مقدمة
القولبة بالحقن، أو حقن البلاستيك، طريقة شائعة لصنع المنتجات البلاستيكية. وبوصفها تقنية معالجة ناضجة ذات مواد متنوعة، تملك آفاقاً واسعة. ومع ظهور تقنيات ومواد واحتياجات جديدة ستواصل التكيف والابتكار لتوفير منتجات أعلى جودة للصناعة والمستهلكين.
يركز هذا الفصل على الخطوات الست لعملية الحقن: إغلاق القالب، والتعبئة، وتثبيت الضغط، والتبريد، وفتح القالب، وإزالة القالب.
مرحلة تثبيت القالب
يجب أن يتمتع نظام إغلاق القالب بإجراءات فتح وإغلاق القالب بشكل موثوق به، وتأثير التخزين المؤقت عند فتح وإغلاق القالب. يجب أن يكون لسرعة تشغيل الصفيحة المتحركة متطلبات تغيير السرعة “بطيئة - سريعة - بطيئة” أثناء إغلاق القالب وفتح القالب لمنع تلف القالب والمنتجات، وتجنب الضوضاء الناتجة عن الاهتزاز القوي للماكينة، وذلك لتحقيق التشغيل الآمن وإطالة عمر خدمة الماكينة والقالب.
يحدد الحد الأقصى لشوط الفتح والإغلاق للقالب الحد الأقصى لسُمك القالب الذي يمكن تركيبه في ماكينة التشكيل بالحقن، وبالتالي يحدد أيضًا الحد الأقصى لسُمك المنتجات المصبوبة بالحقن التي يمكن إنتاجها. لذلك، يجب أن يكون حد القالب قابل للتعديل.
يجب أن يتمتع القالب بقوة وصلابة كافيتين لضمان عدم تشوهه بسبب الضغوط المتنوعة والمتكررة أثناء إنتاج القولبة بالحقن، بما يؤثر في دقة حجم المنتجات المصبوبة بالحقن وشكلها.
الشروط الأساسية لمرحلة إغلاق القالب
قوة تشبيك كافية وقابلة للتعديل لضمان عدم إخراج القالب تحت تأثير ضغط تجويف القالب.
يحتوي قالب القالب الثابت على مساحة كافية وشوط ومسافة فتح كافية، والتي يمكن أن تتكيف مع قوالب التشكيل ذات الأشكال والأحجام المختلفة، ويمكن تعديل مسافة الفتح بحرية.
يتم ضبط سرعة حركة القالب على مستويين: الترس السريع والترس البطيء. يتطلب الترس السريع السلاسة والأمان وإمكانية التحكم. تأتي القوة الدافعة لنظام التشبيك من القوة الميكانيكية أو القوة الهيدروليكية أو مزيج هيدروليكي ميكانيكي بواسطة قضيب توصيل يعمل هيدروليكيًا أو آلية دعامة تبديل.
من أجل إزالة القوالب وإخراج الأجزاء بسلاسة، تم تصميم نظام إغلاق القالب بجهاز طرد المنتج الذي يعمل بالطاقة الهوائية أو الهيدروليكية أو الميكانيكية.
المعلمات الفنية لمرحلة إغلاق القالب
تتضمن المعلمات التقنية لنظام تثبيت القالب قوة التثبيت، والأبعاد الأساسية لجهاز تثبيت القالب، وسرعة فتح وإغلاق القالب وسرعة فتح وإغلاق القالب وزمن دورة التفريغ. قوة التثبيت مهمة بشكل خاص. وهي تشير إلى قوة التثبيت القصوى التي يمكن أن تمارسها آلية تثبيت القالب على القالب. يجب أن تكون أكبر من متوسط ضغط الذوبان في تجويف القالب.
