قالب تزریق پلاستیک

قالب تزریق پلاستیک رایج‌­ترین فرآیند ساخت قطعات پلاستیکی است. طیف گسترده­ای از محصولات با استفاده از قالب تزریقی تولید می­‌شوند و در اندازه، پیچیدگی و کاربردشان بسیار متفاوت هستند. فرآیند قالب تزریق پلاستیک نیازمند استفاده از دستگاه قالب تزریقی، مواد پلاستیکی خام و قالب دارد. پلاستیک در دستگاه قالب تزریقی ذوب می­‌شود و سپس درون قالب، تزریق و در آنجا سرد می­‌شود و در قسمت نهایی به حالت جامد در می‌آید. مراحل این فرآیند با جزئیات بیشتر در بخش بعدی توضیح داده می‌­شود.

قالب تزریق پلاستیک برای تولید قطعات پلاستیکی دیواره نازک که کاربردهای متنوعی دارد، استفاده می­‌شود که یکی از رایج‌­ترین آنها محفظه­‌های پلاستیکی است. محفظه­‌های پلاستیکی یک محوطه با دیواره نازک است و اغلب نیاز به ریب و برجستگی­‌های زیادی در قسمت داخلی دارد.

این محفظه­‌ها در محصولات متنوعی از جمله لوازم خانگی، الکترونیک مصرفی، ابزار برقی و همچنین به عنوان داشبورد اتومبیل مورد استفاده قرار می­‌گیرد. سایر محصولات دیواره نازک متداول شامل انواع مختلف ظروف باز مانند سطل است. از قالب تزریقی نیز برای تولید وسایل روزمره مانند مسواک یا اسباب بازی­‌های پلاستیکی کوچک استفاده می­‌شود. بسیاری از دستگاه‌­های پزشکی از جمله دریچه­‌ها و سرنگ­‌ها نیز با استفاده از قالب تزریق پلاستیک تولید می­‌شوند.

 

فرایند قالب تزریق پلاستیک

چرخه فرآیند قالب تزریقی بسیار کوتاه است و به طور معمول بین 2 ثانیه تا 2 دقیقه است و متشکل از چهار مرحله زیر است:

  1. بستن – قبل از تزریق مواد در قالب، ابتدا باید دو نیمه قالب توسط واحد بستن به شکل ایمن بسته شود. هر نیمه از قالب به دستگاه قالب تزریقی متصل شده است و به نیمه قالب امکان جابجایی می‌­دهد. واحد بستن هیدرولیکی نیمه­‌های قالب را به هم فشار می­‌دهد و نیروی کافی برای مطمئن نگه داشتن قالب در حین تزریق مواد را اعمال می­‌کند. زمان لازم برای بستن و پرس کردن قالب به دستگاه بستگی دارد – ماشین­‌های بزرگ­تر (ماشین­‌هایی که نیروی بیشتری برای بستن دارند) به زمان بیشتری نیاز دارند. این زمان را می­‌توان از زمان چرخه خشک دستگاه تخمین زد
  2. تزریق – مواد پلاستیکی خام معمولاً به صورت گلوله در دستگاه قالب تزریق، ریخته می‌­شود و توسط بخش تزریق به سمت قالب پیش می­‌رود. در طی این فرایند مواد در اثر حرارت و فشار ذوب می‌­شوند. سپس پلاستیک مذاب خیلی سریع وارد قالب می‌­شود و بسته­‌های فشار را تشکیل می‌­دهد و مواد را نگه می‌­دارد. مقدار ماده­‌ی تزریق شده را به اصطلاح «شات» می‌گویند. محاسبه دقیق زمان تزریق به دلیل جریان پیچیده و متغییر پلاستیک مذاب درون قالب دشوار است. با این وجود زمان تزریق را می­‌توان با میزان شات، فشار تزریق و قدرت تزریق تخمین زد.
  3. خنک سازی – پلاستیک مذابی که درون قالب قرار دارد به محض تماس با سطوح قالب داخلی شروع به سرد شدن می کند. با خنک شدن پلاستیک رفته رفته به شکل مورد نظر مبدل می‌شود. اما ممکن است هنگام خنک شدن مقداری انقباض اتفاق بیفتد. بسته بندی مواد در مرحله تزریق باعث می‌­شود مواد اضافی داخل قالب ریخته شوند و میزان انقباض قابل مشاهده را کاهش دهند. قالب را تا زمان تمام شدن خنک سازی نمی­‌توان باز کرد. زمان خنک سازی را می‌­توان از چندین خاصیت ترمودینامیکی پلاستیک و حداکثر ضخامت دیواره آن تخمین زد.
  1. تخلیه – پس از گذشت زمان کافی ممکن است قسمت خنک شده توسط سیستم تخلیه- به نیمه عقب قالب وصل شده است- از قالب خارج شود. با باز شدن قالب از یک مکانیسم برای بیرون کشیدن محصول از قالب استفاده می‌­شود. برای بیرون کشیدن محصول باید نیرو اعمال شود، زیرا در هنگام خنک سازی محصول منقبض می­‌شود و به قالب می­چسبد. به منظور تسهیل تخلیه محصول می­‌توان ماده آزاد ساز قالب را بر روی سطوح حفره قالب قبل از تزریق، اسپری کرد. زمان لازم برای باز کردن قالب و بیرون کشیدن محصول را می‌­توان از زمان چرخه خشک دستگاه برآورد کرد و باید دربردارنده زمانی نیز باشد که محصول از قالب جدا می­‌شود. پس از خارج شدن محصول می‌­توان قالب را برای تزریق شات بعدی بست.

پس از چرخه قالب تزریق، به طور معمول مقداری پردازش نهایی ضروری است. در حین خنک سازی ماده موجود در کانال­‌های قالب به محصول می­چسبد. این ماده اضافی (به همراه هر فلاشی که رخ داده است) باید معمولاً با استفاده از برش از محصول جدا شود.

در بعضی از انواع مواد مانند ترموپلاستیک­‌ها، مواد زائدی که از این برش حاصل می­‌شود را می‌­توان با قرار دادن در یک چرخان پلاستیکی موسوم به ماشین­‌های بازچرخان یا گرانولاتور بازیافت کرد که مواد زائد را دوباره به گلوله پلاستیکی تبدیل می­‌کند. فرایند بازچرخان به دلیل پرهیز از برخی تخریب خواص مواد، باید در نسبت مناسب با ماده خام مخلوط شود تا در فرآیند قالب گیری تزریقی مجدداً استفاده شود.