية.

2. بلورة عالية التبلور:

إن التبلور العالي ل LCP يمنحه خصائص ميكانيكية ممتازة، مثل الصلابة والقوة وثبات الأبعاد.

3. أداء ميكانيكي متميز:

مواد LCP فائقة القوة وفائقة الصلابة مثل المعادن. كما تتميز LCP أيضًا بمقاومة جيدة للتآكل والثبات الكيميائي، لذا فهي جيدة لصنع أشياء فائقة القوة وفائقة الصلابة ومقاومة للتآكل.

4. معامل التمدد الحراري المنخفض:

يتميز LCP بانخفاض CTE، عادةً بحوالي 10-20 جزء في المليون/درجة مئوية، مما يعني أنه يمكنه الحفاظ على شكله وحجمه حتى عند تغير درجة الحرارة، كما أنه يتمتع بثبات جيد في الأبعاد. بالكاد يتغير حجم منتجات LCP مع تغيرات درجة الحرارة، لذا فهي تُستخدم على نطاق واسع في الأدوات الدقيقة والمنتجات البصرية وغيرها من المجالات.

5. خصائص كهربائية ممتازة:

تتمتع LCP بقوة عازلة عالية، عادةً ما تكون أعلى من 500 فولت/ميل، وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب العزل الكهربائي. تتميز مواد LCP بعزل كهربائي عالي وخصائص جيدة عالية التردد، ويمكن استخدامها في العزل الكهربائي ومجالات نقل الإشارات عالية التردد مثل المعدات الإلكترونية والهوائيات.

6. مقاومة التآكل الكيميائي:

عندما يتعلق الأمر بمقاومة المواد الكيميائية، فإن مواد LCP قد غطت كل شيء. حيث يمكنها التعامل مع أي مادة كيميائية تقذفها عليك، سواءً كانت حمض أو قلوي أو مذيب. لذا، إذا كنت بحاجة إلى مادة يمكنها تحمل المواد الكيميائية، فإن LCP هو الحل الأمثل. ولهذا السبب تحظى بشعبية كبيرة في الصناعة الكيميائية والأجهزة الطبية.

7. سهلة المعالجة:

تتميز مواد LCP بخصائص معالجة جيدة ويمكن معالجتها عن طريق القولبة بالحقن والبثق والقولبة بالنفخ، إلخ. تتضمن بعض مزايا LCP ما يلي: تتمتع LCP بقدرة تعبئة جيدة على التشكيل، وبالتالي يمكن إنتاج منتجات معقدة ودقيقة نظراً لخصائص التدفق الجيدة.

8. التعزيز الذاتي:

تحتوي مواد LCP على بنية ألياف مرتبة بشكل غير عادي، مما يتيح للبلاستيك البلوري السائل غير المقوى الوصول إلى مستويات القوة الميكانيكية والمعامل الخاصة باللدائن الهندسية العادية أو حتى تجاوزها، ويتم تعزيزها بشكل كبير بالألياف الزجاجية. كما أن التحسينات الإضافية باستخدام الألياف الزجاجية أو الكربونية تجعل اللدائن البلورية السائلة أفضل من اللدائن الهندسية الأخرى.

10. مقاومة الطقس:

تتمتع مواد LCP بمقاومة أفضل للعوامل الجوية من معظم المواد البلاستيكية. وحتى بعد اختبارات العوامل الجوية، تظل خواصها المادية في مستوى ممتاز، مما يجعلها مثالية للاستخدام الخارجي والمناطق التي قد تحتاج إلى تحمل الطقس والبيئات القاسية.

9. مثبطات اللهب:

تتمتع مواد LCP بخصائص ممتازة لمثبطات اللهب، مما يعني أن الأجزاء المصنوعة منها يمكنها اجتياز اختبارات الاحتراق العالية (مثل UL 94V-0) دون إضافة مثبطات اللهب. لا تنبعث منها أبخرة سامة عند احتراقها ولا تقطر عند تعرضها لألسنة اللهب، لذا فهي من أفضل المواد البلاستيكية المقاومة للحريق.

11. امتصاص منخفض للرطوبة:

يتميز LCP بمعدل امتصاص رطوبة منخفض للغاية، عادةً ما يتراوح بين 0.1 و0.5%، مما يقلل من خطر الالتواء أو التفكك.

12. وضوح بصري عالٍ:

يمكن تركيب LCP بحيث يتمتع بوضوح بصري عالٍ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب الشفافية.

13. منخفضة الغازات المنبعثة:

يتميز LCP بانخفاض نسبة الغازات المنبعثة منه، مما يجعله رائعًا للاستخدامات التي تحتاج فيها إلى تفريغ الهواء أو بيئة منخفضة الضغط.

14. عالية النقاء:

يمكن تصنيع LCP ليكون نقيًا جدًا، لذا فهو جيد للاستخدامات التي لا تريد فيها أي تلوث.

15. الاستقرار عالي الأبعاد:

يتمتع LCP بثبات أبعاد عالٍ، مما يعني أنه يحافظ على شكله وحجمه حتى عندما يصبح ساخناً أو رطباً.

