ما أسباب التواء المنتجات في قولبة الحقن؟

قولبة الحقن عملية تصنيع شائعة تُحقن فيها المادة البلاستيكية في قالب ثم تتشكل بفعل التسخين والتبريد للوصول إلى الشكل النهائي. إلا أن الالتواء قد يحدث أثناء العملية، مما يؤثر في جودة المنتج وكفاءة الإنتاج.

تشوه الالتواء هو اختلاف شكل المنتج المصبوب بالحقن عن شكل تجويف القالب. وهو من العيوب الشائعة في المنتجات البلاستيكية. وتوجد أسباب كثيرة للالتواء، ولا يكفي عادةً استخدام معلمات العملية وحدها لحله. وسيتناول هذا المقال أسباب الالتواء في القولبة بالحقن وكيفية حلها.

I. أسباب الاعوجاج في المنتجات المصبوبة بالحقن

1. عوامل ماكينات القولبة بالحقن

1.1 درجة حرارة البرميل

عندما تكون درجة حرارة البرميل منخفضة جدًا، تكون درجة حرارة الذوبان منخفضة، وعندما تتشكل بسرعات عالية، يكون هناك إجهاد قص متبقي كبير مع عدم وجود وقت كافٍ لتحريره، مما يؤدي إلى الالتواء.

تقلل زيادة درجة الحرارة من الاعوجاج. يمكن أن يشير إعداد درجة الحرارة إلى توصيات الشركة المصنعة للمواد. تنقسم درجة حرارة البرميل إلى مناطق خلفية ووسطى وأمامية وفوهة. يجب أن يزيد إعداد درجة الحرارة من الخلف إلى الأمام تدريجيًا، بزيادة 6 درجات مئوية لكل منطقة. إذا لزم الأمر، يمكن في بعض الأحيان ضبط إعداد درجة حرارة منطقة الفوهة أو المنطقة الأمامية بنفس درجة حرارة المنطقة الوسطى.

1.2 درجة حرارة الفوهة

يمتص البلاستيك الحرارة المنبعثة من التسخين وحرارة الاحتكاك الناتجة عن الحركة النسبية لجزيئات البلاستيك بسبب دوران البرغي في البرميل. آخر منطقة تسخين في البرميل هي الفوهة، ويجب أن يصل الذوبان إلى درجة الحرارة المثالية هنا، ولكن يجب تسخينه باعتدال للحفاظ على الحالة المثلى. إذا لم يكن إعداد درجة حرارة الفوهة مرتفعًا بما فيه الكفاية، يتم سحب الحرارة الزائدة عن طريق الفوهة وتلامس القالب، مما يتسبب في انخفاض درجة حرارة الذوبان، مما يؤدي إلى حدوث اعوجاج. وبوجه عام، يجب أن يكون إعداد درجة حرارة منطقة الفوهة أعلى بمقدار 6 درجات مئوية من درجة حرارة المنطقة الأمامية.

1.3 درجة حرارة الذوبان منخفضة جدًا و/أو ضغط الحقن مرتفع جدًا

تعد درجة حرارة الذوبان وضغط الحقن عاملين كبيرين يؤثران على الاعوجاج أثناء قولبة البلاستيك. إذا كانت درجة حرارة الذوبان منخفضة للغاية و/أو ضغط الحقن مرتفع للغاية، فسوف تحصل على إجهاد متبقي مرتفع، مما يسبب الاعوجاج. ولتقليل الاعوجاج، تحتاج إلى ضبط درجة حرارة الذوبان على أعلى درجة حرارة ممكنة ضمن النطاق المتاح لديك، وضبط ضغط الحقن على أقل ضغط ممكن.

1.4 ضغط التعبئة أو وقت التعبئة غير مناسب

إذا قمت بالتعبئة بقوة، ستحصل على إجهاد قص إضافي من التدفق الإضافي وإجهاد الضغط الإضافي من البلاستيك، مما سيؤدي إلى تشوه الجزء.

إذا قمت بتعبئة ناعمة جدًا، ستحصل على تدفق عكسي عند البوابة، مما سيعطيك إجهاد قص من التدفق واختلافات كبيرة في إجهاد الشد والضغط من الفرق الكبير في معدل الانكماش بين مركز الجزء (الضغط المنخفض) والجزء الخارجي (الضغط العالي). بعد وصول البرغي إلى القاع، يجب عليك تثبيته في مكانه لمدة ثانيتين على الأقل لتثبيت العبوة.

