ماشین آلات و فرآیند تولید قطعات پلاستیکی

پلاستیک ها متداول ترین مواد برای تولید قطعات و محصولات نهایی، از محصولات مصرفی گرفته تا تجهیزات پزشکی، هستند. پلاستیک ها دسته ای از مواد هستند که دارای تنوع بالایی شامل هزاران گزینه پلیمر با خواص مکانیکی خاص خود می باشند. فرایندهای تولید قطعات پلاستیک مختلفی برای طیف گسترده ای از کاربردها، هندسه ها و انواع پلاستیک ها توسعه یافته اند. برای هر طراح و مهندسی که در زمینه تولید محصول کار می کند، آشنایی با روش های ساخت امروزی و پیشرفت های جدیدی که نشان می دهد قطعات در آینده چگونه ساخته خواهند شد، بسیار اهمیت دارد.

مراحل ساخت و تولید قطعات پلاستیکی با قالب تزریق پلاستیک

برای ساخت یک قطعه پلاستیکی ابتدا باید مواد پلاستیکی که به آن‌ها ترموپلاست گفته می‌شود را ذوب کرد . این کار در بخش تزریق دستگاه انجام می شود. مواد از طریق قیف وارد دستگاه شده و با نسبت های تعیین شده با یکدیگر ترکیب می شوند و سپس توسط گرم‌کن ذوب شده و بعد وارد یک قیف به نام قیف سیلندر تزریق وارد می شود. سپس این مواد کم کم وارد سیلندر تزریق می شود. سپس سیلندر تزریق این موارد را به سمت دو قالب بیرونی و داخلی هدایت می کند و مواد بین دو قالب تزریق می شوند.
بعد از سپری شده مدتی این مواد سرد شده و بخش متحرک قالب گیری جدا می شود و قطعه پلاستیکی آماده است .

ماشین قالب تزریق پلاستیک

ساخت این قطعات به وسیله قالب های تزریق پلاستیک امکان پذیر است. دستگاهی که این قالب بر روی آن نصب می شود دستگاه تزریق نام دارد. این دستگاه از دو بخش تزریق و قالب گیری پلاستیک ساخته شده است.

تزریق پلاستیک

یکی از ویژگی های مثبت تزریق پلاستیک طیف گسترده پلاستیک های سازگار با این تکنولوژی است.بیشتر ترموپلاستیک ها می توانند تزریق پلاستیک شوند. ترموپلاستیک های استاندارد می توانند با افزودنی هایی مثل فیبر،ذرات لاستیک، مواد معدنی،مواد مقاوم در برابر آتش و دیگر ترموپلاستیک ها مقاوم شوند و خواص ویژه ای به دست آورند. فرآیند تزریق پلاستیک امروزه به روش های زیادی انجام می شود. اما بهترین روش برای اینکه قطعات پلاستیکی یکنواخت و یکدست داشته باشید استفاده از این قالب است طراحی این قالب بر اساس نظر مشتری و نحوه قطعه بستگی دارد. بخش تزریق شامل بخش های متنوعی است. نازل، سیلندر قیف، قیف مواد پلاستیکی، گرم‌کن، حرارت سنج و ترموکوپل از مهم‌ترین بخش های قسمت تزریق پلاستیک است.

قالبگیری

بخش قالب گیری نیز از یک محفظه بزرگ تشکیل شده است در این محفظه دو بخش نصب می شوند که یکی ثابت است و دیگری متحرک. هر دو یک بخش ها شامل قالب تزریق پلاستیک می شوند. یک قالب بخش بیرونی را تشکیل می دهد. قالب دیگر بخش درونی را تشکیل می دهد.