كلما كان جدار المنتج أرفع، زاد ضغط الحقن، وزادت قوة التثبيت المطلوبة لإغلاق القالب أثناء قولبة الحقن. على سبيل المثال، يبلغ ضغط تجويف القالب لحاويات التعبئة والتغليف العادية عمومًا حوالي 25 ميجا باسكال تقريبًا، بينما قد تتطلب الحاويات رقيقة الجدران 30 ميجا باسكال. يتم تحديد قوة التثبيت الفعلية المحددة من خلال حاصل ضرب ضغط الحقن والمساحة المسقطة للمنتج.
مرحلة الحقن
الحقن هو الخطوة الأولى في عملية الصب العادية. عندما يتم إغلاق القالب ويبدأ الصب، يمكن حقن تجويف القالب مباشرةً بالحقن حتى 95%. من الناحية النظرية، يكون وقت الحقن أقصر بكثير وكفاءة الصب أعلى بكثير. ومع ذلك، في الإنتاج الفعلي، هناك العديد من القيود المشروطة على وقت الصب (أو سرعة الحقن) في الإنتاج الفعلي.
الحقن عالي السرعة: إذا كان معدل القص مرتفعًا أثناء الحقن عالي السرعة، فإن ترقق القص يقلل من لزوجة البلاستيك ويقلل من مقاومة التدفق الكلي. ونظرًا لتأثير التسخين اللزج الموضعي، يقل سمك الطبقة المتصلبة أيضًا.
لذلك، تعتمد عملية الحقن في مرحلة التحكم في التدفق بشكل عام على حجم الحجم المراد حقنه. وبعبارة أخرى، في مرحلة التحكم في معدل التدفق، غالبًا ما يكون تأثير ترقق القص للمعدن المنصهر كبيرًا بسبب الحقن عالي السرعة، ولكن تأثير التبريد بسبب الجدران الرقيقة ليس واضحًا، لذلك فإن تأثير السرعة له الأولوية.
الحقن البطيء. عندما يتم التحكم في الحقن عن طريق التوصيل البطيء للحرارة، يكون معدل القص منخفضًا، وتكون اللزوجة المحلية عالية، وتكون مقاومة التدفق كبيرة، وينتج عن معدل إعادة الملء البطيء تدفق بطيء نسبيًا للبلاستيك الساخن وتدفق ضعيف للمواد. لذلك، يكون تأثير التوصيل الحراري أكثر وضوحًا، ويتم إطلاق الحرارة بسرعة من خلال الجدار البارد للقالب. عندما يقترن ذلك بكمية أقل من التسخين اللزج، تزداد سماكة الطبقة المتصلبة أكثر، مما يزيد من مقاومة التدفق في المقاطع رقيقة الجدران.
يعمل تدفق النافورة على محاذاة سلاسل البوليمر البلاستيكية أمام موجة التدفق بشكل موازٍ تقريبًا لمقدمة موجة التدفق. ولذلك، عندما يتلامس خيطين من البلاستيك المنصهر تكون سلاسل البوليمر عند سطح التلامس موازية لبعضها البعض، وعلاوة على ذلك، فإن الذوبان لهما خصائص مختلفة (أوقات مكوث مختلفة في تجويف القالب، ودرجة حرارة الذوبان، ودرجات حرارة وضغوط ذوبان مختلفة)، مما يؤدي إلى انخفاض القوة الهيكلية المجهرية لمنطقة تقاطع الذوبان.
ضع القطعة تحت ضوء بزاوية مناسبة ولاحظ بصرياً وجود طبقات واضحة. هذه هي الآلية التي يتم من خلالها إنشاء علامات اللحام. لا تؤثر علامات اللحام على مظهر الأجزاء البلاستيكية فحسب، بل تميل البنية المجهرية الرخوة إلى خلق تركيزات إجهاد يمكن أن تقلل من قوة القطعة وتسبب الفشل.