إذا كان وقت التعبئة قصيرًا جدًا، يحدث ارتداد بالقرب من البوابة عندما يتراجع البرغي، مما يؤدي إلى إجهاد متبقي كبير واعوجاج. يجب أن يكون ضغط التعبئة معتدلاً، ويجب تمديد وقت التعبئة حتى تصلب البوابة.

1.5 وقت المكوث غير مناسب

إذا كان وقت المكوث قصيرًا جدًا، تكون درجة حرارة الذوبان منخفضة، وحتى إذا كان تجويف القالب بالكاد ممتلئًا، لا يمكن ضغط البلاستيك أثناء التعبئة. هناك مساحة كبيرة جدًا للدوران أثناء التبريد، مما يؤدي إلى الاعوجاج.

يجب أن تكون نسبة وزن الطلقة إلى الطلقة من وزن الطلقة إلى مادة الماسورة بين 1/1.5 و1/4.

1.6 ضغط الحقن مرتفع جدًا

عندما تقوم بالحقن بقوة، تختلط الجزيئات معًا. فهي لا تصطف بشكل صحيح، ولا تصطف بنفس الطريقة في كل جزء من البلاستيك. وهذا يجعل البلاستيك مجهدًا ومشوهًا.

1.7 درجة حرارة الذوبان عالية جدًا

إذا كانت درجة حرارة الذوبان عالية جدًا، ستنخفض درجة الحرارة بشكل كبير أثناء التشكيل والتصلب، مما يتسبب في تراكم الكثير من الضغط الداخلي أثناء التبريد السريع، مما يؤدي إلى تشوه المنتج.

1.8 زاوية طرد غير كافية

إذا كان القالب لا يحتوي على زاوية طرد كافية، ستحتاج إلى الكثير من القوة لإخراج الجزء. يمكن أن يسبب ذلك الكثير من الضغط داخل الجزء ويؤدي إلى اعوجاجه.

1.9 وقت الدورة الزمنية غير المناسب

إذا كان وقت التبريد قصيرًا جدًا، فإن البلاستيك لا يزال طريًا وقد يتشوه إذا قمت بإخراجه وتركه يتقلص دون قيود. قم بتمديد وقت التبريد حتى يصبح البلاستيك قويًا بما فيه الكفاية.

1.10 التعبئة غير كافية

إذا لم تحزم ما يكفي، لن يكون لديك ما يكفي من البلاستيك في تجويف القالب. إذا كان البلاستيك يبرد مع وجود مساحة كبيرة للتحرك، فسوف يتشوه. بعد دفع البرغي إلى الأسفل، يجب أن يبقى هناك لمدة ثانيتين على الأقل للتأكد من تعبئته، ويجب أن تقوم بتعبئته 3 مم على الأقل.

1.11 التوزيع غير المتساوي للدبابيس الأساسية

إذا لم يكن لديك دبابيس أساسية كافية، فسوف يلتوي المنتج لأن الضغط لا يتوزع بالتساوي عند إخراجه.

2. عوامل العفن

2.1 الفرق الكبير في درجة الحرارة بين التجويف والقلب

عندما يكون هناك فرق كبير بين التجويف والقلب في درجة الحرارة، يكون إجهاد القص المتبقي غير متماثل أثناء التبريد، مما يسبب عزم انحناء كبير واعوجاج.

إذا قمت بتغيير تصميم التبريد لتقليل الفرق في درجة الحرارة بين التجويف والقلب، يمكنك تقليل الاعوجاج.

2.2 درجة حرارة القالب المنخفضة

إذا كانت درجة حرارة القالب منخفضة للغاية، فسيكون إجهاد القص المتبقي كبيرًا، ولن يكون هناك وقت كافٍ لتحريره، مما سيؤدي إلى حدوث التواء. يمكن أن تؤدي زيادة درجة حرارة القالب إلى تقليل الاعوجاج.

يمكن ضبط درجة حرارة القالب الأولية وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة للمواد. في كل مرة يتم فيها ضبط درجة حرارة القالب، يجب زيادتها بمقدار 6 درجات مئوية، ويجب أخذ 10 لقطات. بعد استقرار ظروف التشكيل، يمكن إجراء التعديل وفقًا للنتائج.