طراحی قالب تزریق پلاستیک

طراحی قالب تزریق پلاستیک مناسب و عالی برای انواع ماشین آلات تزریق پلاستیک نیازمند دانش و تجربه بسیار بالا در تولید قالب های صنعتی می باشد؛ و برای ساخت این نوع قالب ها شما باید در ابتدا مدل قطعه پلاستیکی را طراحی نمایید.
طراحی قالب تزریق پلاستیک نیازمند انجام یک محاسبات خاص و رعایت کردن اصول و استاندارد های بالایی است. طراحی قالب تزریق پلاستیک نسبت به تولید قطعه پلاستیکی هزینه بالایی دارد و به همین دلیل باید در نهایت دقت و کارایی انجام شود. با رعایت و استفاده از این اصول می‌توان بهترین قالب های تولید پلاستیک را تولید و روانه بازار کرد.
همانطور که گفته شده ساخت قالب تزریق پلاستیک امروزه بسیار آسان تر و کوتاه شده است با استفاده از طرح و برنامه های کامپیوتری شما به راحتی می توانید مراحل ساخت قالب تزریق پلاستیک را انجام داده و این مراحل را با سرعت بیشتری نسبت به گذشته به سرانجام برسانید. مراحل ساخت قالب تزریق پلاستیک با توجه به قطعه مورد نظر می تواند در مدت زمان های مختلفی انجام شود. اگر قطعه دارای پیچیدگی های ظاهری و هندسی بالایی باشد برای ساخت آن زمان بیشتری مورد نیاز است. امروزه استفاده از خدمات تزریق پلاستیک برای ساخت قطعات پلاستیکی بسیار مرسوم است.

محاسبه هزینه تزریق پلاستیک

هزینه هر قطعه در تزریق پلاستیک می توانید با فرمول زیر حساب شود:
هزینه هر قطعه = هزینه مواد اولیه + هزینه ماشین کاری\تعداد قطعات + هزینه های ساعتی\زمان تولید
تعیین کننده اصلی هزینه تزریق پلاستیک، هزینه ماشین کاری و در واقع هزینه ساخت قالب است. از آنجایی که ساخت قالب برای هر تیراژ به صورت محدود انجام می شود طبیعی است که هر چه تیراژ بالاترباشد، هزینه ساخت به ازای هرقطعه پایین می آید.
هزینه مواد اولیه برای ساخت هر قطعه ثابت بوده و به نسبت هزینه پایینی است. هنگام اندازه گیری وزن مدل خود برای تخمین متریال مورد نیاز حتما سیستم تزریق را هم در نظر بگیرید.
هزینه های ساعتی عبارت اند از هزینه های ماشین و نیروی انسانی. این هزینه ها مستقیما وابسته به موقعیت جغرافیایی کارگاه تولید و ابعاد قطعه تولیدی هستند (قطعات بزرگتر نیاز به فشار هوای بالاتر و ماشین های گران تر دارند).

چگونه قطعات پلاستیکی یکپارچه و با دوام بسازیم؟

زمانی که شما به یک درپوش پلاستیکی نگاه می کنید بسیار دشوار است که بتوانید تصور کنید تا چه اندازه از دانش تکنیکی نیاز است تا بتوان این دسته از قطعات را ساخت. این در حالی است که مواد پلاستیکی معمولاً یک بخش کوچک از یک محصول بسیار بزرگتر و یا ماشین می باشند. آن چه اهمیت دارد در این مورد خلاصه می‌شود که این قطعات از کیفیت و عملکرد مناسبی برخوردار باشد. تغییر بسیار کمی در میزان تحمل ماده و یا اشتباه بسیار کوچکی در تولید یک قطعه می تواند مشکلاتی را برای روند فرآیند و یا برای مشتریان شما به وجود آورد، برای مثال رنگی که نتواند ماده مورد نظر را به صورت کامل و درست بپوشاند که می‌تواند باعث آلودگی شود و در نهایت وارد سیستم خواهد شد و این بدین معنی است که این مواد در طی فرآیند نیز آلایندگی زیادی خواهند داشت و روند تولید را با مشکلاتی روبرو میکنند. قطعات متحرک که عملکرد درستی در ماشین های لباسشویی ندارند می توانند در بهترین حالت باعث ایجاد دردسرهایی برای مشتری و بدترین حالت باعث به خطر افتادن امنیت مشتری و یا ایجاد سایر تهدیدات برای آنها شوند و در نهایت نیز شهرت کمپانی شما به صورت کامل خدشه دار خواهد شد. قطعات الکتریکی کاربردی در خودروها که عملکرد درستی ندارند می ‌توانند امنیت انسان‌ها و امنیت جانی آنها را به خطر اندازند و آسیب‌های بسیار زیادی را نیز به خودروی مورد نظر وارد نمایند.