16. مقاومة عالية للانزلاق والتعب:

يتميز LCP بمقاومة عالية للزحف، مما يعني أنه يحافظ على خواصه الميكانيكية حتى عند الضغط عليه لفترة طويلة. وفي نفس الوقت، يتميز LCP بمقاومة عالية للإجهاد، مما يعني أنه يمكن أن يتحمل الكثير من الإجهاد والضغط مرارًا وتكرارًا دون أن ينكسر أو يتآكل.

ما هي خصائص LCP؟

الممتلكات	متري	اللغة الإنجليزية
الكثافة	1.38 - 2.02 جم/سم مكعب	0.0499 - 0.0730 رطل/في³
امتصاص الماء	0.0100 - 0.0400 %	0.0100 - 0.0400 %
التدفق الذائب	9.00 - 18.0 جم/ 10 دقيقة	9.00 - 18.0 جم/ 10 دقيقة
الصلابة، روكويل M	45.0 - 90.0	45.0 - 90.0
قوة الشد، في نهاية المطاف	32.0 - 182 ميجا باسكال	4640 - 26400 رطل لكل بوصة مربعة
الاستطالة عند الاستراحة	0.600 - 4.10 %	0.600 - 4.10 %
معامل المرونة	7.10 - 18.0 جيجا باسكال	1030 - 2610 كسي
قوة الخضوع الانحناء	56.0 - 220 ميجا باسكال	8120 - 31900 رطل لكل بوصة مربعة
معامل الانحناء	7.03 - 20.0 جيجا باسكال	1020 - 2900 كسي
إجهاد الانثناء عند الكسر	1.30 - 4.00 %	1.30 - 4.00 %
المقاوماتية الكهربائية	1.00 ه+13 - 1.00 ه+17 أوم-سم	1.00 ه+13 - 1.00 ه+17 أوم-سم
مقاومة السطح	4.10 ه + 12 - 1.00 ه + 15 أوم	4.10 ه + 12 - 1.00 ه + 15 أوم
ثابت العزل الكهربائي	2.70 - 12.0	2.70 - 12.0
قوة العزل الكهربائي	19.0 - 53.0 كيلو فولت/مم	483 - 1350 كيلو فولت/دقيقة
التوصيل الحراري	0.500 - 34.6 واط/م كلفن	3.47 - 240 وحدة حرارية بريطانية في الساعة - قدم مربع - درجة فهرنهايت
نقطة الانصهار	212 - 350 °C	414 - 662 °F
درجة حرارة المعالجة	20.0 - 350 ℃	68.0 - 662 ℉
درجة حرارة الفوهة	290 - 382 ℃	554 - 720 ℉
درجة حرارة القالب	225 - 295 ℃	437 - 563 ℉
درجة حرارة الذوبان	185 - 382 ℃	365 - 720 ℉
درجة حرارة القالب	65.6 - 177 ℃	150 - 351 ℉
درجة حرارة التجفيف	130 - 180 ℃	266 - 356 ℉
ضغط الحقن	50.0 - 150 ميجا باسكال	7250 - 21800 رطل لكل بوصة مربعة

هل يمكن قولبة مواد LCP بالحقن؟

أجل، يمكنك حقن مواد البوليمر البلوري السائل (LCP) بالحقن. فهي معروفة بكونها فائقة الأداء في مجموعة من التطبيقات المختلفة.

يشتهر LCP، وهو بلاستيك هندسي متخصص عالي الأداء، بخصائصه الميكانيكية الرائعة، وانخفاض امتصاص الرطوبة، ومقاومة التآكل الكيميائي، ومقاومة التآكل الكيميائي، ومقاومة الطقس، ومقاومة الحرارة، ومقاومة اللهب، وثابت العزل الكهربائي المنخفض، وعامل التبديد المنخفض.

يعد القولبة بالحقن إحدى طرق المعالجة الرئيسية ل LCP، كما أن خصائص التدفق الممتازة والمعالجة السريعة تجعلها مناسبة بشكل خاص لهذه الطريقة.

تختلف منتجات LCP (البوليمر البلوري السائل) عن غيرها من اللدائن الهندسية الأخرى لأنها لا تحتوي على وميض عند تشكيلها. كما أن LCP مميز أيضًا لأنه يحتوي على بنية ليفية عالية الترتيب تجعله قويًا. في الواقع، يمكن أن يكون LCP أقوى من اللدائن الهندسية الأخرى التي تحتوي على ألياف زجاجية. وهذا يعني أن LCP رائع للقولبة بالحقن لأنه قوي ولا يتغير.

عندما تقوم بقولبة LCP، يجب عليك تجفيفه عند درجة حرارة 150 درجة مئوية لمدة 4-6 ساعات للحصول على محتوى رطوبة أقل من 0.02% ونقطة ندى أقل من -35 درجة مئوية. عندما تختار ماكينة قولبة LCP، تحتاج إلى التأكد من أنها تحتوي على برغي مصنوع من مادة مقاومة للتآكل، ونظام دقيق للتحكم في درجة الحرارة، وتصميم خاص للفوهة للتأكد من استجابة نظام التغذية والحقن. كما تحتاج أيضًا إلى استخدام الضغط الخلفي النسبي عند قولبة LCP للحصول على تغذية أكثر دقة وثباتًا، وضبط ظروف القولبة مثل وقت الإمساك ودرجة الحرارة بناءً على حجم المنتج وشكله وسماكته وهيكل القالب للتأكد من أن المنتج جيد ويعمل بشكل جيد.