2.3 اختلاف كبير في سماكة التجويف

يتعلق الأمر بتصميم المنتج، حيث تبرد المناطق الرقيقة أولاً، تليها المناطق السميكة. الاختلاف الكبير في السُمك يعني اختلافًا كبيرًا في معدل انكماش الحجم والإجهاد المتبقي. عندما يكون الإجهاد المتبقي أقوى من قوة الجزء، فإنه يلتوي. عندما يتعرض المنتج لدرجات حرارة عالية أو بيئات سيئة أخرى، يمكن أن يتحرر الإجهاد المتبقي ويتشوه. يتمثل الحل الأساسي في تصميم المنتج ليكون له نفس السُمك، مع أقل فرق في معدل انكماش الحجم أثناء التبريد، بحيث يكون هناك أقل إجهاد متبقي واعوجاج.

2.4 تصميم بوابة غير معقول

تتأثر جودة صب القِطع بشكل كبير بموضع ونوع البوابة للأجزاء ذات الأشكال والأحجام المختلفة. على سبيل المثال، سيؤدي استخدام بوابة جانبية أو بوابة دبوس للأجزاء الحلقية إلى تدفق ذوبان غير متساوٍ، مما يؤدي إلى اعوجاجها.

2.5 قوة القالب غير كافية

إذا لم يكن القالب قويًا بما فيه الكفاية، فسوف يتشوه تحت الضغط العالي للبلاستيك أثناء التشكيل، وستحصل على أجزاء مشوهة.

2.6 عدد البوابات أو موضعها غير المناسب

إذا وضعت البوابات في المكان الخاطئ أو لم يكن هناك عدد كافٍ منها، يجب أن يتدفق البلاستيك بعيدًا جدًا ويصعب دفعه. يؤدي ذلك إلى تمدد جزيئات البلاستيك وضغطها، مما يضع ضغطًا في الجزء. لا يزول هذا الإجهاد عندما يبرد البلاستيك، وبالتالي يتشوه الجزء. إذا كان لديك ضغط مرتفع بالقرب من البوابة، لا يتقلص البلاستيك كثيرًا. إذا كان لديك ضغط منخفض في نهاية التعبئة، ينكمش البلاستيك كثيرًا. إذا كان لديك فرق كبير في الانكماش بين الجزء الأمامي والجزء الخلفي من الجزء، فإن الجزء يتشوه. يجب عليك استخدام نسبة طول التدفق إلى السماكة المناسبة للمادة التي تستخدمها.

يجب أن يتبع تحديد موضع البوابة مبدأ الملء المتوازن. وهذا يعني أن وقت وصول كل جبهة موجة ذوبان في نهاية التجويف وتشكيل خط الاندماج يجب أن يكون متسقًا بشكل أساسي. يجب أن يبدأ الملء سميكًا وينتهي رقيقًا، ويجب إيقاف الملء لمواجهة المقاومة الفورية لتجنب النفث. يمكن أن يقلل ذلك من الإجهاد المتبقي والالتواء.

2.7 البوابات، أو العدادات، أو/و الرفوف الصغيرة جدًا أو/و الطويلة جدًا

إذا كانت البوابات أو العدّادات أو الرفارف صغيرة جدًا أو طويلة جدًا، ستزيد من مقاومة التدفق، مما يعني أنك ستحتاج إلى زيادة ضغط الحقن. يؤدي ذلك إلى تمدد جزيئات البلاستيك وضغطها ويضيف إجهادًا ميكانيكيًا، مما يؤدي إلى إجهاد متبقي كبير واعوجاج.

2.8 القذف غير المتساوي

إذا لم تقم بإخراج الأجزاء الساخنة بشكل متساوٍ، فسوف تلتوي. لذا، افحص نظام الطرد الخاص بك وقم بإجراء أي تعديلات ضرورية. حافظ على تشحيم جميع الأجزاء المتحركة جيدًا. استخدم المسامير التوجيهية على القوالب الكبيرة لمنعها من الترهل في المنتصف بسبب وزنها.

2.9 التبريد غير المتكافئ

إذا لم يبرد القالب بشكل صحيح، فلن تبرد الأجزاء البلاستيكية بشكل صحيح أيضًا. وهذا يعني أنها ستلتوي. على سبيل المثال، إذا كان اللب أكثر سخونة من جدار القالب، فسوف ينحني الجزء نحو اللب بعد إخراجه من القالب.