چه فاکتورهایی بر یکپارچگی و دوام قطعات تولید شده با استفاده از روش قالب گیری تزریقی موثر است؟

به منظور تولید تعدادی از قطعات پلاستیکی بسیار با کیفیت و یکپارچه اهمیت بسیار زیادی دارد که شما فرایند قالب گیری تزریقی را با حداکثر میزان دقت و بازدهی انجام دهید. قالبگیری تزریقی به عنوان یک فرایند کاملاً پیچیده از متغیرهای بسیار متفاوتی برخوردار است که می‌تواند بر کیفیت نهایی و یکپارچگی محصول تولید شده با استفاده از این روش بسیار موثر باشد. یک تولید کننده با مهارت اطلاعات بسیار عمیق و کاملی در خصوص متغیرهای قالبگیری تزریقی دارد و علاوه بر آن از چنین ویژگی‌ هایی نیز برخوردار است: اگاهی کامل از تأثیرات ناشی از تغییرات فشار و دما دارد، پیچیدگی ‌های طراحی قالب و انتخاب مواد پلیمری را می داند، بهترین دستگاه لازم برای هر نوع از قطعات را انتخاب می‌کند و تعدادی از محصولات با کیفیت و با دوام را می سازد. در این بخش ما به پنج بخش مهم از قالبگیری تزریقی می‌پردازیم و به روشهای بهبود کارکرد متمایزی می‌پردازیم تا بتوانید محصول نهایی یکپارچه و با دوامی را بسازید: فشار، طراحی قالب، انتخاب ماده پلیمری و ویژگی های ماشین. تمامی این موارد به شما کمک می کنند تا درک بهتری از فرایند نامبرده شده داشته باشید و سوالات بهتری بپرسید و علاوه بر آن در نهایت می توانید محصولاتی با کیفیت مد نظر خود را تولید کنید.

تاثیر فشار بر فرایند قالبگیری تزریقی

به طور کلی فرایند قالبگیری تزریقی شامل دو نوع فشار میشود: فشار تزریق و فشار نگهداری. فشار تزریق به نیرویی گفته می‌شود که با استفاده از آن پلاستیک های ذوب شده در داخل دستگاه های قالب گیری ریخته می‌شوند ولی فشار نگهداری در واقع همان چیزی است که با استفاده از آن حفره و هسته و دو طرف دستگاه مورد نظر به یکدیگر چسبانده می شوند تا بتوانند محصول مورد نظر شما را با اندازه و شکل دلخواهتان تولید کنند. ایجاد تعادل بین دو فشار نام برده شده از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است تا بتوانید مطمئن شوید که محصول نهایی شما از کیفیت بالایی برخوردار بوده و با دقت بسیار زیادی قالب گیری می شود. در فشار نگهداری اهمیت بسیار زیادی دارد که ویژگی ها و حجم ماده پلیمری که در حوزه فرآیند به کار برده می شود را مورد نظر قرار دهید. تعدادی از پلیمر های ویژه مانند نایلون حساسیت بسیار زیادی به فشارهای شدید دارند بنابراین تزریق آنها با سرعت بسیار زیاد باعث می شود که ماده پلاستیکی آسیب ببیند و در نهایت محصولات تولیدی شما نیز شکل مناسبی نخواهند داشت. از طرف دیگر تزریق ماده پلیمری با فشار بسیار پایین بدین معنی است که ماده پلیمری به صورت کامل در دستگاه قالب گیری ریخته نمی‌شود و مشکلاتی در ظاهر و یا استحکام محصول نهایی به وجود خواهد آمد. فشار تزریق نیز همانند حجم پلیمر باید در طی تزریق ماده مورد توجه قرار بگیرد زیرا این موارد وابستگی بسیار زیادی بر اندازه و طراحی ابزارهای قالبگیری دارند و به صورت کلی حدود ۹۵ تا ۹۸ درصد از شکل نهایی را تشکیل می دهند. هر چقدر حجم پلیمر اولیه کاربردی بیشتر باشد میزان فشار اعمال شده نیز باید بیشتر شود و این مورد به صورت عکس نیزعمل می کند. شما باید مطمئن شوید که ماده پلیمری در دستگاه شما گیر نمی کند و یا در داخل سیستم های قالب گیری ریخته نمی شود. اگر میزان فشار اعمال شده بسیار پایین باشد محصول به درستی شکل نمی گیرد و ماده پلیمری به بیرون از دستگاه ریخته خواهد شد. فشار بیش از اندازه نیز بر یکپارچگی ساختاری محصول اثر می گذارد و باعث تخریب قسمتی از ان خواهد شد.