ما هي الاعتبارات الرئيسية لقولبة حقن LCP؟

عادةً ما يتطلب قولبة حقن البوليمر البلوري السائل (LCP) ظروف معالجة ومعدات محددة. إليك بعض الأشياء التي يجب التفكير فيها:

1. جوانب التصميم

عند تصميم القطع لقولبة حقن LCP، يجب مراعاة العوامل التالية:

① سُمك الجدار: عادةً ما يتراوح سمك الجدار الأفضل بين 0.3 مم و1 مم. تساعد الانتقالات السلسة بين السماكات المختلفة على تسهيل التشكيل وتقليل الضغط.

② نصف القطر: يجب ألا يقل نصف القطر الخارجي عن 1.5 ضعف سمك الجدار على الأقل، ويجب أن يكون نصف القطر الداخلي 0.5 ضعف سمك الجدار. تساعد أنصاف الأقطار الأكبر على تقليل تركيزات الإجهاد.

③ زاوية السحب: تحتاج الأجزاء ذات الجدران الرقيقة إلى زاوية سحب من 0.5 درجة إلى 1 درجة، بينما تحتاج الأجزاء السميكة إلى 1 درجة إلى 2 درجة لتسهيل إخراجها من القالب. تحتاج تجاويف القالب الأعمق إلى زوايا سحب أكبر.

④ التفاوتات المسموح بها: يتميز LCP بانكماش منخفض وثبات حراري منخفض، خاصةً عند استخدام القوالب الفولاذية، بحيث يمكنك الحصول على تفاوتات ضيقة.

⑤ خطوط اللحام: تجعل خطوط اللحام الأجزاء ضعيفة وتبدو سيئة. ضع البوابة في المكان الصحيح وقم بتنفيس القالب بشكل صحيح للحفاظ على خطوط اللحام صغيرة.

2. جوانب المعالجة

① التحكم في الرطوبة: على الرغم من أن LCP لا يمتص الكثير من الرطوبة، إلا أنك لا تزال بحاجة إلى تجفيفه عند درجة حرارة 150 درجة مئوية لمدة 4 إلى 24 ساعة لتجنب الفراغات والفقاعات. يجب أن يكون محتوى الرطوبة أقل من 0.01%.

② درجة حرارة القالب: تتميز LCP بنقطة انصهار عالية جدًا (حوالي 320 درجة مئوية/608 درجة فهرنهايت)، لذا يجب أن تكون حريصًا على درجة حرارة القالب لمنعها من الالتواء أو التلف. عادةً ما تكون درجة حرارة القالب بين 150 درجة مئوية و250 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت و482 درجة فهرنهايت).

③ ضغط الحقن: مواد LCP قاسية جدًا، لذلك تحتاج إلى استخدام ضغوط حقن عالية (عادةً ما تكون أكثر من 1000 بار/14500 رطل لكل بوصة مربعة) لملء القالب. اضبط ضغط الحقن للحصول على أفضل جودة للقطعة وللحفاظ على المواد من التلف.

④ سرعة الحقن: يجب التحكم في سرعة الحقن لمنع إجهاد القص المفرط، مما قد يؤدي إلى تدهور المواد أو عيوب الجزء. تتراوح سرعة الحقن العامة من 10 إلى 50 مم/ثانية (0.4 إلى 2 بوصة/ثانية). ونظرًا لانخفاض لزوجة LCP، فإن ضغوط الحقن المنخفضة (0.35 إلى 1 ميجا باسكال) مناسبة، مع سرعة حقن سريعة لمنع التبلور المبكر وتقليل خطوط اللحام.

⑤ تصميم القالب: تحسين تصميم القالب لخصائص مادة LCP، بما في ذلك:

a. أسطح ملساء لتجنب التصاق المواد.
b. زوايا لطيفة لتقليل الإجهاد.
c. تهوية مناسبة لتجنب احتباس الهواء.
d. النظر في استخدام إدخالات أو طلاءات القوالب الخاصة ب LCP لتحسين جودة القِطع.

⑥ اختيار المواد: ليست كل مواد LCP مناسبة للقولبة بالحقن. قد تتطلب بعض الدرجات ظروف معالجة خاصة أو قد لا تكون متوافقة مع بعض مواد القوالب. لذلك، من المهم اختيار المادة التي تلبي متطلبات الاستخدام وظروف المعالجة الخاصة بك.

⑦ المعالجة اللاحقة: قد تحتاج بعض أجزاء LCP إلى خطوات إضافية بعد المعالجة، مثل التلدين أو تخفيف الضغط، للحصول على أفضل أداء.

⑧ الأدوات والمعدات: استخدم أدوات ومعدات جيدة مصنوعة لقولبة حقن LCP، مثل:

a. قوالب وإدخالات يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية.
b. أنظمة حقن يمكنها التعامل مع الضغط العالي.
c. أنظمة تحكم يمكنها التحكم في درجة الحرارة والضغط بشكل جيد للغاية.