وعمومًا، تكون خطوط اللحام أقوى إذا حدثت في مناطق درجات الحرارة العالية. ويرجع ذلك إلى أنه في درجات الحرارة المرتفعة تكون حركة سلاسل البوليمر جيدة نسبيًا ويمكن أن تخترق بعضها البعض وتصبح متشابكة. بالإضافة إلى ذلك، تكون درجات حرارة الذوبان في المنطقة الساخنة متقاربة نسبيًا وتكون الخصائص الحرارية للذوبان متماثلة تقريبًا، مما يزيد من قوة منطقة اللحام. ومن ناحية أخرى، تنخفض قوة اللحام في نطاقات درجات الحرارة المنخفضة.
مرحلة الانتظار
وتتمثل وظيفة مرحلة تثبيت الضغط في تطبيق الضغط باستمرار، وضغط الذوبان، وزيادة كثافة البلاستيك (التكثيف)، وتعويض سلوك انكماش البلاستيك. أثناء عملية التعبئة والتغليف، يمتلئ تجويف القالب بالبلاستيك، مما يخلق ضغطًا خلفيًا عاليًا.
أثناء عملية الحفاظ على الضغط والانضغاط، لا يمكن للولب في ماكينة القولبة بالحقن أن يتقدم إلا ببطء وخفة، كما يكون معدل تدفق البلاستيك المنصهر بطيئًا نسبيًا. ويُسمى التدفق في هذه المرحلة تدفق ضغط التثبيت. خلال مرحلة تثبيت الضغط، يبرد جدار القالب البلاستيكي ويتصلب بسرعة أكبر، وتزداد المادة المنصهرة سريعًا، لذلك تصبح المقاومة داخل تجويف القالب كبيرة جدًا.
في المراحل النهائية من التعبئة والتغليف، تستمر كثافة المادة المنصهرة في الزيادة وتتشكل الأجزاء البلاستيكية تدريجيًا. وتستمر مرحلة الحفاظ على الضغط حتى يتصلب الباب ويغلق بإحكام. في هذا الوقت، يصل الضغط في تجويف القالب إلى قيمته القصوى خلال مرحلة التكييف.
أثناء مرحلة التثبيت، يكون الضغط مرتفعًا جدًا لدرجة أن البلاستيك يُظهر خواصًا قابلة للانضغاط جزئيًا. في مناطق الضغط العالي، يصبح البلاستيك أكثر كثافة. في المناطق ذات الضغط المنخفض، يصبح البلاستيك أكثر مرونة وأقل كثافة، ويتغير توزيع الكثافة حسب الموقع والوقت.
أثناء عملية تثبيت الضغط، يكون تدفق البلاستيك منخفضًا جدًا. ونتيجة لذلك، يكون تدفق المواد ضعيفًا ولا يمكن أن يلعب دورًا محركًا. الضغط هو العامل الرئيسي الذي يؤثر على عملية الحفاظ على الضغط. أثناء عملية الاحتفاظ بالضغط، يملأ البلاستيك تجويف القالب، ويعمل الذوبان المتصلب تدريجيًا كوسيط لنقل الضغط.
يلزم وجود قوة تشبيك مناسبة عند إغلاق القالب، حيث ينتقل الضغط داخل تجويف القالب من خلال البلاستيك إلى جدران القالب، مما يؤدي إلى فتح القالب، وفي الظروف العادية، فإن قوة تمدد القالب تفتح القالب قليلاً، مما يسهل تهوية القالب. ومع ذلك، إذا كانت قوة تمدد القالب كبيرة جدًا، فقد تحدث نتوءات وتدفقات زائدة وقد ينفتح القالب.
ولذلك، عند اختيار ماكينة قولبة بالحقن، يجب عليك اختيار ماكينة قولبة بالحقن ذات قوة تثبيت كافية لمنع تمدد القالب والحفاظ على الضغط بشكل فعال.
تتطلب الظروف البيئية الجديدة للقولبة بالحقن النظر في العديد من عمليات القولبة بالحقن الجديدة، بما في ذلك القولبة بمساعدة الغاز، والقولبة بمساعدة الماء، والقولبة بالحقن بالرغوة.