تاثیر طراحی قالب

عناصر بسیار متفاوتی در طراحی ابزارها وجود دارد که تولید کنندگان باید به هنگام تولید یک قطعه بسیار با کیفیت به آن دقت نمایند. تولید کنندگان باید علاوه بر طراحی ابزار نوع ماده پلیمری و زمان چرخه را در وضعیت متعادل نگه دارند تا مطمئن شوند که ماده پلاستیکی زمان کافی دارد که شکل بگیرد و پیش از تزریق دچار کاهش دما شود. هر چقدر طراحی قطعات پیچیده ‌تر باشد و یا دارای حفره های بیشتر باشد و یا ماده پلاستیکی در برابر حرارت بیشتری قرار بگیرد، مدت زمان چرخه نیز بالاتر خواهد بود تا محصول نهایی به درستی شکل بگیرد. المان های زیبایی نیز نقش بسیار مهمی در طراحی قالب ایفا می کنند. محل قرارگیری دو دریچه سیستم، حفره و هسته همگی عوامل مهمی هستند که باید به آنها توجه کنید زیرا می‌توانند یک خط ویژه را در محل اتصال به وجود بیاورند و در نهایت اگر ابزار قالب گیری در محل درست قرار نگرفته باشد، بر ساختارهای ظاهری ماده اثر منفی خواهد داشت.

چرا تولید قطعات پلاستیکی، صنعتی با بازدهی بالا شناخته می‌شود؟

دلایل متعددی وجود دارد. صنایع مختلفی که از آن ها پیشتر نام برده شد، یکی از دلایل اصلی شان برای روی آوردن به صنعت پلاستیک، قسمت مناسب تر آن نسبت به قطعات فلزی است. چرا که ساخت قطعات پلاستیکی، کمتر هزینه بر هستند، آن هم به دلیل استفاده از نیروی کار کمتر به دلیل ماشینی بودن صنعت و مواد اولیه‌ی ساده و کمتر. از دیگر دلایل تولید قطعات پلاستیکی می‌توان به توانایی تولید انبوه آن در مدت زمان کمتر اشاره کرد. همچنین با استفاده از قالب تزریق سرعت تولید بسیار بالا رفته است. مقاومت و دوام قطعات پلاستیکی بسیار بالا می‌باشد. کارخانه های تولید قطعات پلاستیک می‌توانند با ذوب کردن مجدد قطعات پلاستیکی و تبدیل آنها به قطعه هایی دیگر، به نوعی آن ها را وارد چرخه‌ی بازیافت کند.