3. عوامل المواد الخام

قابلية التدفق مشكلة. بالنسبة لقولبة الجدران الرقيقة، من الطبيعي اختيار البلاستيك الذي يتدفق بسهولة. ومع ذلك، غالبًا ما تكون المواد البلاستيكية التي تتدفق بسهولة ليست قوية بما فيه الكفاية، وحتى إذا لم يكن لديك الكثير من الإجهاد المتبقي، فقد يكون لديك تشوه. أنت تريد اختيار البلاستيك الذي يتدفق بسهولة ولكن لا يتدفق كثيرًا.

4. عوامل المشغل

العادات السيئة. يمكن أن يتسبب قيام المشغلين بوضع الأجزاء المقذوفة في المكان الخاطئ في اعوجاج الأجزاء. يجب تعليم المشغلين طوال الوقت مدى أهمية اتباع عادات التشكيل الجيدة ومدى سوء دورات التشكيل غير المتسقة.

يحتاج المشغّلون إلى فترات راحة معقولة بين الورديات حتى لا يصابوا بالإرهاق ويرتكبوا الأخطاء. ويُعد استخدام الروبوتات وغيرها من وسائل الأتمتة طريقةً للحفاظ على اتساق دورات التشكيل.

5. آخرون

5.1 تأثير مرحلة التلدين على تشوه تشوه المنتجات

مرحلة التلدين هي عندما تتحول الكريات ذات الحالة الزجاجية إلى حالة التدفق اللزج، وهو ما تحتاجه لملء القالب. عندما يحدث ذلك، يمكن أن يتعرض البلاستيك للضغط لأن درجة الحرارة في منتصف البلاستيك تختلف عن درجة الحرارة في الخارج. كما أن الضغط وسرعة إطلاق البلاستيك في القالب يمكن أن يجعل الجزيئات تصطف بطريقة تجعل البلاستيك يتشوه.

5.2 تأثير مراحل التعبئة والتبريد على تشوه التواء المنتجات

عند تصنيع أجزاء بلاستيكية بالقولبة بالحقن، يجب ملء القالب بالبلاستيك المنصهر. ثم يبرد البلاستيك ويتصلب داخل القالب. وهذا جزء بالغ الأهمية من القولبة بالحقن. تؤثر درجة الحرارة والضغط وسرعة تدفق البلاستيك جميعها في جودة الأجزاء وسرعة إنتاجها. وعندما يكون الضغط مرتفعًا ويتدفق البلاستيك بسرعة، يتمدد البلاستيك في اتجاه تدفقه. كما يتمدد في الاتجاه غير الموازي للتدفق. ويُسمى هذا «تأثير التجمد». يتسبب «تأثير التجمد» في وجود إجهادات داخل الأجزاء البلاستيكية. كما تتسبب درجة الحرارة في انحناء الأجزاء البلاستيكية.

(1) يمكن أن يتسبب اختلاف درجة الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي من الجزء في حدوث إجهاد حراري وتشوه.

(2) ستؤدي الاختلافات في درجات الحرارة بين المناطق المختلفة من الجزء إلى انكماش غير متساوٍ بين هذه المناطق.

(3) تؤثر ظروف درجات الحرارة المختلفة على معدل انكماش الأجزاء البلاستيكية.

5.3 تأثير مرحلة إزالة القوالب على تشوه تشوه المنتجات

عندما يتم إزالة القوالب من الأجزاء البلاستيكية وتبريدها إلى درجة حرارة الغرفة، تكون في الغالب في حالة زجاجية. إذا كانت قوة إزالة القوالب غير متساوية، أو كانت حركة آلية الطرد غير مستقرة، أو كانت مساحة سطح القوالب غير مناسبة، فمن السهل أن تتسبب في تشوه المنتج. بالإضافة إلى ذلك، سيتم تحرير الضغط المتجمد في الجزء أثناء مرحلة الملء والتبريد في شكل تشوه بسبب فقدان القيود الخارجية، مما يؤدي إلى تشوه الاعوجاج.