⑨ ظروف المعالجة: راقب ظروف المعالجة والتحكم فيها مثل:

a. ملامح درجة الحرارة والضغط.
b. سرعة الحقن والضغط.
c. معدلات التبريد ودرجة الحرارة.

⑩ مراقبة الجودة: ضع إجراءات مراقبة الجودة في مكانها الصحيح لمراقبة وفحص الأجزاء بحثًا عن أي مشاكل، مثل:

a. دقة الأبعاد.
b. تشطيب السطح.
c. مدى قوة الخامة (مثل مدى قدرتها على التمدد أو مقدار ما يمكن أن تتحمله قبل أن تنكسر).

تصنيع القوالب بالحقن LCP

دليل تصنيع حقن القوالب بالحقن LCP

موارد للدليل الكامل لتصنيع القوالب بالحقن LCP

كيفية إجراء عملية التشكيل بالحقن LCP: دليل خطوة بخطوة

يُستخدم البوليمر البلوري السائل (LCP) على نطاق واسع في الإلكترونيات والأجهزة الكهربائية والسيارات والفضاء وغيرها من المجالات بسبب قوته العالية ومعامله العالي وامتصاصه المنخفض للرطوبة ومقاومته الممتازة للحرارة وخصائصه الكهربائية. عملية قولبة حقن LCP هي عملية تصنيع دقيقة ومعقدة تتطلب رقابة صارمة في كل مرحلة لضمان جودة المنتج. فيما يلي وصف تفصيلي لعملية قولبة حقن البلاستيك LCP، والتي تغطي العملية بأكملها بدءًا من اختيار المواد وإعدادها وحتى الصيانة والتحسين.

1. اختيار المواد وإعدادها:

اختيار المواد: اختر درجة LCP المناسبة لمنتجك. فكر في أشياء مثل مقاومة الحرارة والقوة الميكانيكية وقابلية المعالجة والتكلفة.

عملية التجفيف: على الرغم من أن LCP لا يمتص الرطوبة كثيراً، إلا أنه لا يزال بحاجة إلى التجفيف جيداً قبل أن تقوم بتصويره. وعادةً ما تستخدم مجفف هواء ساخن دائري، مضبوط على درجة الحرارة المناسبة (مثل 300-350 درجة فهرنهايت) وللمقدار المناسب من الوقت (حسب سماكة المادة) للتأكد من انخفاض محتوى الرطوبة بدرجة كافية.

الخلط والتلدين المسبق: بالنسبة لمواد LCP المعدلة، تحتاج إلى خلطها بشكل موحد. يجعل التلدين المسبق للمادة تذوب بشكل أفضل وتتدفق بشكل أفضل.

2. تصميم القوالب وتصنيعها:

تصميم القالب: تصميم القالب بناءً على الشكل والحجم ومتطلبات الدقة للمنتج. نظرًا لأن LCP يتميز بقابلية تدفق عالية، فمن المهم تحسين تصميم القالب لتقليل فقدان الضغط وحرارة القص.

اختيار المواد: يجب أن تكون مادة القالب مقاومة للحرارة ومقاومة للتآكل ومتينة للغاية. وتشمل المواد الشائعة سبائك الفولاذ المتقدمة مثل H13 وS136.

التصنيع الدقيق: تأكد من تشكيل كل مكون من مكونات القالب بدقة، خاصةً تشطيب سطح تجويف القالب، لتقليل عيوب المنتج.

تصميم نظام التبريد: تصميم قنوات التبريد بشكل صحيح لتحقيق تبريد سريع وموحد، وتقصير دورة الإنتاج، وتقليل الاعوجاج.

3. إعداد وضبط ماكينة القولبة بالحقن:

اختيار الماكينة: اختر ماكينة القولبة بالحقن المناسبة بناءً على خصائص مادة LCP وحجم المنتج، مع التأكد من أن لديك قوة تثبيت وضغط حقن كافيين.

إعدادات المعلمة: ويشمل ذلك سرعة اللولب والضغط الخلفي وسرعة الحقن وسرعة الحقن وضغط الحقن ووقت الانتظار ووقت التبريد. يتطلب حقن LCP سرعة حقن وضغط أعلى للتغلب على اللزوجة العالية للمادة.

التسخين المسبق والضبط: قم بالتسخين المسبق لمكونات الماكينة إلى درجة الحرارة المناسبة وقم بإجراء اختبار تجريبي لضبط الماكينة على أفضل حالة عمل.

4. حقن البلاستيك المصهور:

التحكم في درجة حرارة الذوبان: نطاق درجة حرارة الذوبان في LCP ضيق جدًا، لذا عليك التحكم في درجة حرارة الماسورة جيدًا، وعادةً ما تكون بين 300-350 درجة مئوية.

عملية الحقن: حقن LCP المنصهر في تجويف القالب بسرعة عالية وضغط مرتفع، والتحكم بعناية في سرعة الحقن ومنحنى الضغط لمنع حدوث عيوب مثل الفقاعات أو علامات التدفق.

5. ضغط التثبيت، والتبريد، والتصلب:

مرحلة التثبيت: بعد حقن المادة، قم بتطبيق بعض الضغط لتعويض انكماش المادة أثناء تبريدها. سيضمن ذلك أن يكون المنتج بالحجم والشكل المناسبين.

