برترین و کامل ترین دوره های آموزشی فارسی

قالبگیری قطعات پلاستیکی

قالب‌گیری یکی از مهم‌ترین فرایندهای تولید هر ماده‌ایست. به غیر از تولیدات ظروف شیشه‌ای که بیشتر از هر چیزی هنر فرد را نشان می‌دهند، اکثر تولیدات نیاز به یک قالب خاص دارند. البته طرح‌های اولیه هر محصولی می‌تواند به‌صورت عادی و بدون قالب انجام شود، اما وقتی صحبت از تولید انبوه یک قطعه پیش می‌آید بحث فرق می‌کند. در این لحظه، تولید یک قالب مناسب به مهم‌ترین تصمیم یک تیم تولید بدل می‌شود. پس بهتر است در تولیدات انبوه؛ آن‌هم تولید پلاستیک به بهترین شیوه قالب‌گیری آن توجه داشته باشیم. قالب گیری‌ها این شانس را به ما می‌دهند، تا انواع و اقسام اشکال را از قطعات ذوب‌شده پلاستیکی به دست بیاوریم. برخی از این قالب‌ها مصارف انبوه دارند و برخی دیگر برای مصارف محدود مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برای رسیدن به این امر مهم، مدل تزریق ترموپلاستیک یکی از معمول‌ترین راه‌های ممکن خواهد بود. ترمو پلاستیک، ساختاری پلیمری است که به‌دفعات بسیار ذوب و فرم داده می‌شود و درنهایت دوباره خشک می‌شود. این پروسه تا جایی ادامه پیدا می‌کند، که محصول نهایی آماده تبدیل باشد. این فرایند بیشتر از اینکه یک اثر شیمیایی باشد، یک اثر فیزیکی است و تنها از شکلی به شکل دیگر تبدیل می‌شود. تمامی این فرایندها درحینساخت ترموست انجام می‌شوند، از همین رو بهتر است قبل از هر چیزی نوع ترمو پلاستیک را با محصول مد نظر تطبیق دهید. به همین دلیل انتخاب قالب مناسب برای تزریق این مواد ارجایت پیدا می‌کند.

شیوه‌های بسیاری برای قالب‌سازی پلیمر و فراورده‌های پلاستیکی وجود دارند. هر کدام این شیوه‌ها مصرف خاصی دارند و بسته به مصرفشان معایب و مزایای خود را دارند. در این مقاله، قصد داریم تا به صورت خلاصه به بررسی این روش‌ها بپردازیم.

روش قالب گیری مواد ترموست و ترموپلاستیک ها

قالب گیری انتقالی:

در این روش مواد از درون یک یا چند کانال، تحت فشار از میان محفظه بازدهی به داخل حفره قالب تزریق می شوند وقالب قبل از شروع کار جفت و بسته می شود.

قالب گیری تحت فشار:

 در روش قالب گیری تحت فشار پودر یا ساچمه ها یا قرص ها مواد در محفظه قالب ریخته می شود و با بسته شدن قالب، تحت فشار و حرارت فرم قطعه دلخواه را می گیرد.

قالب گیری تحت فشار پیستون: 

در روش قالب گیری تحت فشار پیستون مواد ترموست تحت فشار پیستون که شکل رویه قطعه کار را می سازد به درون محفظه و حفره قالب وارد می شود و تحت فشار وحرارت فرم لازم را می گیرد.

قالبگيري فشاري (Comperession Molding ):
در اين روش ماده پلاستيكي در حفره قالب قرار دادهشدهو با اعمال حرارت و فشار، شكل ميگيرد. قاعدتا از اين روش براي فرم دادن مواد ترموستthermosetting resins (thermosets) استفاده ميشود، ولي گاهي مواد ترموپلاستيك را نيز ميتواند با اين روش توليد كرد. با اعمال فشار و حرارت به ماده پلاستيكي، اين ماده همه قسمتهاي قالب را پر ميكند. اين روش در قالبهاي دو تکه اي و مونتاژ بر روي پرس هيدروليک بکار ميرود. سيکل قالبگيري فشاري حدود 1-6 دقيقه است که بسيار بيشتر از زمان سيکل قالب هاي تزريق ميباشد. اين روش براي توليد قطعات بزرگ تخت ويا داراي منحني محدود و ملايم کاربرد دارد .
 
