تأثير عملية القولبة بالحقن في جودة المنتجات المصبوبة بالحقن

في عملية التشكيل لتحويل جزيئات البلاستيك إلى منتجات بلاستيكية، غالبًا ما يتعرض البلاستيك لدرجات حرارة وضغط مرتفعين ويتدفق تحت معدل قص مرتفع.

تؤثر ظروف وعمليات التشكيل المختلفة بطرق متفاوتة في جودة المنتجات، وتتكون القولبة بالحقن من أربعة عناصر: المادة الخام البلاستيكية، وآلة القولبة بالحقن، وقالب الحقن، وعملية قولبة البلاستيك بالحقن.

إذا اختيرت المواد الخام البلاستيكية بصورة صحيحة، وكانت معلمات العملية التقنية لماكينة القولبة بالحقن وبنية القالب متوافقة مع متطلبات ظروف القولبة بالحقن، فإن جودة المنتجات المعالجة ترتبط مباشرة بعملية القولبة بالحقن.

تتميز جودة المنتج بجودة المواد الداخلية وجودة المظهر، وجودة المواد الداخلية هي القوة الميكانيكية بشكل أساسي، ويؤثر حجم الإجهاد الداخلي بشكل مباشر على القوة الميكانيكية للمنتج، والسبب الرئيسي للإجهاد الداخلي هو تبلور المنتج واتجاه الجزيئات في صب البلاستيك، إلخ.

إن جودة المظهر الخارجي للمنتجات هي جودة سطح المنتجات، ولكن الاعوجاج والتشوه الناجم عن الإجهاد الداخلي سيؤثر أيضًا على مشاكل جودة المظهر.

تشمل عيوب المظهر في المنتجات نقص الامتلاء والانبعاج وخطوط الالتحام والزوائد والفقاعات والخطوط الفضية والبقع السوداء والتشوه والتشقق والانفصال الطبقي وتغير اللون وغيرها، وترتبط كلها بدرجة حرارة القولبة بالحقن والضغط وزمن التدفق والموضع.

درجة حرارة القوالب

درجة حرارة البرميل، ودرجة حرارة اللدائن، ودرجة حرارة الفوهة، ودرجة حرارة القالب، ودرجة حرارة تجفيف البلاستيك، إلخ.

درجة حرارة الأسطوانة: هي درجة حرارة مصهور البلاستيك. إذا ضُبطت على قيمة مرتفعة جدًا، انخفضت لزوجة البلاستيك بعد الانصهار وازدادت سرعة الحقن عند ضغط الحقن ومعدل التدفق نفسيهما، فتزداد قابلية المنتجات لتكوين الزوائد والخطوط الفضية وتغير اللون والهشاشة.

إذا كانت درجة حرارة البرميل منخفضة جدًا، فسيكون البلاستيك غير ملدن بشكل جيد، وستكون اللزوجة عالية، وستكون سرعة الحقن بطيئة تحت نفس ضغط الحقن ومعدل التدفق، وستكون المنتجات المقولبة ناقصة بسهولة، مع وجود علامات ذوبان واضحة، وحجم غير مستقر وكتل باردة في المنتجات.

درجة حرارة الفوهة: يؤدي ضبطها على قيمة مرتفعة إلى سيلان الفوهة وظهور خيوط من المادة الباردة في المنتجات. أما انخفاضها فيسبب انسداد نظام الصب في القالب، ما يستلزم زيادة ضغط الحقن، ومع ذلك قد تظهر كتل من المادة الباردة في المنتجات المصبوبة فورًا.

درجة حرارة القالب: عند ارتفاعها يمكن خفض ضغط الحقن ومعدل التدفق، لكن عند الضغط والتدفق نفسيهما تزداد قابلية المنتجات لتكوين الزوائد والالتواء والتشوه، كما يصعب التصاقها بالقالب وإخراجها. وعند انخفاضها، قد يحدث نقص في الامتلاء وتظهر فقاعات وخطوط التحام وغيرها عند ضغط الحقن ومعدل التدفق نفسيهما.

درجة حرارة تجفيف البلاستيك: تختلف باختلاف نوع البلاستيك. ويُضبط تجفيف بلاستيك ABS عادةً على 80 ~ 90 ℃؛ وإلا تعذر تجفيف الماء والمذيب المتبقي وتبخيرهما جيدًا، فتظهر الخطوط الفضية والفقاعات وتنخفض قوة المنتج.

ضغط عملية القولبة

الضغط الخلفي قبل القولبة: كثافة تخزين الضغط الخلفي عالية، تخزين أكثر في نفس حجم التخزين. كثافة تخزين الضغط الخلفي المنخفضة منخفضة ويتم تخزين مواد أقل.