التبريد والتصلب: دع القالب يبرد بما فيه الكفاية. بمجرد أن يصبح جزء LCP صلب وثابت بما فيه الكفاية، افتح القالب.

6. فتح القالب وإزالة الأجزاء وتشذيبها:

فتح القالب: تأكد من تبريد المنتج تمامًا، ثم افتح القالب برفق حتى لا تخدش المنتج.

إزالة الجزء والتشذيب: قم بإزالة المنتج، وقص الجزء، وابحث عن الأشياء الإضافية مثل البوابات والوميض، وقم بالتشذيب إذا كنت بحاجة إلى ذلك. قد تكون المعالجة اللاحقة مطلوبة.

7. فحص ومراقبة الجودة:

فحص المظهر: انظر إلى المنتج لمعرفة ما إذا كان هناك أي خدوش أو شقوق أو فقاعات أو مشاكل أخرى.

قياس الأبعاد: استخدام أدوات القياس لقياس أبعاد المنتج المهمة، والتأكد من مطابقتها لمواصفات التصميم.

اختبار الأداء: اختبار الخواص الميكانيكية ومقاومة الحرارة والأداء الكهربائي للتأكد من أن المنتج يفي بمعايير الأداء.

إرشادات تصميم حقن القوالب بالحقن LCP

عندما تقوم بتصميم أجزاء مصبوبة بالحقن باستخدام بوليمرات الكريستال السائل (LCP)، تحتاج إلى التفكير في الكثير من الأشياء للتأكد من أنها تعمل بشكل جيد ويمكن تصنيعها. فيما يلي بعض الأشياء المهمة التي يجب التفكير فيها عند تصميم أجزاء LCP للقولبة بالحقن:

1. تصميم الجزء:

حافظ على بساطة تصميم الجزء وتجنب الأشكال الهندسية المعقدة.

استخدم سمك جدار متناسق لضمان تبريد موحد وتقليل الاعوجاج.

تجنب الجدران الرقيقة (أقل من 0.5 مم) والزوايا الحادة لأنها قد تتسبب في حدوث تشقق أو تشقق.

2. تصميم البوابة:

استخدم بوابة في المنتصف أو بالقرب من الخط الذي يلتقي فيه نصفي القالب معًا لتقليل التواء الجزء.

لا تضع البوابات حيث يوجد بالفعل الكثير من الضغوط (مثل بالقرب من الثقوب أو الأماكن التي يكون فيها الجزء أرق).
اجعل البوابة بالحجم المناسب للجزء بحيث تملأ بشكل صحيح.

3. نظام الطرد:

صمم نظام الإخراج للتأكد من إمكانية إخراج القطعة دون الإضرار بها أو بالقالب.

استخدم طلاء مانع للالتصاق أو عامل تحرير القالب للمساعدة في منع التصاق الجزء.

4. نظام التبريد:

صمم نظام التبريد للتأكد من أن الجزء يبرد بالتساوي ولا يلتوي.

استخدم مزيجًا من قنوات التبريد وفتحات التهوية لإخراج الحرارة ومنع الجزء من الالتواء.

5. تصميم القالب:

استخدم تصميم قالب صلب قوي وصلب للتعامل مع ضغوط الحقن العالية.

تأكد من تهوية القالب بشكل صحيح للتخلص من الهواء ومنع الفراغات.

استخدم طلاء مانع للالتصاق أو عامل تحرير القالب لتقليل التصاق الأجزاء.

6. سمك الجدار:

إرشادات عامة: حافظ على سمك الجدار بين 0.3 مم و1 مم. هذه ليست قواعد صارمة وسريعة، ولكنها نطاق جيد لمعظم التطبيقات. تعتبر الانتقالات السلسة بين سماكات الجدران المختلفة مهمة لتجنب تركيزات الضغط وتحسين قابلية التشكيل.

التوحيد: حاول الحفاظ على توحيد سُمك الجدار لمنع حدوث مشاكل مثل الاعوجاج وعلامات الغرق. وينبغي أن يكون سمك الجدار من 40% إلى 60% من سمك الجدار المجاور.

7. نصف القطر والزوايا:

نصف القطر: يجب ألا يقل نصف القطر الخارجي عن 1.5 ضعف سمك الجدار على الأقل، بينما يجب أن يكون نصف القطر الداخلي 0.5 ضعف سمك الجدار. تساعد أنصاف الأقطار الأكبر على تقليل تركيزات الضغط وتسهيل تشكيلها.

الزوايا الداخلية: استخدم الشرائح على الزوايا الداخلية لجعلها أقوى وتخفيف الضغط، بينما الزوايا الخارجية الحادة لا بأس بها.

8. زوايا السحب:

زوايا السحب: يجب أن تكون زوايا السحب من 0.5 درجة إلى 1 درجة للأجزاء رقيقة الجدران و1 درجة إلى 2 درجة للأجزاء السميكة للسماح بتحرير أسهل من القالب. في القوالب شديدة الصقل، قد يكون الحد الأدنى لزاوية السحب كافياً.

9. التفاوتات المسموح بها:

تفاوتات تحمل الأجزاء: يوفر LCP دقة عالية وتمدد وانكماش حراري منخفض. الأجزاء المصنوعة من القوالب الفولاذية لها تفاوتات أكثر دقة من تلك المصنوعة من قوالب الألومنيوم.