قالب تزریق پلاستیک

قالب تزریق پلاستیک، حدود ۸۰٪ از موارد پلاستیکی با دوامی را که هر روز پیدا می کنیم تشکیل می دهد. در قالب تزریق از قالب ساخته شده از آلومینیوم یا فولاد استفاده می شود. قالب از یک طرف هسته و یک طرف حفره تشکیل شده است که درون دستگاه قالب گیری تزریق پلاستیک قرار می گیرد که با استفاده از آن مواد مذاب تحت فشار به‌داخل قالب، تزریق می‌شوند. مزیت قالب گیری تزریقی پودر (روش PIM) این است که می توان با استفاده از آن، میلیون ها قطعه یکسان را به سرعت و با اتمام سطح عالی و با هزینه کم ساخت.قالب ها بسته به هندسه قطعه می توانند گران و پیچیده باشند.برای جلوگیری از نقص و بهینه سازی کیفیت قطعه و سرعت پردازش، به طراحی دقیق مهندسی قالب نیاز است.

قالب گیری چرخشی (روتور)

در قالب های چرخشی نیز از یک ابزار قالب هسته ای و حفره ای استفاده می شود، اما روند ساخت آن کاملاً متفاوت است.
پودر پلاستیک به داخل حفره قالب ریخته می شود و قالب در اجاق قرار می گیرد. در حین گرم شدن، قالب به آرامی روی دو محور چرخانده می شود. جاذبه برای چسباندن پلاستیک به دیواره ابزار و ایجاد ضخامت صحیح استفاده می شود.
سپس، قالب را از اجاق برداشته و به آرامی خنک می کنیم. خنک سازی کامل می تواند چندین دقیقه طول بکشد، پس از آن، ابزار باز می شود و قسمت برای چرخه بعدی برداشته می شود.
قالب گیری چرخشی برای ساخت قطعات پلاستیکی بزرگ، توخالی یا مقعر، اغلب برای استفاده در فضای باز ایده آل است. قطعات تمام شده فاقد تنش و فاقد درز هستند، بنابراین مستحکم هستند و ساخت ابزارها نسبتاً ساده و ارزان است. نکته منفی این است که کیفیت پایان قطعه در بهترین حالت متوسط است، بنابراین برای فرم دهی دقیق مناسب نیست.

قالب گیری ضربه اکستروژن

این متداول ترین روش برای تهیه ظروف با دیواره نازک و ارزان قیمت مانند لیوان یا بطری های یکبار مصرف است. ساخت آن سریع و آسان است، اما قطعات نمی توانند بسیار پیچیده یا با دقت بالا ساخته شوند.

قالب گیری ضربه ای تزریقی

در حین قالب گیری ضربه ای تزریقی، از فشار گاز برای وارد کردن رزین مذاب به داخل حفره قالب استفاده می شود. این فرآیند به راحتی قابل کنترل و تکرار است و معمولاً برای بطری های پلاستیکی آشامیدنی استفاده می شود.این کیفیت سطح عالی را ایجاد می کند. PET (پلی اتیلن ترفتالات) یا PEEK به دلیل شفافیت و دوام زیاد، گزینه های معمول رزین برای بطری های آشامیدنی هستند و به همین دلیل برای مواد مصرفی ایمن ارزیابی می شوند.همچنین به راحتی بازیافت می شوند.

قالب گیری تزریقی واکنشی (RIM)

RIM اغلب در صنعت خودرو سازی مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا قطعات سبک وزن و پوستی سفت و سخت تولید می کند.این پوست به راحتی رنگ آمیزی می شود تا صفحه های بدنه، داشبورد و سایر قطعات خودرو ساخته شود.با این حال، پلاستیک های ترموفرمینگ در این فرآیند کار نمی کنند.در عوض این فرآیند به پلاستیک گرمازا نیاز دارد.

قالب گیری فشاری

ماده اولیه از قبل گرم شده و در داخل حفره باز یک قالب قرار می گیرد.از درپوش یا شاخه برای بسته شدن قالب و اعمال گرما و فشار استفاده می شود و باعث ترمیم پلاستیک می شود. این فرایند برای واشرها ، حلقه های O و سایر قطعات نرم و قابل انعطاف با دیواره نازک بسیار مناسب است. این نسبتاً ارزان است و مواد کمی را هدر می دهد، اگرچه کنترل سازگاری قطعه تمام شده می تواند مشکل باشد و باید در تهیه طرح اولیه قالب دقت زیادی شود.