بعد ضبط وضع التخزين، ثم القيام بضبط أكبر للضغط الخلفي، يجب الانتباه إلى إعادة ضبط وضع التخزين، وإلا فمن السهل أن تتسبب في تحليق المنتجات إلى الحافة أو عدم كفايتها.

ضغط الحقن: تختلف لزوجة المصهور باختلاف أنواع البلاستيك، كما تتغير لزوجة البلاستيك غير المتبلور بدرجة كبيرة مع تغير درجة حرارة التلدين.

يُضبط ضغط الحقن وفق لزوجة مصهور البلاستيك ونسبة معالجة البلاستيك. وإذا كان ضغط الحقن منخفضًا أكثر من اللازم، فلن يمتلئ المنتج بما يكفي وقد تظهر انبعاجات وعلامات التحام وعدم استقرار في الحجم. وإذا كان ضغط الحقن مرتفعًا أكثر من اللازم، فستظهر زوائد وتغيرات لونية وصعوبة في طرد المنتج من قالب الحقن.

ضغط الإغلاق: يُحدد وفق مساحة الإسقاط لتجويف القالب ومستوى ضغط الحقن.

ضغط التثبيت غير الكافي يجعل المنتج سهل التحليق ويزيد من وزنه. إذا كانت قوة التثبيت كبيرة للغاية، فسيكون من الصعب فتح القالب. يتم ضبط ضغط التشبيك العام على ما لا يزيد عن 120 بار/سم2.

ضغط التثبيت: بعد اكتمال الحقن يستمر تطبيق ضغط على اللولب، وهذا ما يسمى ضغط التثبيت، إذ لا يكون المنتج داخل تجويف القالب قد تجمد بعد. ويواصل هذا الضغط ملء التجويف لضمان اكتمال امتلاء المنتج.

إذا كان الضغط مرتفعًا جدًا، فسوف يؤدي ذلك إلى مقاومة القالب واللب، وسوف تعلو المنتجات بسهولة باللون الأبيض وتشوه، بالإضافة إلى ذلك، سيتم توسيع بوابة عداء القالب بسهولة بواسطة البلاستيك وسيتم كسر البوابة في العداء. الضغط منخفض جدًا والمنتج به انبعاجات وحجمه غير مستقر.

ويستند مبدأ ضبط ضغط القالب والنيوترون على حجم تجويف القالب وحجم منطقة الإسقاط الأساسية للقلب المُدخَل، بالإضافة إلى تعقيد هندسة المنتج المقولب. وبصفة عامة، يجب ضبط ضغط أسطوانات القالب والنيوترون على مستوى يمكنه دفع المنتج.

معدل التدفق

سرعة اللولب: إلى جانب ضبط تدفق التشكيل المسبق، تتأثر أساسًا بالضغط الخلفي للتشكيل المسبق.

إذا تم ضبط معدل التدفق قبل التشكيل على معدل تدفق القوالب المسبق إلى كبير، والضغط الخلفي قبل التشكيل وعاليًا، مع دوران البرغي، وقوة قص البلاستيك في البرميل، فإن البنية الجزيئية البلاستيكية سهلة القطع، والمنتج يحتوي على بقع سوداء وخطوط سوداء، مما يؤثر على مظهر جودة المنتج وقوته، وليس من السهل التحكم في درجة حرارة تسخين البرميل.

يتم ضبط معدل تدفق ما قبل التشكيل على معدل منخفض للغاية، ويطول وقت تخزين ما قبل التشكيل، مما يؤثر على دورة التشكيل.

سرعة الحقن: يجب ضبطها بصورة معقولة وإلا أثرت في جودة المنتج. فإذا كانت عالية جدًا ظهرت فقاعات واحتراق وتغير في اللون، وإذا كانت بطيئة جدًا لم يكتمل تشكيل المنتج وظهرت خطوط التحام وغيرها.

تدفق مسند القالب والقلب الهيدروليكي: يجب ألا يُضبط على قيمة كبيرة جدًا، وإلا أصبحت حركتا إخراج القلب وسحبه سريعتين وغير مستقرتين، ما يسهل ظهور ابيضاض عند موضع الدفع في المنتج.

ضبط الوقت

زمن التجفيف: هو مدة تجفيف المواد الخام البلاستيكية، ولكل فئة من البلاستيك درجة حرارة ومدة مثاليتان. بالنسبة إلى ABS تكون 80～90℃ ولمدة ساعتين. ويمتص ABS عمومًا خلال 24 ساعة نسبة ماء قدرها 0.2～0.4%، ويمكن حقنه عند محتوى مائي قدره 0.1～0.2%.

الحقن وزمن التثبيت: طرق التحكم في ماكينة الحقن بالكمبيوتر مزودة بحقن متعدد المراحل يمكن تدرجه لتنظيم الضغط والسرعة وضبط كمية البلاستيك المحقون.