عمليات قالبگيري فشاري معمولا شش مرحله اصلي دارد :
1 -تميز كردن قالب و آغشتن ماده جدا كننده (در صورت نياز) در درون حفره قالب .
2 -قرار دادن قطعه پيش فرم داخل قالب .
3 -بسته شدن قالب .
4-باز كردن قالب به اندازه كمي تا گازهاي ايجاد شده بتوانند تخليه شوند (تنفس قالب (.
5 -اعمال حرارت و فشار براي عملآوري كامل مواد (زمان نگهداري قالب در حالت بسته (
6-باز كردن كامل قالب و برداشتن قطعه كار و قرار دادن آن برروي فيكسچر سرد .
 
مزاياي قالبگيري فشاري :
1 - كاهش مقدار دور ريز مواد .
2 - هزينه پايين ساخت قالب .
3 - قابليت انجام فرآيند به صورت دستي و اتوماتيك .
4 - امكان توليد قطعات گرد و بزرگ .
5 - به حداقل رسايدن جريان مواد درون قالب و كاهش ايجاد تنش در قطعه كار و سايش در سطوح قالب .
6 - در ساخت قالبهاي چند حفرهاي نيازي به بالانس بودن سيستم تغذيه ماده اوليه نيست .
 
معايب قالبگيري فشاري :
1 -عدم امكان توليد قطعات پيچيده .
2 -قطعات كاشتني داخلي پلاستيك و پينهاي بيرون انداز ممكن است در اين فرآيند آسيب ببينند .
3 -پيچيدگيهاي فرم قطعه كار را بايد حذف كرد .
4 -زمان سيكل هر قالبگيري ممكن است طولاني شود .
5 -قطعات اسقاط شده و ضايعات قالبگيري را نميتوان مجددا استفاده كرد .
6 -زايدهبري قطعات ممكن است دشوار باشد .
7 -بعضي از قسمتهاي قالب ممكن است پر نشوند و دقت ابعادي قطعه كار ممكن است هميشه تابعي از ابعاد قالب نباشد

قالبگيري انتقالي ( Transfer molding ) :

اين روش از زمان جنگ جهاني دوم شناخته شد. با نامهاي ديگري نظير قالبگيري پلانجري، قالبگيري تزريقي انتقالي، قالبگيري ضربهاي نيز ميشناسند.در اين روش مواد پلاستيكي ابتدا دريک اتاقک جدا در قالب ريخته شده و در آنجا به صورت ذوب شده در ميآيد و سپس از طريق اسپرو به داخل قالب رانده ميشود. با توجه به مايع بودن پلاستيك به هنگام ورود به قالب ميتوان عمليات كاشت قطعات فلزي را نيز با اين روش انجام داد. قطعات با شكل پيچيده و دقيق نيز با اين روش قابل توليد است. اين روش را ميتوان ترکيبي از دو روش فشاري و تزريقي دانست .
 
قالبهاي مورد استفاده در اين روش، دو نوع هستند :
1 - قالبهايي با كانال واسطه (Pot or Sprue mold)
2 - قالبهاي پلانجري (Plunger mold)
قالبگيري پلانجري از اين بابت با قالبهاي داراي كانال واسطه متفاوت است كه در قالبهاي پلانجري، مواد پلاستيكي زير پلانجر مستقيما به داخل حفرههاي قالب رانده ميشوند، در صورتي كه در قالبهاي داراي كانال واسطه، مواد از طريق اين كانال به حفرههاي اصلي قالب منتقل ميگردد. قطعات ساخته شده با قالبهاي پلانجري،دورريز كمتري دارند .

مزاياي قالبگيري انتقالي 
1 - ايجاد سايش كمتر در قالب .
2 - مي توان قطعات با فرمهاي پيچيده (با ديواره نازك و سوراخهاي كوچك) را توليد كرد. امكان كاشت قطعات فلزي در ماده پلاستيكي نيز وجود دارد .
3 - زوايد پيرامون قطعه كار در اين روش،كمتر از قالبگيري فشاري است .
4 - چگالي قطعات ساخته شده به اين روش، بيشتر و يكنواختتر از قالبگيري فشاري است .
5 - چند قطعه كار را ميتوان همزمان قالبگيري نمود .
6 - زمان سيكل قالبگيري و شارژ مواد اوليه، كوتاهتر از روش قالبگيري فشاري است .
 