10. خطوط اللحام:

تقليل خطوط اللحام: LCP عرضة لخطوط اللحام، والتي يمكن أن تضعف الجزء. يجب على المصممين وضع بوابات في الأماكن الصحيحة للتخلص من هذه العيوب والتأكد من أن القالب يمكن أن يتنفس.

ما هي مزايا القولبة بالحقن LCP؟

إن قولبة حقن البوليمر البلوري السائل (LCP) رائعة بسبب خصائصها الفريدة من نوعها. تُستخدم في الكثير من الصناعات المختلفة. وإليك سبب روعتها:

1. مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية:

يمكن لمواد LCP تحمل الحرارة يا عزيزي! يمكنها تحمل الحرارة حتى 200 درجة مئوية وما بعدها. قد تبدأ المواد البلاستيكية الأخرى في الذوبان، أو الالتواء، أو مجرد الاستسلام عندما تسخن الأشياء، ولكن ليس LCP. فهو يبقى قويًا ويستمر في العمل. هذه مشكلة كبيرة بالنسبة للكثير من الأشياء، مثل الإلكترونيات والسيارات والطائرات. على سبيل المثال، يجب أن تكون أجزاء السيارة القريبة من المحرك قادرة على تحمل الحرارة، ويمكن لـ LCP القيام بذلك. بالإضافة إلى ذلك، لا يمانع LCP في التعرض للمواد الكيميائية عندما يكون الجو حارًا، لذا فهو مثالي للأماكن التي تسخن فيها الأشياء بشدة.

2. قوة وصلابة عالية:

LCP قوي ويمكنه تحمل الكثير من الضغط الميكانيكي. كما أنها صلبة أيضًا، لذا فهي تحافظ على شكلها ولا تنحني عند وضع الوزن عليها. حتى عندما يسخن، يظل LCP قويًا، وهو أمر مهم للأجزاء التي تحتاج إلى أن تكون بالحجم المناسب. عندما تصنع أجزاء صغيرة أو أشياء تحتاج إلى أن تكون مناسبة تمامًا، فإن LCP رائع لأنه قوي وصلب. لهذا السبب يستخدمه الناس لأشياء مثل المقابس والأجزاء في الإلكترونيات. فهو يساعد على تماسك كل شيء معًا ولا يعيق الطريق.

3. انكماش منخفض وأقل قدر من التواء:

يتميز LCP ببنية بلورية فريدة من نوعها تجعله أقل انكماشًا عند تشكيله. وهذا يعني أن الأجزاء التي تصنعها باستخدام LCP من المرجح أن تكون بالحجم المناسب. كما أنها أقل عرضة للالتواء أو الالتواء لأنها لا تتقلص بشكل غير متساوٍ عندما تبرد. وهذا أمر مهم للغاية عندما تقوم بصنع أجزاء يجب أن تتناسب مع بعضها البعض بشكل مثالي أو ذات أشكال معقدة. بالمقارنة مع المواد البلاستيكية الأخرى، تتميز الأجزاء المصنوعة من LCP بأسطح أكثر سلاسة وأقل تشوهًا، لذا يمكنك صنع المزيد من الأجزاء في وقت أقل وتقل الأخطاء.

4. مقاومة كبيرة للمواد الكيميائية:

تتمتع مواد LCP بمقاومة كبيرة لمجموعة كبيرة من المواد الكيميائية، بما في ذلك الأحماض والقواعد والمذيبات العضوية. وهي غير قابلة عملياً للتآكل أو التحلل، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتعرض لبيئات أو مواد كيميائية مسببة للتآكل. على سبيل المثال، في معدات الأتمتة الصناعية، غالباً ما تتلامس بعض الأجزاء مع المواد الكيميائية أو المذيبات، ويمكن أن يحافظ LCP على أدائه في مثل هذه البيئات دون حدوث تغييرات فيزيائية أو كيميائية. وهذا يجعلها تُستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل المواد الكيميائية والنفط والأدوية التي تتعامل مع المواد الكيميائية.

5. أداء كهربائي متميز:

مواد LCP ليست جيدة في الخواص الميكانيكية فحسب، بل تتميز أيضاً بخصائص عزل كهربائي ممتازة. فهي تتميز بثابت عازل كهربائي منخفض وعامل فقدان منخفض، مما يضمن ثباتها في التطبيقات الإلكترونية عالية التردد. وهذا يجعلها مثالية لصنع لوحات الدوائر والموصلات والمفاتيح والمكونات الأخرى في الصناعات الكهربائية والإلكترونية. في مجال الإلكترونيات الدقيقة على وجه الخصوص، ومع ازدياد صغر حجم الأجهزة، يجب أن تتمتع المواد بخصائص تشكيل عالية الدقة مع وجود خصائص عزل كهربائي جيدة، وهو ما يتمتع به LCP. بالإضافة إلى ذلك، يساعد امتصاص LCP المنخفض للرطوبة في الحفاظ على أداء كهربائي جيد في البيئات عالية الرطوبة، مما يمنع حدوث دوائر قصيرة وصدمات كهربائية.

