كيف تُصنع قوالب الحقن؟

نوى الحركة الجانبية

يمكن لعوامل عدة أن تؤثر في أداء قوالب الحقن؛ فمثلًا قد تختلف آليات سحب القلب الجانبية في القوالب القديمة عن المتطلبات الحالية.

يمكن أيضًا أن تؤثر معلمات التشكيل الجديدة والمواد المختلفة ومتطلبات الزجاج سلبًا على أداء القالب. يمكن أن يؤدي ذلك إلى انثناء القوالب أو وميضها أو تحركها.

تضيف أنوية الحركة الجانبية تعقيدًا وتكلفة إلى تصميم القالب. على عكس ميزات الفتحة، يجب تحريك النوى ذات الحركة الجانبية بشكل عمودي على محور القالب، لذلك يجب إزاحة الأدوات عن محور القالب.

يجعل ذلك قالب حقن البلاستيك أكثر تعقيدًا، ما يزيد التكلفة والمهلة. وإضافةً إلى ذلك، يجب على المصممين إدخال زوايا سحب في التصميم لاستيعاب الحركة الجانبية.

هناك نوع آخر من تصميم القوالب يتضمن قوالب يمكن إزالتها واستبدالها. تحتوي معظم القوالب على جانبين: جانب “أ” للسطح الخارجي التجميلي للمكون، وجانب “ب” للأجزاء الداخلية.

النوع الأول عادة ما يكون سلسًا وخاليًا من البروز وهو الأسهل في التصميم. أما النوع الثاني فهو عادة ما يكون أكثر تعقيداً ويتطلب نوى وإدخالات جانبية قابلة للسحب.

يظهر مثال على قلب العمل الجانبي في الصورة أدناه. يتم استخدامه لصنع غلاف التحكم عن بعد.

يحتوي هذا القالب على قالب ذو قلب جانبي يحتوي على فتحة تهوية ودبابيس قاذفة. يمكن تصنيع أنواع مختلفة من المنتجات البلاستيكية باستخدام تصميم هذا القالب.

يتمتع قلب الحركة الجانبية عالي الجودة بمستوى مرتفع من التحميل المسبق، ويسمح بضغط هيدروليكي قدره صفر psi. ومن الضروري أيضًا أن يكون القلب كبيرًا بما يكفي لاستيعاب قوى عملية قولبة البلاستيك بالحقن.

وحدة الحقن البارد

تُصنع قوالب الحقن بإحدى طريقتين. تستخدم الطريقة التقليدية التشغيل القياسي وتقنية EDM. ويمكن أن يكون تشغيل CNC أكثر كفاءة وينشئ قوالب بتفاصيل أدق.

تعتمد تكلفة القالب على عدد التجاويف ومدى تعقيد التصميم.

التجاويف الأقل تعني عمل أدوات أقل، بينما تزيد التفاصيل الإضافية من السعر. تعتمد التكلفة أيضاً على تشطيب السطح.

عند تصميم القالب، سيضع المصمم في اعتباره عدد الميزات التي يجب تضمينها فيه. تتطلب عمليات القولبة بالحقن خطوات متعددة من التصميم إلى الإنتاج.

تتضمن إحداها تصميم القالب الذي سيحمل المكونات البلاستيكية المنصهرة. خطوة أخرى مهمة في عملية القولبة بالحقن هي إنشاء القلب.

يجب أن يتم تصميم القالب بقلب كبير بما يكفي لاستيعاب جميع الخصائص التي سيتم تشكيلها فيه.

بمجرد تصميم القالب، يجب اختباره بدقة للتأكد من أن التصميم مناسب للجزء البلاستيكي.

يجب أيضًا تصنيع نموذج أولي منه قبل استخدامه في الإنتاج. ويمكن إنتاج قوالب الحقن بالتشغيل الآلي التقليدي، والتشغيل بالتحكم الرقمي الحاسوبي (CNC)، والتشغيل بالتفريغ الكهربائي.

يتم تغذية المادة الخام البلاستيكية الحرارية في برميل ساخن باستخدام برغي ترددي. تتسبب الحرارة في حدوث تفاعل كيميائي يضعف قوى فان دير فال في المادة الخام.

وهذا يؤدي إلى زيادة المساحة بين الجزيئات، مما يقلل من اللزوجة. يدخل البلاستيك المذاب بعد ذلك إلى تجويف القالب من خلال نظام عداء.