معايب قالبگيري انتقالي
1 - زوايد چسبيده به قطعه كار از موضع كانالهاي ورود و توضيع مواد به قالب، بيشتر است .
2 - قالبها و تجهيزات مورد استفاده در قالبگيري انتقالي گران هستند .
3 - بايد محلهايي براي خروج گازها و هواي قالب در نظر گرفته شود .
4 - زوايد چسبيده به قطعه كار بايد جدا گردد .
 
قالبگیری اكستروژن (Transfer molding) :
لغت اكستروژن (Extrusion) از عبارت لاتين Extruder به معني خارج (ex) و فشار دادن (Truder) است. در اين فرآيند، پودر خشك، دانهها يا پلاستيكهاي تقويت شده را گرم كرده و با فشار از ميان يك روزنه فرمدار (Orifice) كه در واقع همان قالب اكستروژن است عبور ميدهند. سپس قطعه در خارج قالب توسط دمش باد يا استخر آب خنک کاري ميشود. محصولات اکسترود شده ترموپلاستيکي ممکن است مجدد بروش ترموفرمينگ شکل داده شود .
 
انواع محصولات پلاستيكي اكسترود شده :
پروفيلها : مقاطع پلاستيكي شكلدار طويل هستند كه فرم سطح مقطع آنها گوناگون است. اينگونه قطعات معمولا به صورت افقي اكسترود ميشوند .
لوله ها : براي توليد لوله هاي پلاستيكي بايد از يك قالب با سوراخ دايرهاي (براي فرم دادن سطح خارج لوله) و يك ماندرل (براي فرم دادن سطح داخل لوله) استفاده ميشود .
ورقها : طبق استاندارد ASTM ، به صفحات پلاستيكي با ضخامت كمتر از 0.25ميليمتر "فيلم"و به صفحات پلاستيكي با ضخامت 0.25ميليمتر "ورق" اطلاق ميشود.ورقها معمولا به عنوان ماده اوليه در عمليات فرم دادن حرارتي (Thermo forming) بهكار ميروند .
اكستروژن فيلم استوانهاي: روش اكستروژن بادي فيلمهاي استوانهاي، يك فيلم نازك پلاستيكي به صورت استوانهاي بزرگ از پلاستيك مذاب اكسترود ميشود. بدين ترتيب يك فيلم نازك به فرم استوانهاي از قالب خارج ميشود لولههاي پلاستيكي ديگر نيز به همين روش توليد ميشوند. فيلم استوانهاي نازك پس از خروج از ماتريس توسط دميدن هوا به داخل آن منبسط ميشود تا ضخامت فيلم به حد دلخواه برسد. لولههاي دمنده هوا در خارج از فيلم نيز تعبيه مي شوند تا بادمش هوا، فيلم پلاستيكي را سرد كنند .
 
پوشش دادن قطعات با اكستروژن :
كاغذ، پارچه، مقوا و فلز را ميتوان به اين روش با مواد پلاستيكي پوششدار كرد. در اين روش يك لايه نازك از پلاستيك مذاب برروي قطعه كار اصلي نشانده ميشود، بدون آنكه براي اين كار از چسب استفاده گردد. اين عمل با عبور قطعه كار اصلي و پوشش پلاستيكي از بين غلتكهايي كه آنها را به هم فشرده ميكند، انجام ميشود. البته در مواردي احتياج به چسب وجود دارد كه در اينگونه موارد قطعه كار اصلي گرم شده و چسبناك ميشود و سپس با پلاستيك پوشش كاري ميگردد .

قالب‌سازی ناحیه‌ای و درونی

قالب‌سازی ناحیه‌ای یا بخشی، به فرایند تزریق پلیمر ذوب‌شده بر روی سطحی دیگر گفته می‌شود. این سطوح تقریباً هر چیزی می‌توانند باشند و جنس نمی‌شناسند. مواد این سطوح معمولاً فلزات هستند و هدف این فرایند، بالابردن کارآمدی یک محصول است. این محصول که بیشترین نمود در زندگی‌ روزمره ما را دارد، به ‌وفور در اطراف یافت می‌شود. ماده اولیه این تولیدات معمولاً ترموپلاستیک الاستومر یا همان TPE است. این ماده در انواع و اقسام شیوه‌های تزریق استفاده می‌شود، اما مهم‌ترین کاربرد آن در همین زمینه است. ساده‌ترین مثال این نوع این تزریق پلاستیک هم، پلاستیک نرمی است، که در دسته مسواک همه ما وجود دارد.