6. امتصاص منخفض للرطوبة:

لا تمتص مواد LCP الكثير من الرطوبة، لذلك لا يتغير شكلها أو أدائها كثيرًا حتى في الأماكن الرطبة جدًا. وهذا أمر جيد لأشياء مثل الأجهزة الطبية وبعض الأجزاء الإلكترونية التي تحتاج إلى البقاء جافة، لأن الماء يمكن أن يجعلها تنتفخ أو لا تعمل بشكل صحيح. عدم امتصاص الكثير من الرطوبة يعني أن أجزاء LCP تعمل بنفس الطريقة في أماكن مختلفة، وهو أمر مهم للأشياء التي تحتاج إلى العمل بشكل صحيح لفترة طويلة.

7. خفيف وقوي:

إن LCP أخف وزنًا من المعادن العادية، وهو أمر رائع للصناعات التي تحتاج إلى جعل الأشياء أخف وزنًا، مثل صناعة الطيران والسيارات. على الرغم من أنه خفيف الوزن، إلا أن LCP لا يزال قويًا حقًا، لذا يمكنك صنع جميع أنواع الأشياء الرائعة به. على سبيل المثال، يمكن لشركات السيارات استخدام LCP لصنع أجزاء أخف وزنًا تساعد السيارات على استخدام وقود أقل دون أن تنكسر.

8. القدرة على صب الجدران الرقيقة:

يتدفق LCP جيدًا، لذا يمكنه ملء الفراغات الصغيرة في القوالب. ولهذا السبب فهو رائع لصنع الأجزاء الرقيقة جدًا التي تحتاج إلى أن تكون دقيقة للغاية. وهذا مهم للأجزاء الإلكترونية الصغيرة والأشكال الغريبة. يمكن لـ LCP صنع جدران أرق من البلاستيك الآخر، ولكنها لا تزال قوية. لذا، يمكنك صنع أجزاء أصغر حجمًا وأكثر دقة لا تنكسر. ولهذا السبب يستخدم LCP في الكثير من الأشياء مثل الهواتف والأشياء الطبية والموصلات الكهربائية.

9. مثبطات اللهب الجوهرية:

مواد LCP مقاومة للحريق بشكل طبيعي. فهي تستطيع إخماد نفسها في حالات درجات الحرارة المرتفعة، مما يعني أنها أقل عرضة للاشتعال. على عكس المواد البلاستيكية الأخرى التي تحتاج إلى مواد كيميائية إضافية لجعلها مقاومة للحريق، فإن مقاومة LCP الطبيعية للحريق تجعلها أكثر أماناً وتمنع المواد الكيميائية من العبث بكيفية عمل المادة. وهذا مفيد بشكل خاص للإلكترونيات والسيارات والطائرات، حيث يحتاجون إلى التأكد من عدم اشتعال النيران في الأشياء عندما تشتعل الأشياء.

ما هي عيوب القولبة بالحقن LCP؟

بينما يوفر قولبة حقن البوليمر البلوري السائل (LCP) العديد من المزايا، إلا أن هناك بعض العيوب أيضًا:

1. ارتفاع تكاليف العفن:

يحتاج قولبة حقن LCP إلى قوالب ومعدات خاصة، والتي يمكن أن يكون تصميمها وصنعها مكلفًا. يجب عليك استخدام قوالب عالية الدقة ذات تفاوتات ضيقة خاصةً للتصميمات ذات الجدران الرقيقة والتحكم المحكم، مما يجعل تكاليف الأدوات الأولية ترتفع.

2. ارتفاع تكاليف المواد:

عادةً ما تكون مواد LCP أغلى من المواد البلاستيكية الأخرى، مما يزيد من تكاليف الإنتاج الإجمالية. وبالمقارنة مع اللدائن الهندسية القياسية، غالباً ما تكون LCP أكثر تكلفة من اللدائن الهندسية القياسية. إن تكاليف المواد الخام المرتفعة تجعلها أقل اقتصادية بالنسبة للتطبيقات منخفضة الميزانية أو ذات الحجم الكبير، خاصةً في الصناعات الحساسة من حيث التكلفة.

3. خيارات المواد المحدودة:

تحتوي مواد LCP على خيارات محدودة للألوان والملمس والمواد المضافة، مما يحد من مرونة التصميم.

4. قيود التصميم:

عندما تقوم بصنع أجزاء من LCP، هناك بعض الأشياء التي يجب أن تضعها في اعتبارك للتأكد من أن القوالب تسير بشكل جيد. لا يمكن أن يكون لديك أي حواف حادة أو شقوق سفلية، ويجب أن تفكر في مكان وضع البوابة وقنوات التبريد. قد تجعل هذه الأشياء من الصعب تصميم الجزء الخاص بك مقارنةً بالمواد الأخرى.

5. درجات حرارة المعالجة العالية:

تحتاج مواد LCP إلى درجات حرارة معالجة عالية (حوالي 320 درجة مئوية/608 درجة فهرنهايت)، وهو ما قد يمثل مشكلة لبعض ماكينات القولبة بالحقن. بالمقارنة مع العديد من اللدائن الحرارية الأخرى، تحتاج LCP إلى درجات حرارة معالجة أعلى بكثير، حيث تتراوح درجة انصهارها من 340 درجة مئوية إلى 400 درجة مئوية. وهذا يعني أنك تحتاج إلى معدات خاصة وقد تضطر إلى دفع المزيد من المال مقابل الطاقة عند تصنيعها.