5.4 تأثير انكماش المنتجات المصبوبة بالحقن على تشوه الالتواء

السبب الرئيسي وراء تشوه المنتجات المصبوبة بالحقن هو أن الأجزاء تتقلص بشكل غير متساوٍ. إذا لم تأخذ في الاعتبار الانكماش الذي يحدث عند ملء القالب، فسيكون شكل الأجزاء بعيدًا عما تريد، وقد تكون مشوهة جدًا بحيث لا يمكنك استخدامها. إلى جانب الاعوجاج الذي يحدث عند ملء القالب، فإن الاختلافات في درجة الحرارة بين الجزء العلوي والسفلي من القالب ستؤدي أيضًا إلى انكماش الجزء العلوي والسفلي من الأجزاء بشكل مختلف، مما يجعلها مشوهة.

عند تحليل الالتواء، لا نهتم بالانكماش نفسه بل باختلافه. ففي عملية قولبة الحقن، يؤدي اصطفاف جزيئات البوليمر في اتجاه التدفق إلى معدل انكماش أكبر في هذا الاتجاه منه في الاتجاه العمودي عليه، فينشأ التواء القطع المصبوبة. يغيّر الانكماش المنتظم حجم القطعة البلاستيكية فقط، بينما يسبب الانكماش غير المنتظم التواءها. ويكون فرق معدل الانكماش بين اتجاه التدفق والاتجاه العمودي عليه أكبر بكثير في البلاستيك البلوري منه في غير البلوري؛ وإلى جانب معدلات انكماشه الأعلى وتباين خواص الانكماش، تصبح قابلية القطع البلاستيكية البلورية للالتواء أكبر بكثير.

5.5 تأثير الإجهاد الحراري المتبقي على تشوه التواء المنتجات

عندما تصنع الأشياء باستخدام قولبة الحقن، يمكن للحرارة أن تفسد الأشياء. يمكن أن تجعل الأجزاء الخاصة بك مشوهة وتبدو سيئة.

II. حلول للتشوه في المنتجات المصبوبة بالحقن

لإصلاح المشاكل المذكورة أعلاه، يمكنك تجربة هذه الطرق لحل مشكلة تشوه الاعوجاج في المنتجات المصبوبة بالحقن:

1. ضبط درجة حرارة الحقن

يعد تغيير درجة حرارة الحقن طريقة جيدة لحل مشكلة تشوه المنتجات المصبوبة بالحقن. من خلال تغيير درجة حرارة الحقن، يمكن توزيع الحرارة بالتساوي على جميع الأجزاء، مما يقلل من التواء المنتجات المصبوبة بالحقن.

2. تصميم هيكل حقن القالب بالحقن العقلاني

عندما نصمم منتجات مصبوبة بالحقن، نحتاج إلى الاهتمام بتصميم الهياكل مثل سمك الجدار والسطح. يمكن للهيكل الجيد للمنتج المقولب بالحقن أن يقلل من تشوه الاعوجاج في المنتج المصبوب بالحقن.

3. تحسين القالب

القالب هو أحد العوامل الرئيسية التي تحدد دقة وتشوه الاعوجاج في المنتجات المصبوبة بالحقن. لذلك، من الضروري تحسين القالب. اختر المواد وعمليات التصنيع المناسبة لضمان دقة القالب. بالإضافة إلى ذلك، يجب الانتباه إلى صيانة القالب وصيانته أثناء الاستخدام.

4. استخدام معدات القولبة بالحقن

يمكن أن يؤدي استخدام معدات قولبة الحقن الفعالة إلى حل مشكلة تشوه الاعوجاج في المنتجات المصبوبة بالحقن بشكل فعال. يمكن لمعدات القولبة بالحقن الفعالة أن تحسن توحيد درجة حرارة الحقن وتقلل من حدوث التشوه أثناء الحقن.

Ⅲ. الخاتمة

تتعدد العوامل المؤثرة في التواء المنتجات المصبوبة بالحقن، ومنها بنية القالب، والخصائص الحرارية والفيزيائية للمواد البلاستيكية، وظروف عملية قولبة الحقن ومعلماتها. لذلك يجب أن يراعي بحث آلية الالتواء بصورة شاملة عوامل مثل عملية التشكيل كاملة وخصائص المادة.

احصل على أسعار تنافسية وملاحظات DFM وجدول الإنتاج من فريق ZetarMold الهندسي.

اطلب عرض سعر مجاني ← راجع دليلنا الشامل لقولبة الحقن للحصول على نظرة عامة متكاملة.