مرحلة التبريد
في قوالب الحقن، يعد تصميم نظام التبريد مهمًا للغاية. في الواقع، لا يمكن منع التشوه بسبب القوى الخارجية بعد إزالة القوالب إلا بعد تبريد وتصلب المنتج المقولب بالبلاستيك إلى درجة معينة من الصلابة.
يمثل زمن التبريد نحو 70–80% من دورة القولبة كاملة، لذا يقلل نظام تبريد مصمم جيداً الزمن ويرفع إنتاجية القولبة بالحقن ويخفض التكلفة. أما التصميم السيئ فيطيل الزمن ويرفع التكلفة، ويؤدي التبريد غير المتساوي إلى تشوه المنتجات البلاستيكية وزيادة أبعادها.
وقد أظهرت التجارب أن الحرارة التي تدخل القالب من الحديد الزهر عادةً ما تُفقد في جزأين، يتم نقل 5% منها إلى الغلاف الجوي عن طريق الإشعاع والحمل الحراري، ويتم نقل 95% المتبقية من الحديد الزهر إلى القالب. تسخين القالب إلى درجة حرارة القالب.
نظرًا لدور أنبوب ماء تبريد المنتج البلاستيكي في القالب، تنتقل الحرارة من البلاستيك في تجويف القالب إلى أنبوب ماء التبريد عن طريق التوصيل الحراري عبر إطار القالب ويتم تفريغها من خلال سائل التبريد عن طريق الحمل الحراري. تستمر الكمية الصغيرة من الحرارة التي لا يتم إزالتها بواسطة ماء التبريد في الانتقال إلى القالب وتتبدد في الهواء بعد ملامسة العالم الخارجي.
تتضمن دورة القولبة بالحقن زمن إغلاق القالب، وزمن التعبئة، وزمن التثبيت، وزمن التبريد، وزمن إزالة القوالب.
وقت التبريد هو الجزء الأكبر من هذا، حوالي 70-80%. ولذلك، يؤثر وقت التبريد تأثيرًا مباشرًا على دورة الصب وإنتاجية المنتجات البلاستيكية.
في عملية تحرير القالب، يجب تبريد درجة حرارة المنتج البلاستيكي إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة التشوه الحراري للمنتج البلاستيكي من أجل منع تشوه المنتج البلاستيكي بسبب استرخاء الإجهاد المتبقي أو التشوه بسبب القوة الخارجية أثناء تحرير القالب.
مرحلة فتح القالب
تنقسم عملية فتح قالب الحقن عمومًا إلى رسم رسومات القالب، وتدقيق ومراجعة الرسومات، وتجربة القالب وإصلاحه، وتنظيم البيانات وأرشفتها.
رسم رسومات القالب: قبل رسم رسم التجميع النهائي لقالب الحقن، يجب رسم رسم عملية ويجب أن يتوافق مع متطلبات رسم الجزء وبيانات العملية. يجب تمييز الأبعاد التي تضمنها العملية التالية بعبارة “أبعاد العملية” على الرسم. إذا لم يتم إجراء أي معالجة ميكانيكية أخرى بعد التشكيل باستثناء إصلاح النتوءات، فسيكون رسم العملية مطابقًا تمامًا لرسم الجزء.
التدقيق ومراجعة الرسم: ما إذا كانت المواد البلاستيكية، والصلابة، ودقة الأبعاد، والهيكل، وما إلى ذلك من أجزاء القالب بالحقن وأجزاء القالب تفي بمتطلبات رسومات الأجزاء البلاستيكية.
تجربة القالب وإصلاح القالب: يتم تنفيذ تصميم القالب في ظل ظروف العملية المتوقعة عند اختيار مواد التشكيل ومعدات التشكيل، ولكن غالبًا ما يكون فهم الناس غير مكتمل؛ يجب إجراء تجربة القالب بعد اكتمال معالجة قالب الحقن. اختبار وتأكيد جودة المسبوكات. بمجرد اكتشاف ذلك، سنقوم بإصلاح القالب لإزالة الخطأ.