بمجرد أن يبرد، يصبح البلاستيك بالشكل المطلوب. ثم يتم استخدام دبوس قاذف لدفع البلاستيك خارج القالب.

يمكن صنع دورة القولبة بالحقن من معظم أنواع البوليمرات. وتشمل هذه المواد اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية واللدائن الحرارية واللدائن المرنة. ومنذ عام 1995، زاد عدد المواد المتاحة بحوالي 750 مادة سنويًا.

يوجد اليوم أكثر من 18,000 مادة متاحة، بما في ذلك العديد من سبائك المواد المطورة سابقًا. يعتمد اختيار المواد على التكلفة والقوة ووظيفة المنتج النهائي.

قالب السحب المستقيم

تُعد قوالب حقن البلاستيك ذات السحب المستقيم مثالية لإنتاج الأجزاء بكميات كبيرة. وتُحقن المادة البلاستيكية في قالب باستخدام فوهة عالية الضغط.

يُصنع القالب بشكل عام من الفولاذ أو الألومنيوم. يتم تثبيت نصفيه معاً بواسطة مشابك هيدروليكية أو ميكانيكية.

يحتوي التجويف على بلاستيك منصهر. تمنع آلية طرد القالب من أن يعلق الجزء أو يلتوي.

قالب السحب المستقيم هو النوع الأساسي من القوالب. التصميم بسيط ومباشر ويحافظ على التكلفة الإجمالية منخفضة.

يجب أن يكون الشكل الهندسي للقالب 2.D وبدون أي تراكبات. تتطلب الأشكال الهندسية الأكثر تعقيدًا قوالب أو إدخالات جانبية. تنتج شركة Toth Mold/Die Inc. الآلاف من القوالب ذات الحركة الجانبية كل عام.

وتبدأ تكاليف الأدوات من $1,000 ويمكن أن تصل إلى $3,000. هذه التكاليف مستقلة عن حجم الإنتاج الكبير وعدد القطع المصنعة.

تتأثر عمليات الإنتاج صغيرة الحجم بشكل خاص بتكاليف الأدوات. ومع ذلك، هناك طرق لتقليل تكاليف الأدوات. يمكن لتعديل بسيط في التصميم أن يقلل من تكاليف الأدوات بنسبة 50-70%.

تزيد إضافة الإجراءات الجانبية من عدد الأشكال الهندسية للقطع التي يمكن إنتاجها. الإجراءات الجانبية هي إدخالات توضع في تجويف القالب.

تتيح هذه الإدخالات إمكانية عمل قطع سفلية لا يمكن إنتاجها بواسطة قالب سحب مستقيم. كما أنها تسمح بتدفق المواد حولها.

يجب أن تكون سماكة جدار الأجزاء موحدة لتجنب تركزات الإجهاد. كما يمكن أن يؤدي سمك الجدار غير المنتظم إلى تشويه هندسة الجزء.

من المهم حساب الانكماش الدقيق قبل تصميم القالب. لكل بوليمر معدل انكماش مختلف.

لا يتم توفير هذه المعلومات غالبًا من قبل بائع البوليمر. ولذلك، يجب اختيار درجة البوليمر قبل تصميم القالب.

هناك اعتبار آخر للمصممين وهو مقدار المساحة المتاحة للتمدد. إذا كان الجزء مرنًا جدًا، فقد يتشوه النتوء فوق القالب أثناء الطرد.

واعتماداً على المواد الزائدة المستخدمة، يجب ألا يكون النتوء بالقرب من أي خصائص تقوية. يجب أن تكون زاوية النتوء من 30 إلى 45 درجة.

قنوات التبريد

كثيرًا ما تستخدم قوالب الحقن في تصنيع الأجزاء البلاستيكية. تكون هذه الأجزاء عرضة لتراكم الحرارة الموضعي الذي يمكن أن يؤدي إلى عيوب في المنتج.

للتخلص من هذه المشكلة، اقترح الباحثون استخدام قنوات تبريد في قوالب الحقن.

يعمل هذا النوع من التكنولوجيا على تحسين عملية التبريد الكلية من خلال تقليل وقت الدورة وتحسين الإنتاجية.

أشكال القنوات المختلفة لها خصائص تبريد مختلفة. يؤثر الطول ومسافة الميل ومسافة خط الوسط لكل قناة على زمن التبريد.