به‌ مانند قالب‌سازی ناحیه‌ای، شیوه بعدی در تزریق پلاستیک؛ پروسه چسباندن دو جسم یا بیشتر به یک ‌تکه مجزا و تولید محصول نهایی با استفاده از دستگاه تزریق پلاستیک است. این شیوه از تزریق به این دلیل مهم است، که می‌تواند نیاز به افزایش سایر مواد برای یکپارچه نگه‌داشتن محصول نهایی را از بین ببرد. شاید بهترین راه برای تکمیل فراورده‌های لاستیکی این سبک از قالب‌سازی باشد .

قالب‌ گیری پرسی

این روش به قرار دادن یک‌تکه پلاستیک داغ داخل یک قالب داغ گفته می‌شود. در نتیجه، با فشرده کردن قالب می‌توان شکل دلخواه خود را از مواد اولیه پلاستیک به دست آورد. وقتی‌که پلاستیک سرد شد، از قالب جدا شده و وارد فاز احیا می‌شود. در این بخش، تیم تولید این ماده مطمئن می‌شوند که کیفیت شیمیایی این پلاستیک تغییر نکرده و شکل نهایی آن ‌مانند دلخواه است. این کار به این دلیل انجام می شود، که برخی از تولیدات این روش دچار اختلالات فیزیکی شده و باید از خط تولید خارج شوند.

این شیوه از قالب‌سازی یکی از راه‌های ایده‌ال برای قالب‌گیری پلاستیک است. از طرفی کم‌هزینه و از طرفی دیگر کیفیت و ثبات بیشتری برای تولید نهایی به همراه دارد. به همین دلیل، این شیوه از قالب‌سازی معمولاً برای بهترین مراکز ساخت قطعات اتومبیل و شرکت‌های تولید انبوه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

قالب‌سازی اکستروژن

در این شیوه پیچیده از قالب‌سازی، به جای استفاده از داخل یک قالب از اطراف آن استفاده می‌شود. به ‌این ‌ترتیب، پلاستیک ذوب‌شده میان جداره‌ای باریک قرار می‌گیرد و شکلی تیوبی و دراز به خود می‌گیرد. شکلی که اطراف قالب را احاطه کرده است، نشانگر محصول نهایی است، هنگامی که پلاستیک شکل‌گرفته خنک شد، از قالب جدا می‌شود و مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مدل از قالب‌سازی برای تولید محصولات توخالی مورد استفاده قرار می‌گیرد و بیشتر برای تولید لوله، نی، تیوب، و اشکال مشابه به‌ کار برده می‌شود.  یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این سبک از قالب‌سازی، اشکال مختلفی است که تولیدکنندگان می‌توانند از آن‌ها بهره ببرند. اشکال U،T، L  تنها بخشی از شکل های مورد استفاده در این سبک از قالب‌سازی هستند.

قالبگیری دورانی (Rotary Molding)

با نام‌های Rotomolding , Rotocasting  یا Rotational Molding شناخته می‌شود.

 این روش، فرآیندی برای تولید قطعات پلاستیکی تو خالی (منهول پلی اتیلن) است. رقابت‌هایی بین این دو روش و روش‌های قالب‌گیری دمشی، شکل دهی گریمایی و قالب‌گیری تزریقی وجود دارد.

مدل دورانی

این شیوه که در نام‌های دیگر به قالب‌سازی روتو هم معروف است، از حرارت بالا و حرکت‌های دورانی بهره می‌برد تا درون قالب را پر کند. برای شروع، داخل قالب با پودر پلیمر پر می‌شود. پس ‌از آن، قالب داغ می چرخد و توسط دو انبر عمودی پودر را به داخل قالب می‌چسباند. درنهایت، این قالب سرد شده از ماده‌ای که داخل آن شکل‌ گرفته جدا می‌شود. این شیوه از قالب‌سازی برای ساخت کانتینرهای بزرگ و توخالی استفاده می‌شود. البته باوجود کاربردهای بسیار و کم‌هزینه بودنش اصلاً به‌صرفه نیست، چون زمان بسیاری برای تولید هر یک از قطعات صرف می‌شود‌‌. بااین‌حال، در روش قالب‌سازی روتو، کمترین میزان ضایعات پلاستیک در فرایند تولید وجود دارد و آسیب کمتری نیز به محیط ‌زیست وارد می‌شود.