بحيث تحقق سرعة الحقن في تجويف القالب البلاستيكي سرعة ثابتة، وتحسن مظهر المنتجات المصبوبة وجودة المادة الداخلية.

لذلك، تستخدم عملية القولبة بالحقن عادةً التحكم بالموضع لا التحكم بالزمن، بينما يُتحكم في الضغط بالزمن. فإذا طال زمن الإمساك، ارتفعت كثافة المنتج ووزنه وزاد الإجهاد الداخلي وصعب تحريره وسهل ظهور البياض عند القذف وامتدت دورة القولبة. وإذا قصر زمن الإمساك أكثر من اللازم، سهل ظهور الانبعاجات في المنتجات ولم تستقر أبعادها.

زمن التبريد: يضمن ثبات شكل المنتج، إذ يحتاج البلاستيك المحقون في تجويف القالب إلى وقت كافٍ ليبرد ويتشكل. وإلا سهل التواء المنتج وتشوهه عند فتح القالب وظهور ابيضاض عند موضع الدفع. أما إطالة زمن التبريد أكثر من اللازم فتمدد دورة التشكيل وتكون غير اقتصادية.

التحكم في الموقع

موضع حركة القالب: هو كامل مسافة الحركة من فتح القالب إلى إغلاقه وقفله. والموضع الأمثل هو الذي يسمح بإخراج المنتجات بسلاسة؛ فإذا كانت مسافة الفتح كبيرة جدًا طالت دورة التشكيل.

موضع مسند القالب: يكفي ضبط موضع الإخراج من القالب بحيث يمكن نزع المنتجات بسهولة.

موضع التخزين: يجب أولًا ضمان كمية البلاستيك اللازمة لحقنة واحدة لتشكيل المنتج، وثانيًا التحكم في كمية المادة المخزنة في الأسطوانة. فإذا كانت كمية الحقنة الواحدة كبيرة جدًا ظهرت زوائد، وإذا كانت قليلة لم يكتمل تشكيل المنتج.

الكثير من المخزون في البرميل، يبقى البلاستيك في البرميل لفترة طويلة، ومن السهل أن تفقد المنتجات لونها، وتؤثر على قوة المنتجات المقولبة. على العكس من ذلك، فإنه يؤثر على جودة البلاستيك الملدن للبلاستيك، ولن تتم إضافة أي مادة إلى القالب عند الضغط، وستكون المنتجات المصبوبة أقل من اللازم مع وجود خدوش.

الخاتمة

تتعلق جودة المنتجات المصبوبة بالحقن بتصميم المنتج ومادة البلاستيك وتصميم القالب وجودة المعالجة واختيار ماكينة القولبة بالحقن وضبط العملية وغيرها.

بالنسبة لقوالب الإنتاج العادية، فإن الطريقة الوحيدة لضمان جودة المنتجات وتحسينها هي ضبط عملية الحقن؛ أي ضبط درجة الحرارة والضغط ومعدل التدفق والوقت والموضع. يجب أن يكون تعديل العملية شاملاً ومتكاملاً.

إذا كان حجم المنتج يتغير كثيرًا، يمكنك البدء في النظر في المواد الخام البلاستيكية، هل البلاستيك البلوري أم البلاستيك غير البلوري، وحجم الوزن الجزيئي للبلاستيك، وما إلى ذلك.

هو البلاستيك البلوري والبلاستيك الجزيئي، للنظر في تبلور المنتج والتوجه الجزيئي، وشكل المنتج على تدفق تغيرات التشكيل، والتسبب في تغيرات الإجهاد الداخلي للمنتج وحجمه، مما يؤدي إلى تغيرات انكماش المنتج.

لمعالجة التغيرات الطفيفة في أبعاد المنتج، يمكن رفع درجة حرارة المادة وخفض درجة حرارة القالب وضبط حجم الحقن وخفض ضغطه وزيادة سرعته لملء التجويف فورًا، وتقليل زمن التثبيت وإطالة زمن التبريد وخفض كثافة المنتج المصبوب بالحقن مع ضمان اكتمال الحقن. ويؤدي ذلك إلى تقليل الإجهاد الداخلي وتغيرات انكماش المنتج.

وباختصار، لا يمكن إجراء تعديل عملية الحقن من نقطة واحدة، ولكن مبدأ عملية الحقن. يمكن تعديل المشكلة من مجموعة متنوعة من الجوانب واحدة تلو الأخرى أو من عدة قضايا في وقت واحد لتعديلها.

ومع ذلك، ينبغي تحديد طريقة الضبط ومبدئه وفق جودة المنتجات المصنّعة آنذاك وظروف عملية القولبة بالحقن.

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

اطلب عرض سعر مجانيًا ← راجع دليلنا الشامل للقولبة بالحقن للحصول على نظرة عامة متكاملة.