توفر أشكال القنوات المختلفة حلولاً مثالية لأنواع مختلفة من الأجزاء البلاستيكية.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون التصميم الأمثل لقناة التبريد قادرًا على تقليل الاختلافات في أوقات التبريد.

على سبيل المثال، تحتاج القنوات المثلثة إلى مساحات تبريد أكبر من القنوات المربعة، ولكن كفاءة التبريد فيها أقل.

هناك طريقة أخرى لتبريد القوالب باستخدام قناة تبريد مطابقة. سيسمح هذا النوع من أنظمة التبريد للقالب بتبريد المكونات ذات قدرات تبريد مختلفة.

كما أنها تسمح للقالب بالتبريد بكفاءة أكبر من خلال منع حدوث السخونة الزائدة. عادةً ما تستخدم قوالب الحقن الملبدة قنوات تبريد مطابقة.

عند تصميم القالب، من المهم مراعاة قنوات التبريد المختلفة. ستقلل قناة التبريد المناسبة من احتمالية حدوث التواء أو تشوه.

ستسمح قنوات التبريد المطابقة أيضًا بالتبريد المنتظم والسريع، مما يعني تقليل الاعوجاج والعيوب.

يمكن تصميم قنوات التبريد باستخدام عملية تصنيع مضافة. هذه الطريقة مفيدة لكل من الإنتاج الضخم للقوالب والتطوير.

هناك طريقة أخرى لدمج قنوات التبريد من خلال تصنيع أجزاء بلاستيكية سريعة للأدوات. ويمكن استخدام تقنيات تصنيع الأدوات السريع مثل SLS والطباعة ثلاثية الأبعاد لصنع قوالب حقن بقنوات تبريد نحاسية مدمجة.

المواد المستخدمة

القولبة بالحقن هي عملية تصنيع متعددة الاستخدامات تسمح بتصنيع أجزاء معقدة بتكلفة منخفضة.

هناك مجموعة متنوعة من المواد التي يمكن استخدامها في هذه العملية، ويمكن مزج هذه المواد أو خلطها مع مواد أخرى لإنشاء مخططات لونية فريدة من نوعها.

ينبغي أن يتوافق تصميم القطعة مع خصائص المادة المستخدمة في صنعها. ومع ذلك، تفرض بعض المواد قيودًا معينة أو تكون أقل ملاءمة لبعض التطبيقات. ولمعالجة هذه المسائل، ينبغي لمصممي القوالب اتباع إرشادات محددة عند صنع القوالب.

الصلادة: كلما زادت صلادة المادة المستخدمة، ازدادت مقاومتها لتآكل راتنج البلاستيك وصدئه.

وهذا مهم بشكل خاص عندما يحتاج الجزء إلى تحمل الصدمات الحادة المتكررة من الأطفال الصغار.

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا خيارًا ممتازًا عند استخدام الراتنجات المسببة للتآكل. كما أن صلابته العالية ستحسن أيضًا من سلامة خط الفراق، وتقلل من خطر التآكل.

خيارات المواد: البولي أميدات مجموعة أخرى من المواد التي يمكن استخدامها في صنع قوالب الحقن. وقد تكون هذه المواد طبيعية أو اصطناعية، ولكل نوع مزاياه وعيوبه.

فالنايلون، على سبيل المثال، يمكن أن يكون عرضة للانكماش والتعبئة غير الكافية. ومن ناحية أخرى، فإن البولي إيثيلين عالي الكثافة هو بلاستيك حراري متين للغاية يمكن استخدامه في مجموعة متنوعة من التطبيقات. كما أنه فعال من حيث التكلفة ويتمتع بقوة ميكانيكية جيدة.

اختيار المادة المناسبة لقالبك ضروري؛ فالمادة الصحيحة للقالب الصحيح تساعد على ضمان التدفق السليم للبلاستيك المنصهر.

ومع ذلك، من المهم أيضًا مراعاة تصميم القالب. فقد تكون القولبة بالحقن مكلفة إذا لم تُصمم القطعة المقولبة بالحقن جيدًا. وينبغي تجنب القوالب المصنوعة من فولاذ مقسى مسبقًا ذات الجدران الرقيقة والأضلاع غير المصممة، لأنها قد تسبب نقص الامتلاء.

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

اطلب عرض سعر مجانيًا ← وراجع دليلنا الشامل للقولبة بالحقن للاطلاع على نظرة متكاملة.