البته قالب‌گیری چرخشی مزایای ویژه‌ای از جمله میزان کم‌تنش‌های پس ماند و قالب‌های نسبتاً ارزان را دارا است. علاوه بر این از نظر تولید قطعات یک تکه، توخالی و بزرگ (بزرگ‌تر از ۲ متر مکعب) رقبای کمی در برابر این روش وجود دارد. این روش (روش قالبگیری چرخشی) بیشتر برای تولید مخازن و منهول پلی اتیلن شناخته شده‌است اما می‌تواند برای تولید محصولات پزشکی پیچیده، اسباب بازی‌ها و دیگر وسایل بکار رود.

قالبگیری دورانی همانند قالبگیری بادی برای ساختن قطعاتپلاستیکی توخالی بکار می رود اما در اصل این دو کاملا با هممتفاوت هستند.
در قالبگیری دورانی مقدار معینی پودر پلاستیک با وزن مشخصروی نیمه قالب قرار داده شده، دو نیمه قالب را جفت کرده و آنرا داخل کوره حرارت می دهند.
در حین گرم کردن، قالب حول محور خود دوران می کند. پس ازمدتی پلاستیک نرم شده و لایه کاملا یکنواختی روی دیواره قالب
ایجاد می کند. آنگاه آنرا در حالتی که کماکان می چرخد سرد میکنند. آخرین مرحله عملیات تخلیه قطعه از قالب است.
قالبگیری دورانیامروزه مواد مختلفی مثل نایلون، پلی کربنات، آکریلونیترایل و پلیاستایرن به این روش قالبگیری می شوند.این روش بسیار مورد توجهاست، زیرا اولا چون تحت فشار کمصورت میگیرد و قالبهای مورد استفاده ساده و ارزان هستند.همچنین قطعات قالبگیری شده ضخامت بسیار یکنواختی دارند.
قطعاتی با ضخامت ۱۰ میلیمتر را می توان به این روش به راحتیتولید کرد.خنک کردن قالب بسیار اهمیت دارد. طوریکه هر چه سرعت سردکردن قطعهبیشتر باشد مطلوب تر است، اما ممکن استمشکلاتی نظیر درهم پیچیدگی (Warping (برای قطعه ایجادشود.
معمولا قالب نخست به روش دمیدن هوا هوای خنک کمی سردشده و سپس با پاشیدن آب آنرا کاملا سرد می کنند.تشابهخاصیبینقالبگیریچرخشیوریخته گری گریز از مرکزوجود ندارد. در قالبگیری دورانی سرعت چرخش معمولا زیر ۲۰دور بر دقیقه، و نسبت سرعت حول محور بزرگ به محور کوچکمعمولا ۱:۴ است.

مزایای قالبگیری دورانی
• می توان یک قطعه توخالی یک پارچه، بدون درز جوش یا اتصال ساخت.
• قطعه نهایی لزوما بدون تنش خواهد بود.( خبری از تنش های پسماند در این فرآیند نیست.)
• قالب ها نسبتا ارزان قیمت هستند.
• زمان ساخت قالب نسبتا کوتاه است.
• هیچ گونه اتلاف مواد وجود نخواهد داشت.چرا که تمام ماده در ساخت قطعه استفاده می شود.
• امکان ساخت قطعات چند لایه وجود دارد.
• انواع گوناگونی از قطعات می توانند به طور همزمان روی یک دستگاه قالب گیری شوند.( چند قالب مختلف روی یک دستگاه گردان).اینجا را ببینید.
• قرار دادن اینسرت ها نسبتا آسان است.
• می توان محصولات متنوع در پیچیدگی شکلی و ابعادی تولید کرد.
• ضخامت دیواره ها در تمام قسمت ها یکسان است.
 
معایب قالبگیری دورانی 
• زمان تولید طولانی است.
• انتخاب مواد محدود است.
• هزینه مواد نسبتا بالا است. چون بیشتر مواد مورد استفاده به شکل گرانول تهیه می شوند و قبل از استفاده در فرآیند، باید به صورت پودر آسیاب گردند.پودر کردن این گرانول های پلاستیکی در محدوده خاصی از اندازه ذرات، بر هزینه ی مواد می افزاید. 

همچنین شما میتوانید برترین دوره طراحی قالب های تزریق پلاستیک، به کمک دو پلاگین مولدورکس و اسپلیتورکس در سایت مشاهده کنید.جهت ورود به صفحه دوره طراحی قالبهای تزریق پلاستیک کلیک کنید.