تنظيم وأرشفة البيانات: بعد اختبار قالب الحقن، إذا لم يتم استخدامه مؤقتًا، يجب مسح بقايا إزالة القوالب والغبار والزيت وما إلى ذلك تمامًا، وطلائها بالزبدة أو أي زيت آخر مضاد للصدأ أو عامل مضاد للصدأ، وحفظها في مكان تخزين.
المبدأ الأساسي للقولبة بالحقن: تستفيد ماكينة القولبة بالحقن من حقيقة أن البلاستيك يمكن أن ينصهر في سائل عند تسخينه إلى درجة حرارة معينة. يتم حقن السائل المنصهر في تجويف قالب مغلق بضغط عالٍ. بعد التبريد والتشكيل، يتم فتح القالب وإخراجه للحصول على البلاستيك المطلوب.
مرحلة إزالة القوالب
إزالة القوالب هي الخطوة الأخيرة في دورة القولبة بالحقن. على الرغم من أن المنتج يتم ضبطه وتشكيله على البارد، إلا أن عملية إزالة القوالب لا يزال لها تأثير كبير على جودة المنتج. قد يؤدي استخدام طريقة غير سليمة لإزالة القوالب إلى حدوث عيوب مثل القوة غير المتساوية المطبقة على المنتج أثناء إزالة القوالب أو تشوه المنتج أثناء الطرد.
هناك طريقتان رئيسيتان للقطع. إزالة قوالب القاذف ولوح إزالة القوالب. عند تصميم القالب، من الضروري اختيار طريقة إزالة القوالب المناسبة وفقًا للخصائص الهيكلية للمنتج لضمان جودة المنتج.
بالنسبة للقوالب التي تستخدم قاذفات لتحرير القالب، ضع القاذفات بشكل متساوٍ قدر الإمكان واختر المواقع التي توفر أقصى مقاومة لتحرير القالب وأقصى قوة وصلابة للجزء البلاستيكي لتجنب تشويه أو تلف الجزء البلاستيكي.
تُستخدم ألواح التحرير بشكل شائع لتحرير الحاويات رقيقة الجدران ذات التجاويف العميقة أو المنتجات الشفافة حيث لا يتم التسامح مع علامات قضيب الدفع. وتتميز هذه الآلية بقوة تحرير كبيرة وموحدة وتشغيل سلس وعدم وجود أثر.
الخاتمة
بعبارة أخرى، تتألف عملية القولبة بالحقن أساساً من ست خطوات: إغلاق القالب، الحقن، تثبيت الضغط، التبريد، فتح القالب، ثم نزع القطعة. وتحدد هذه الخطوات المتصلة جودة التشكيل وأسهمت في بناء العالم الحديث؛ فالقولبة بالحقن عنوان للابتكار ودافع لتقدم التصنيع وإمكاناته اللامحدودة.
تجسّد قوالب حقن البلاستيك كفاءة ودقة تصنيع القطع البلاستيكية. من تصميم القالب إلى الإخراج، يتم تنفيذ كل خطوة بعناية لإنتاج أجزاء عالية الجودة على نطاق واسع. يضمن تعدد استخداماته وتقدمه المستمر في مختلف الصناعات استمرار أهميته ومساهمته في تشكيل العالم الحديث. يُعد قولبة الحقن شهادة على الابتكار ودفع عجلة التقدم وفتح إمكانيات لا حصر لها في التصنيع.
احصل على أسعار تنافسية وملاحظات DFM وجدول الإنتاج من فريق ZetarMold الهندسي.
اطلب عرض سعر مجاني ← راجع دليل القولبة بالحقن الشامل للحصول على نظرة كاملة.