6. متطلبات الضغط العالي:

تتطلب مواد LCP ضغوط حقن عالية (عادةً ما تكون أعلى من 1000 بار/14500 رطل لكل بوصة مربعة)، وهو ما قد يمثل تحديًا لبعض ماكينات التشكيل.

7. قدرات صب محدودة:

لا تتمتع مواد LCP بقدرات قولبة رائعة، لذا ليس من الممكن دائمًا صنع أجزاء كبيرة أو صنع الكثير منها. يتدفق LCP بشكل جيد، ولكنه يتقلص بشكل مختلف في اتجاهات مختلفة، مما قد يجعل عملية التشكيل صعبة، خاصةً إذا كنت تستخدم نوعًا يحتوي على ألياف. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشوه الأجزاء ويجعل من الصعب التحكم في حجمها، لذا عليك صنع قوالب جيدة جدًا وتوخي الحذر الشديد عند التشكيل.

8. تحديات المعالجة اللاحقة للقولبة:

قد تحتاج أجزاء LCP إلى خطوات إضافية بعد التشكيل، مثل التلدين أو تخفيف الضغط، مما يجعل عملية التصنيع أكثر تعقيدًا وتكلفة.

9. مقاومة الصدمات المحدودة:

إن LCP قوي وصلب، ولكنه هش أيضًا. وهذا يعني أنه ليس رائعًا للاستخدامات التي تحتاج فيها إلى شيء يمكن أن يتحمل الكثير من الصدمات أو ينثني كثيرًا. إذا قمت بضربه بقوة شديدة أو وضعت الكثير من الضغط عليه دفعة واحدة، فقد يتشقق أو ينكسر. قد تكون المواد البلاستيكية الأخرى مثل البولي كربونات أو ABS أفضل لهذه الأنواع من التطبيقات.

10. خيارات إعادة التدوير المحدودة:

يمكنك إعادة تدوير LCPs، ولكن إعادة تدويرها لا تزال جديدة ولا يوجد الكثير من الأماكن التي تقوم بذلك حتى الآن.

11. التغيرات المحتملة في خواص المواد بمرور الوقت:

قد تتغير مواد LCP بمرور الوقت، مثل الزحف أو الاسترخاء، مما قد يؤثر على طريقة عملها.

12. مشاكل التوافق مع بعض مواد القوالب:

قد لا تتوافق بعض مواد القوالب مع مواد LCP، مما قد يتسبب في حدوث عيوب في الأجزاء أو مشاكل في الأدوات.

13. مخاطر التدهور المادي:

يمكن أن تتحلل مواد LCP بمرور الوقت، خاصةً عند تعرضها للحرارة أو الضوء أو المواد الكيميائية، مما قد يؤثر على مدى جودة عملها.

14. الحساسية البيئية أثناء المعالجة:

مواد LCP شديدة المقاومة للرطوبة، ولكنها حساسة للرطوبة قبل المعالجة. إذا امتصت المادة الرطوبة من البيئة قبل التشكيل، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث عيوب مثل الفراغات أو الفقاعات في المنتج النهائي. وهذا يعني أن عليك تجفيف المادة قبل المعالجة، مما يضيف خطوات إضافية ووقت إنتاج إضافي.

ما هي تطبيقات حقن القوالب بالحقن LCP؟

يُستخدم قولبة حقن البوليمر البلوري السائل (LCP) على نطاق واسع في مختلف الصناعات نظراً لخصائصه الفريدة. فيما يلي بعض التطبيقات:

2. السيارات:

في مجال السيارات، يُستخدم LCP في الأجزاء التي تحتاج إلى أن تكون قوية للغاية ولا تنصهر، كما هو الحال في المحركات الكهربائية وغيرها من الأشياء المهمة. بعض الأمثلة على ذلك:

أجزاء المحرك (مثل الجزء العلوي من المحرك والجزء الكبير من المحرك)

أجزاء ناقل الحركة (مثل التروس والأشياء التي تحمل التروس)

معرفة المزيد من الموارد لقوالب الحقن والقولبة بالحقن →

صب القوالب بالحقن بنفسك: كيفية قولبة الأجزاء البلاستيكية في المنزل؟

مقدمة: القولبة بالحقن موجودة في كل مكان. في الواقع، تُصنع معظم المنتجات البلاستيكية في العالم اليوم باستخدام القولبة بالحقن. وعلى الرغم من أنها رائعة للإنتاج على نطاق واسع، إلا أن القوالب المعدنية التقليدية المصنوعة آليًا باستخدام الحاسب الآلي

اقرأ المزيد "

مايك تانج سبتمبر 1، 2025

ما هو القولبة بالحقن ثنائي اللون؟

مقدمة: القولبة بالحقن بلونين هي عملية قولبة كلاسيكية. تستخدم مادتين للحقن في المنتج، والتي يمكن أن تحقق ألوانًا مختلفة وتأثيرات مظهرية مختلفة. في هذه المقالة,